同步整流装置及其控制方法
【专利摘要】本申请提供了一种同步整流装置及其控制方法，该装置包括:变压器，包括原边绕组和副边绕组；原边电路，电性耦接于原边绕组；整流电路，电性耦接于副边绕组；自驱动电路，电性耦接于所述整流电路，用于输出自驱动信号；脉宽调制控制电路，电性耦接于原边电路，输出切换控制信号和辅助控制信号；以及辅助控制模块，包括至少一辅助控制电路和至少一辅助绕组，辅助控制电路包括至少一辅助开关，电性耦接于脉宽调制控制电路和变压器；在切换控制信号控制切换开关导通前，辅助控制信号控制辅助开关导通，藉由自驱动信号控制同步整流管关断。本申请避免同步整流装置的直通问题，减少额外的功率损耗及不必要的电磁干扰，保证直流变换电源的效率。
【专利说明】同步整流装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及直流变换(DC-DC)电源领域，特别涉及一种同步整流装置及其控制方法。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的不断进步，DC-DC电源朝着高效率、高功率密度、高可靠性、高输出电流和低成本的方向发展。由于低压功率场效应晶体管(MOSFET)具有很小的导通电阻，电流经过时的电压降很小，因此可以代替二极管作为整流器件，这大大提高了 DC-DC电源的效率。在使用功率MOSFET作整流器件时，其栅源极电压的相位必须与被整流电压的相位保持一致，才能完成整流功能，因此称为同步整流。同步整流由于低导通损耗在低电压大电流的DC-DC电源产品中得到了广泛应用。
[0003]根据驱动方式的不同，同步整流可以分为外驱动同步整流和自驱动同步整流。其中，外驱动同步整流是指整流管的驱动信号直接来源于外部的电路，例如，脉宽调制(PulseWidth Modulation,PWM)控制电路。外驱动同步整流可以实现更好的同步驱动信号的波形和时序，但PWM控制电路设置在原边侧，输出同步驱动信号至副边侧，以驱动输出端的整流管，此时需要用到隔离器件，从而增加了元件的数量，提高了成本。自驱动同步整流是指将变压器或输出电感输出的电压进行适当处理后驱动整流管。自驱动同步整流以其元件数量少、结构简单和成本低等优点而被大量应用。
[0004]如图1所示,传统的自驱动同步整流装置包括具有切换开关的原边电路、PWM控制电路、具有原边绕组Wp和副边绕组Ws的变压器、具有至少一整流管的整流电路、滤波电路以及自驱动电路。其中，原边电路电性耦接于变压器的原边绕组Wp和PWM控制电路，整流电路电性耦接于变压器的副边绕组Ws、自驱动电路以及滤波电路。由于寄生参数的影响，在原边电路的切换开关导通时，整流电路中的一个整流管仍处于导通状态，此时另一个整流管(可以是同步整流管或二极管)开始导通，两个整流管发生直通，从而将变压器的副边绕组Ws瞬间短路,造成额外的功率损耗和不必要的电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI )，影响了 DC-DC电源的效率。
【发明内容】
[0005]为了解决传统的自驱动同步整流装置中的直通问题，本申请提供了一种新型的同步整流装置及其控制方法，其中:
[0006]本申请的一个方案提供了 一种同步整流装置，包括
[0007]变压器，包括原边绕组和副边绕组；
[0008]原边电路，包括至少一切换开关，所述原边电路电性耦接于所述原边绕组；
[0009]整流电路，包括至少一同步整流管，所述整流电路电性耦接于所述副边绕组；
[0010]自驱动电路，电性耦接于所述整流电路，用于输出自驱动信号；
[0011]脉宽调制控制电路，电性耦接于所述原边电路，输出至少一切换控制信号和至少一辅助控制信号；以及
[0012]辅助控制模块，包括至少一辅助控制电路和至少一辅助绕组，其中所述辅助控制电路包括至少一辅助开关，所述辅助控制电路通过所述辅助开关电性耦接于所述脉宽调制控制电路和所述辅助绕组，所述辅助绕组电性耦接于所述变压器；
[0013]其中，在所述切换控制信号控制所述切换开关导通前，所述辅助控制信号控制所述辅助开关导通，藉由所述自驱动信号控制所述整流电路的同步整流管关断。
[0014]本申请的另一个方案提供了一种同步整流装置的控制方法，所述同步整流装置包括变压器，包括原边绕组和副边绕组；原边电路，包括至少一切换开关，所述原边电路电性耦接于所述原边绕组；整流电路，包括至少一同步整流管，所述整流电路电性耦接于所述副边绕组；自驱动电路，电性耦接于所述整流电路，用于输出自驱动信号；脉宽调制控制电路，电性耦接于所述原边电路，输出至少一切换控制信号和至少一辅助控制信号，所述方法包括:
[0015]提供一包括至少一辅助控制电路和至少一辅助绕组的辅助控制模块，所述辅助控制电路包括至少一辅助开关，所述辅助控制电路通过所述辅助开关电性耦接于所述脉宽调制控制电路和所述辅助绕组，所述辅助绕组电性耦接于所述变压器；
[0016]在所述切换控制信号控制所述切换开关导通前，所述辅助控制信号控制所述辅助开关导通，藉由所述自驱动信号控制所述整流电路的同步整流管关断。
[0017]本申请在传统的自驱动同步整流装置中增加了辅助控制模块，该辅助控制模块可以在PWM控制电路的控制下，在原边电路的切换开关导通前，关断同步整流管，从而有效地解决了传统的自驱动同步整流装置中的直通问题，避免了额外的功率损耗以及不必要的电磁干扰，保证了 DC-DC电源的效率。
[0018]通过以下参照附图对本申请实施例的说明，本申请的上述以及其它目的、特征和优点将更加明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面将参照所附附图来描述本申请的实施例，其中:
[0020]图1是传统的自驱动同步整流装置的电路框图；
[0021]图2是本申请的实施例提供的同步整流装置的电路框图；
[0022]图3是本申请的实施例一提供的一种同步整流装置的电路原理图；
[0023]图4是图3所示的同步整流装置的工作波形序列图；
[0024]图5是本申请的实施例二提供的另一种同步整流装置的电路原理图；
[0025]图6是本申请的实施例三提供的另一种同步整流装置的电路原理图；
[0026]图7是本申请的实施例四提供的另一种同步整流装置的电路原理图；
[0027]图8是本申请的实施例五提供的另一种同步整流装置的电路原理图。
[0028]图9是本申请的实施例六提供的另一种同步整流装置的电路原理图。
[0029]图10是本申请的实施例七提供的另一种同步整流装置的电路原理图。
[0030]图11是图10所示的同步整流装置的延时电路原理图。
【具体实施方式】[0031]下面结合附图详细描述本申请的具体实施例。应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本申请。
[0032]如图2所示，本申请的同步整流装置包括变压器、原边电路、整流电路、自驱动电路、脉宽调制控制电路、以及辅助控制模块。其中，变压器包括原边绕组Wp和副边绕组Ws ；原边电路包括至少一切换开关，且原边电路电性耦接于该变压器的原边绕组Wp ;整流电路，包括至少一同步整流管，且电性耦接于该变压器的副边绕组Ws ;自驱动电路，电性耦接于该整流电路，用于输出自驱动信号；脉宽调制控制电路，电性耦接于该原边电路，输出至少一切换控制信号和至少一辅助控制信号；以及辅助控制模块，包括至少一辅助控制电路和至少一辅助绕组Wa，其中该辅助控制电路包括至少一辅助开关，该辅助控制电路通过该辅助开关电性耦接于该脉宽调制控制电路和该辅助绕组Wa，该辅助绕组Wa电性耦接于该变压器。该辅助开关的控制端电性稱接于脉宽调制(Pulse Width Modulation, PWM)控制电路的输出端。该辅助开关的控制端接收PWM控制电路输出端输出的辅助控制信号，该辅助控制模块根据该辅助控制信号形成通路或断路，即，当辅助绕组Wa两端的电压满足一定条件时，且当辅助开关导通时，该辅助控制模块为通路；当辅助开关关断时，该辅助控制模块为断路。原边电路的切换开关通过其控制端接收该脉宽调制控制电路输出的切换控制信号，切换开关根据该切换控制信号关断或导通，在切换开关根据切换控制信号导通前，脉宽调制控制电路输出辅助控制信号控制辅助开关导通，使得辅助绕组Wa两端的电压下降为零，通过变压器耦合关系，使自驱动电路输出的自驱动信号下降为零，从而关断整流电路的同步整流管，可以消除同步整流装置的直通问题，以及额外的功率损耗和不必要的EMI，保证了 DC-DC电源的效率。需要说明的是，本申请的同步整流管包括理想的MOS管和体二极管，相应地，关断同步整流管是指仅仅关断理想的MOS管，而不涉及体二极管。本申请的脉宽调制控制电路在之后的具体实施例描述中均以PWM控制电路表示。
[0033]下面结合具体的实施例对本申请进行详细的描述。
[0034]实施例一
[0035]图3所示为本实施例提供的同步整流装置，该装置包括具有原边绕组Wp和副边绕组Ws的变压器、具有复位开关S2、电容Cl和切换开关SI的原边电路、PWM控制电路、具有第一同步整流管SRl和第二同步整流管SR2的整流电路、具有滤波电感L和输出电容Co的滤波电路、以及具有辅助绕组Wa、二极管Da和第一辅助开关Sal的辅助控制模块，其中二极管Da和第一辅助绕组Sal组成辅助控制电路。在本实施例中，副边绕组Ws既给副边的整流电路提供电能，又作为自驱动电路，输出自驱动信号给第一同步整流管SRl和第二同步整流管SR2。其中，原边电路的复位开关S2和切换开关SI的控制端分别电性耦接于PWM控制电路的输出端，复位开关S2的第二端和切换开关SI的第一端电性耦接于原边绕组Wp的第二端(即，非同名端)，复位开关S2的第一端经由电容Cl电性耦接于电源第一输出端(即，正极)和原边绕组Wp的第一端(即，同名端)，切换开关SI的第二端电性耦接于电源第二输出端(即，负极)。第一同步整流管SRl的第一端电性耦接于第二同步整流管SR2的控制端和副边绕组Ws的第二端(S卩，非同名端)，第二同步整流管SR2的第一端电性耦接于第一同步整流管SRl的控制端和副边绕组Ws的第一端(即，同名端)，第一同步整流管SRl的第二端和第二同步整流管SR2的第二端彼此电性耦接，滤波电感L的一端电性耦接于第二同步整流管SR2的第一端，滤波电感L的另一端经由输出电容Co电性耦接于第一、第二同步整流管SRl和SR2的第二端。该辅助控制电路的第一辅助开关Sal的控制端电性耦接于PWM控制电路的输出端以接收辅助控制信号，第一端电性耦接于二极管Da的阴极，第二端电性耦接于辅助绕组Wa的第一端(即，同名端)，二极管Da的阳极电性耦接于于辅助绕组Wa的第二端(即，非同名端)。辅助绕组Wa电性耦接于变压器，并与原边绕组Wp和副边绕组Ws同芯，该第一辅助开关Sal可以是晶体管、PMOS管或NMOS管等。第一辅助开关Sal通过其控制端接收PWM控制电路输出端输出的辅助控制信号，该辅助控制信号控制第一辅助开关Sal关断和导通，该辅助控制信号既可以周期性的控制信号，也可以是非周期性的控制信号。复位开关S2通过其控制端接收PWM控制电路输出的复位控制信号，该复位控制信号控制复位开关S2关断和导通；切换开关SI通过其控制端接收PWM控制电路输出端输出的切换控制信号，该切换控制信号控制切换开关SI关断和导通。需要指出的是，在本申请文件中涉及的原边绕组第一端、副边绕组第一端、辅助绕组第一端、第一绕组第一端、第二绕组第一端、第三绕组第一端和第四绕组第一端为同名端，其第二端为非同名端。
[0036]图3所示的装置的工作波形图如图4所示:
[0037]TO-Tl:在1-Duty期间，变压器处于复位阶段。此时，切换开关SI关断，复位开关S2导通(即，PWM控制电路向复位开关S2输出复位控制信号S2Vgs，控制复位开关S2导通)，原边绕组Wp两端的电压为下正上负，副边绕组Ws两端的电压为下正上负，自驱动电路输出的自驱动信号控制第一同步整流管SRl处于关断状态，以及第二同步整流管SR2处于导通状态。辅助绕组Wa两端的感应电压为上正下负，第一辅助开关处于Sal关断状态。
[0038]T1-T2:T1时刻，PWM控制电路向复位开关S2输出的复位控制信号关断复位开关S2，此时，原边绕组Wp两端的电压为下正上负，副边绕组Ws两端的电压为下正上负，辅助绕组Wa两端的电压为上正下负，切换开关SI第一端和第二端之间的电压Vds在变压器励磁电流作用下缓慢下降，原边绕组Wp两端的电压值缓慢下降，此时副边绕组Ws两端的电压值也缓慢下降，致使第二同步整流管SR2控制端和第二端之间的电压SR2 Vgs在寄生电容作用下缓慢下降，第一同步整流管SRl仍处于关断状态。
[0039]Τ2-Τ3:Τ2时刻，PWM控制电路的输出端向第一辅助开关Sal输出辅助控制信号SalVgs，控制第一辅助开关Sal导通，此时，辅助控制模块形成通路，辅助绕组Wa两端电压快速下降，从而使得变压器的原边绕组Wp、副边绕组Ws两端的电压快速下降。进而，使得切换开关SI第一端和第二端之间的电压SlVds和第二同步整流管SR2控制端和第二端之间的电压SR2Vgs也同时快速下降，直至切换开关SI第一端和第二端之间的电压SlVds降为电源电压Vin，第二同步整流管SR2控制端和第二端之间的电压SR2Vgs电压降为0V。
[0040]T3-T4:T3时刻，第二同步整流管SR2控制端和第二端之间的的电压SR2Vgs下降到0V,第二同步整流管SR2处于关断状态。辅助绕组Wa两端的电压保持为0V，切换开关SI第一端和第二端之间的电压SlVds保持在电源电压Vin，第二同步整流管SR2控制端和第二端之间的电压SR2Vgs电压保持在0V。
[0041]T4-T5:T4时刻，PWM控制电路向切换开关SI输出切换控制信号SIVgs，使切换开关SI导通，此时，自驱动电路输出的自驱动信号控制第一同步整流管SRl导通。在Duty期间，第二同步整流管SR2处于关断状态，原边绕组Wp两端的电压为上正下负，副边绕组Ws两端的电压为上正下负，辅助绕组Wa两端的电压为下正上负。
[0042]T5-T6:T5时刻，PWM控制电路向切换开关SI输出的切换控制信号关断切换开关SI。在此期间，第一同步整流管SRl控制端和第二端之间的电压SRlVgs开始缓慢下降为0V，第一同步整流管SRl处于关断状态；第一同步整流管SRl关断时刻，由自驱动电路输出的自驱动信号控制第二同步整流管SR2导通。T6时刻导通复位开关S2，在T6之前(即，复位开关S2导通之前)，关断第一辅助开关Sal，可以防止变压器因复位开关S2和第一辅助开关Sal同时导通而致其短路。T6时刻之后，开始下一个工作周期(Duty cycle)。
[0043]结合图3和图4可以看出，PWM控制电路控制辅助控制电路的第一辅助开关Sal在复位开关S2关断后导通，使得辅助控制模块形成通路，藉由辅助绕组Wa与变压器副边绕组Ws的电性耦合关系，控制变压器的副边绕组Ws的电压，进而控制自驱动电路。在PWM控制电路输出的切换控制信号控制原边电路的切换开关SI导通前，藉由形成通路的辅助控制模块，自驱动电路通过与辅助绕组间的电气耦合关系，使得自驱动电路输出的自驱动信号控制第一、第二同步整流管SRl和SR2均处于关断状态。PWM控制电路控制辅助控制电路的第一辅助开关Sal在复位开关S2导通前关断，防止变压器因复位开关S2和第一辅助开关Sal同时导通而致其短路。
[0044]在本实施例中，原边电路以正激电路为例，但本领域技术人员可以理解的是，原边电路也可以是桥式电路或其他等同的电路。
[0045]本实施例在传统的自驱动同步整流装置中增加了辅助控制模块，该辅助控制模块的辅助控制电路中的辅助开关根据PWM控制电路输出的辅助控制信号关断或导通，使得该辅助控制模块形成断路或通路，藉由形成通路的辅助控制模块，在原边电路的切换开关导通前，可以由自驱动电路输出的自驱动信号关断同步整流管，从而有效地解决了传统的自驱动同步整流装置中的直通问题，避免了额外的功率损耗以及不必要的电磁干扰，保证了DC-DC电源的效率。
[0046]实施例二
[0047]在实施例一中，副边绕组Ws既给整流电路提供电能，又作为自驱动电路为第一、第二同步整流管SRl和SR2提供自驱动信号。与实施例一不同的是，如图5所示，在本实施例中变压器还包括另一组副边绕组Wsl，将该组副边绕组Wsl作为自驱动电路为第一、第二同步整流管SRl和SR2提供自驱动信号。第一同步整流管SRl的第一端电性耦接于副边绕组Ws的第二端，其第二端与第二同步整流管SR2的第二端相连，其控制端电性耦接于该自驱动电路，第二同步整流管SR2的第一端电性耦接于副边绕组Ws的第一端，其控制端也电性耦接于该自驱动电路，由自驱动电路输出的自驱动信号控制第一、第二同步整流管SRl和SR2的关断和导通。此外，也可以将滤波电感L作为自驱动电路为第一、第二同步整流管SRl和SR2提供自驱动信号。此外，图5所示的装置中，复位电路可以是图3的复位开关S2和电容Cl形成的复位电路，但复位电路还可以为其他类型的复位电路，例如，电阻、电容和二极管(Resistor Capacitor and Diode, RCD)复位电路,第三绕组复位电路，电感、电容和二极管(Inductor Capacitor and Diode, IXD)复位电路,谐振复位电路等,该复位电路可以跨接于变压器原边绕组Wp的两端，或者副边绕组Ws两端，或者原边电路的切换开关的第一端和第二端之间；或者附加绕组两端，其中该附加绕组电性耦接于变压器，与该原边绕组Wp和副边绕组Ws同芯。本实施例提供的同步整流装置的工作波形图可以参照实施例一，在此不再赘述。
[0048]实施例三[0049]如图6所示，与实施例二不同的是，本实施例提供的同步整流装置的辅助控制模块包括辅助绕组Wa、第二辅助开关Sa2和第三辅助开关Sa3，其中，第二辅助开关Sa2和第三辅助开关Sa3组成辅助控制电路。其中，该辅助绕组Wa电性耦接于变压器，并与原边绕组Wp和副边绕组Ws同芯，第二辅助开关Sa2的控制端电性耦接于PWM控制电路的一输出端以接收辅助控制信号，第二辅助开关Sa2的第一端电性耦接于辅助绕组Wa的第二端(SP，非同名端)，第三辅助开关Sa3的第一端电性耦接于辅助绕组Wa的第一端(即，同名端)，第三辅助开关Sa3的第二端电性耦接于第二辅助开关Sa2的第二端，第三辅助开关Sa3的控制端电性耦接于PWM控制电路的另一输出端。第二辅助开关Sa2和第三辅助开关Sa3的控制端接收PWM控制电路输出端输出的辅助控制信号，该辅助控制信号既可以周期性的控制信号，也可以是非周期性的控制信号。PWM控制电路通过输出的辅助控制信号控制第二辅助开关Sa2的导通，使得第二同步整流管SR2在切换开关SI导通前及时关断。当同步整流装置关机后，通过PWM控制电路控制第二辅助开关Sa2和第三辅助开关Sa3同时导通，使得自驱动电路输出的自驱动信号控制第一、第二同步整流管SRl和SR2均处于关断状态，从而有效地解决了同步整流装置中的直通问题，避免了额外的功率损耗以及不必要的电磁干扰。该同步整流装置的工作波形图可以参照实施例一，在此不再赘述，其中第二辅助开关Sa2的工作波形与第一辅助开关Sal的工作波形一致。
[0050]实施例四
[0051]与图3、图5和图6所示的装置不同的是，如图7所示，在本实施例提供的同步整流装置中，原边电路采用全桥电路，由切换开关SWl (第一切换开关)、SW2 (第二切换开关)、SW3 (第三切换开关)和SW4 (第四切换开关)组成原边电路，切换开关SWl的第一端电性耦接于切换开关SW2的第一端和电源的第一输出端，切换开关SWl的第二端电性耦接于切换开关SW3的第一端，切换开关SW2的第二端电性耦接于切换开关SW4的第一端，切换开关SW3的第二端电性耦接于切换开关SW4的第二端和电源的第二输出端，切换开关SW1、Sff2,SW3和SW4的控制端分别电性耦接于PWM控制电路的输出端以接收切换控制信号。原边绕组Wp的第一端电性耦接于切换开关SW2的第二端和切换开关SW4的第一端的共接点，原边绕组Wp的第二端电性耦接于切换开关SWl的第二端和切换开关SW3的第一端的共接点。需要指出的是，原边电路也可以采用半桥电路，该半桥电路跨接于电源的两个输出端之间。该同步整流装置还包括第一绕组Ws 1、第二绕组Ws2、第三绕组Ws3，该第一绕组Ws 1、该第二绕组Ws2、该第三绕组Ws3电性耦接于变压器，与原边绕组Wp和副边绕组Ws同芯。其中，该第二绕组Ws2、该第三绕组Ws3组成自驱动电路，为第一、第二同步整流管SRl和SR2提供自驱动信号。第二同步整流管SR2的第一端经由第一绕组Wsl电性耦接于副边绕组Ws的第一端，第二同步整流管SR2的第二端电性耦接于第三绕组Ws3的第一端、第二绕组Ws2的第二端和第一同步整流管SRl的第二端，第二同步整流管SR2的控制端电性耦接于第三绕组Ws3的第二端，第一同步整流管SRl的第一端电性耦接于副边绕组Ws的第二端，第一同步整流管SRl的控制端电性稱接于第二绕组Ws2的第一端。滤波电感L 一端电性稱接于该变压器副边绕组Ws的第一端，滤波电感L的另一端经由输出电容Co电性耦接于第二同步整流管SR2的第二端、第三绕组Ws3的第一端、第二绕组Ws2的第二端和第一同步整流管SRl的第二端。辅助控制模块包括辅助绕组Wa、第二辅助开关Sa2和第三辅助开关Sa3，其中，第二辅助开关Sa2和第三辅助开关Sa3组成辅助控制电路。其中，该辅助绕组电性耦接于变压器，第二辅助开关Sa2和第三辅助开关Sa3的控制端电性耦接于PWM控制电路的输出端，第二辅助开关Sa2的第二端电性耦接于第三辅助开关Sa3的第二端，第二辅助开关Sa2的第一端电性耦接于辅助绕组Wa的第二端，第三辅助开关Sa3的第一端电性耦接于辅助绕组Wa的第一端。该辅助绕组Wa与原边绕组Wp和副边绕组Ws同芯，第二辅助开关Sa2和第三辅助开关Sa3可以是PMOS管，也可以是NMOS管。以NMOS管为例，PWM控制电路通过其输出的切换控制信号分别控制切换开关SW1、切换开关SW2、切换开关SW3、切换开关SW4的导通和关断，通过其输出的辅助控制信号分别控制第二辅助开关Sa2和第三辅助开关Sa3的导通和关断。当原边电路的切换开关SW2、SW3关断，切换开关SW1、SW4导通前，通过PWM控制电路输出的辅助控制信号控制该辅助控制电路的第三辅助开关Sa3导通，进而使得第一同步整流管SRl及时关断。同样地，当原边电路的切换开关SW1、SW4关断，切换开关SW2、SW3导通前，通过PWM控制电路输出的辅助控制信号控制该辅助控制电路的第二辅助开关Sa2导通，进而使得第二同步整流管SR2及时关断。本实施例的装置的工作波形图与实施例一的装置的工作波形图类似，在此不再赘述。当同步整流装置关机后，通过PWM控制电路控制第二辅助开关Sa2和第三辅助开关Sa3同时导通，使得自驱动电路输出的自驱动信号控制第一、第二同步整流管SRl和SR2均处于关断状态，从而有效地解决了同步整流装置中的直通问题，避免了额外的功率损耗以及不必要的电磁干扰。
[0052]实施例五
[0053]图8所示的同步整流装置可视为图6所示的同步整流装置的具体化的电路原理图。在图8所示的装置中，第四绕组Ws’、第一二极管Dal和第二二极管Da2组成自驱动电路为第一、第二同步整流管SRl和SR2提供自驱动信号，其中第四绕组Ws’电性耦接于变压器，与原边绕组Wp和副边绕组Ws同芯。
[0054]其中，第四绕组Ws’第一端电性耦接于第一同步整流管SRl的控制端和第一二极管Dal的阴极，第四绕组Ws’第二端电性耦接于第二同步整流管SR2的控制端和第二二极管Da2的阴极，第一二极管Dal和第二二极管Da2的阳极电性耦接于第一同步整流管SRl的第二端和第二同步整流管SR2的第二端，第一同步整流管SRl的第一端电性耦接于副边绕组Ws的第二端，第二同步整流管SR2的第一端电性耦接于副边绕组Ws的第一端。该辅助控制模块的元件、耦接关系和工作模式可以参照图6，在此不再累赘。该同步整流装置的第一、第二同步整流管SRl和SR2的工作波形图可以参照实施例一，在此不再赘述。通过PWM控制电路控制该辅助控制模块的辅助控制电路中的第二辅助开关Sa2和/或第三辅助开关Sa3的导通，使得第二同步整流管SR2和/或第一同步整流管SRl关断，从而有效地解决了同步整流装置中的直通问题，避免了额外的功率损耗以及不必要的电磁干扰。
[0055]实施例六
[0056]与图3所示的装置不同的是，如图9所示，本实施例提供的同步整流装置还包括另一辅助控制电路和另一辅助绕组Wb，该另一组辅助控制电路包括:二极管Da’和第四辅助开关Sa4。为了描述方便，在本实施例中，辅助绕组Wa、二极管Da和第一辅助开关Sal组成第一辅助控制模块，二极管Da和第一辅助开关Sal组成第一辅助控制电路，辅助绕组Wa称为第一辅助绕组；该另一辅助控制电路称为第二辅助控制电路，该另一辅助绕组Wb称为第二辅助绕组，第二辅助控制电路和第二辅助绕组组成第二辅助控制模块。其中，第四辅助开关Sa4具有第一端、第二端和控制端,该控制端电性稱接于PWM控制电路的输出端，接收辅助控制信号，该辅助控制信号控制第四辅助开关Sa4的导通或关断，该输出端为不同于第一辅助开关Sal所耦接的输出端，该第一端电性耦接于二极管Da’的阴极，该第二端电性耦接于辅助绕组Wb的第二端，辅助绕组Wb的第一端电性耦接于二极管Da’的阳极。PWM控制电路通过输出辅助控制信号给辅助开关Sal和Sa4，从而可以控制第一辅助控制模块和/或第二辅助控制模块形成通路或断路，有利于更好地控制第二同步整流管SR2和/或第一同步整流管SRl关断，从而有效地解决了同步整流装置中的直通问题，避免了额外的功率损耗以及不必要的电磁干扰。
[0057]实施例七
[0058]与图3所示的同步整流装置不同的是，如图10所示，本实施例提供的同步整流装置还包括一第一延时电路,该第一延时电路的输入端电性电性稱接于PWM控制电路的输出端和辅助开关Sal的控制端，输出端电性耦接于切换开关SI的控制端，输出延迟预设时间的切换控制信号，需要说明的是，该第一延时电路也可以电性耦接于全桥电路或者半桥电路的切换开关的控制端与该辅助开关的控制端和PWM控制电路输出端的共接点之间。需要说明的是，同步整流装置还可以包括第二延时电路，该第二延时电路的输入端电性耦接于PWM控制电路的输出端和复位开关S2的控制端,输出端电性I禹接于辅助开关Sal的控制端，输出延迟预设时间的辅助控制信号。该第二延时电路可以是与第一延时电路相同。此外，与图3所示的装置中的整流电路不同的是，本实施例的装置中的整流电路包括第一整流管(可以是二极管)SR1’和第二同步整流管SR2。其中，该第一整流管SR1’的阴极电性耦接于副边绕组Ws的第二端；第二同步整流管SR2具有第一端、第二端和控制端，第一端电性耦接于副边绕组Ws的第一端，第二端电性耦接于第一整流管SR1’的阳极，控制端电性耦接于第一整流管SR1’的阴极和副边绕组Ws的第二端。
[0059]图11所示为图10所示的同步整流装置的第一延时电路原理图，该延时电路包括一二极管Dl以及与并联一电阻Rl,该并联电路的第一端电性I禹接于PWM控制电路的输出端以及第一辅助开关Sal的控制端，第二端电性耦接于切换开关SI的控制端。
[0060]需要说明的是，在图10和11的装置中，第二同步整流管SR2的自驱动电路为副边绕组Ws，需要指出的是，第二同步整流管SR2的自驱动电路还可以是滤波电感L、图7和图8的装置中的自驱动电路。
[0061]本实施例中的延时电路可以使PWM控制电路输出给切换开关SI的切换控制信号相对于输出给辅助开关Sal的辅助控制信号发生延时，这样可以更好地控制辅助控制电路和切换开关SI，从而更好地有利于更好地控制第二同步整流管SR2关断，从而有效地解决了同步整流装置中的直通问题，避免了额外的功率损耗以及不必要的电磁干扰。
[0062]虽然已参照典型实施例描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施而不脱离申请的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种同步整流装置，包括 变压器，包括原边绕组和副边绕组； 原边电路，包括至少一切换开关，所述原边电路电性耦接于所述原边绕组； 整流电路，包括至少一同步整流管，所述整流电路电性耦接于所述副边绕组； 自驱动电路，电性耦接于所述整流电路，用于输出自驱动信号； 脉宽调制控制电路，电性耦接于所述原边电路，输出至少一切换控制信号和至少一辅助控制信号；以及 辅助控制模块，包括至少一辅助控制电路和至少一辅助绕组，其中所述辅助控制电路包括至少一辅助开关，所述辅助控制电路通过所述辅助开关电性耦接于所述脉宽调制控制电路和所述辅助绕组，所述辅助绕组电性耦接于所述变压器； 其中，在所述切换控制信号控制所述切换开关导通前，所述辅助控制信号控制所述辅助开关导通，藉由所述自驱动信号控制所述整流电路的同步整流管关断。
2.根据权利要求1所述的同步整流装置，其特征在于，所述辅助控制电路包括: 第一辅助开关，具有第一端、第二端和控制端，所述第二端电性耦接于所述辅助绕组的第一端，所述控制端电性耦接于所述脉宽调制控制电路的一输出端以接收所述辅助控制信号；以及 二极管，所述二极管的阳极电性耦接于所述辅助绕组的第二端，所述二极管的阴极电性耦接于所述第一辅助开关的第一端。
3.根据权利要求1所述的同步整流装置，其特征在于，所述辅助控制电路包括: 第二辅助开关，具有第一端，第二端和控制端，所述第一端电性耦接于所述辅助绕组的第二端，所述控制端电性耦接于所述脉宽调制控制电路的一输出端以接收所述辅助控制信号；以及 第三辅助开关，具有第一端，第二端和控制端，所述第一端电性耦接于所述辅助绕组的第一端，所述第二端电性耦接所述第二辅助开关的第二端，所述控制端电性耦接于所述脉宽调制控制电路的另一输出端接收所述辅助控制信号。
4.根据权利要求1所述的同步整流装置，其特征在于，所述脉宽调制控制电路输出的所述辅助控制信号为周期性的控制信号或非周期性的控制信号。
5.根据权利要求1所述的同步整流装置，其特征在于，所述同步整流装置还包括一第一延时电路，所述第一延时电路的输入端电性耦接于所述脉宽调制控制电路的输出端和所述辅助开关的控制端，所述第一延时电路的输出端电性耦接于所述切换开关的控制端以输出延迟预设时间的切换控制信号。
6.根据权利要求1所述的同步整流装置，其特征在于，所述原边电路包括第一切换开关，所述第一切换开关的第一端电性耦接于所述原边绕组的第二端，所述第一切换开关的第二端电性耦接于电源的第二输出端，所述切换开关的控制端电性耦接于所述脉宽调制控制电路的输出端，所述原边绕组的第一端电性耦接于电源的第一输出端。
7.根据权利要求6所述的同步整流装置，其特征在于，所述同步整流装置还包括一复位电路；其中，所述复位电路跨接于所述原边绕组两端；或所述复位电路跨接于所述副边绕组的两端；或者所述复位电路跨接于一附加绕组两端，该附加绕组电性耦接于所述变压器。
8.根据权利要求7所述的同步整流装置，其特征在于，所述复位电路为有源箝位复位电路、第三绕组复位电路、RCD复位电路、LCD复位电路或谐振复位电路。
9.根据权利要求8所述的同步整流装置，其特征在于，所述有源箝位复位电路包括复位开关和电容，所述复位开关的第一端经由所述电容电性耦接于所述原边绕组的第一端和电源的第一输出端，所述复位开关的第二端电性耦接于所述切换开关的第一端和所述原边绕组的第二端的共接点，所述复位开关的控制端电性耦接于所述脉宽调制控制电路的输出端。
10.根据权利要求9所述的同步整流装置，其特征在于，所述同步整流装置还包括一第二延时电路，所述第二延时电路的输入端电性耦接于所述脉宽调制控制电路的输出端和复位开关的控制端，所述第二延时电路的输出端电性耦接于所述辅助开关的控制端以输出延迟预设时间的辅助控制信号。
11.根据权利要求1所述的同步整流装置，其特征在于，所述原边电路包括第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关、第四切换开关，所述第一切换开关的第一端电性耦接于所述第二切换开关的第一端和电源的第一输出端，所述第一切换开关的第二端电性耦接于所述第三切换开关的第一端，所述第二切换开关的第二端电性耦接于所述第四切换开关的第一端，所述第三切换开关的第二端电性耦接于第四切换开关的第二端和所述电源的第二输出端，所述第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关、第四切换开关的控制端分别电性耦接于所述脉宽调制控制电路的输出端接收相应的所述切换控制信号；所述原边绕组的第一端电性耦接于所述第二切换开关的第二端和所述第四切换开关的第一端的共接点，所述原边绕组的第二端电性耦接于所述第一切换开关的第二端和所述第三切换开关的第一端的共接点。
12.根据权利要求1所述的同步整流装置，其特征在于，所述整流电路包括: 第一同步整流管，具有第一端，第二端和控制端，所述第一端电性耦接于所述副边绕组的第二端，所述控制端电性耦接于所述自驱动电路； 第二同步整流管，具有第一端，`第二端和控制端，所述第一端电性耦接于所述副边绕组的第一端，所述第二端电性耦接于所述第一同步整流管的第二端，所述控制端电性耦接于所述自驱动电路。
13.根据权利要求12所述的同步整流装置，其特征在于，所述自驱动电路为所述副边绕组，所述副边绕组的第一端电性耦接于所述第一同步整流电路的控制端，所述副边绕组的第二端电性耦接于所述第二同步整流管的控制端。
14.根据权利要求12所述的同步整流装置，其特征在于，还包括第一绕组、第二绕组和第三绕组，其中所述第二绕组和所述第三绕组组成所述自驱动电路，为所述第一同步整流管和第二同步整流管提供自驱动信号；所述第二同步整流管的第一端经由所述第一绕组电性耦接于所述副边绕组的第一端，所述第二同步整流管的第二端电性耦接于所述第三绕组的第一端、所述第二绕组的第二端和所述第一同步整流管的第二端，所述第二同步整流管的控制端电性耦接于所述第三绕组的第二端；所述第一同步整流管的第一端电性耦接于所述副边绕组的第二端，所述第一同步整流管的控制端电性耦接于所述第二绕组的第一端。
15.根据权利要求12所述的同步整流装置，其特征在于，所述自驱动电路包括第四绕组、第一二极管和第二二极管，所述第四绕组的第一端电性耦接于所述第一同步整流管的控制端和所述第一二极管的阴极，所述第四绕组第二端电性耦接于所述第二同步整流管的控制端和所述第二二极管的阴极，所述第一二极管和所述第二二极管的阳极电性耦接于所述第一同步整流管的第二端和所述第二同步整流管的第二端，所述第二同步整流管第一端电性耦接于所述副边绕组的第一端，所述第一同步整流管第一端电性耦接于所述副边绕组的第二端。
16.根据权利要求12所述的同步整流装置，其特征在于，所述同步整流装置还包括一滤波电路，所述自驱动电路为所述滤波电路中的滤波电感。
17.根据权利要求1所述的同步整流装置，其特征在于，所述整流电路包括: 第一整流管，具有阳极和阴极，所述阴极电性耦接于所述副边绕组的第二端； 第二同步整流管，具有第一端，第二端和控制端，所述第二同步整流管的第一端电性耦接于所述副边绕组的第一端，所述第二同步整流管的第二端电性耦接于所述第一整流管的阳极，所述第二同步整流管的控制端电性耦接于所述自驱动电路。
18.根据权利要求17所述的同步整流装置，其特征在于，所述自驱动电路为所述副边绕组，所述第二同步整流管的控制端电性耦接于副边绕组的第二端。
19.一种同步整流装置的控制方法，其特征在于，所述同步整流装置包括变压器，包括原边绕组和副边绕组；原边电路，包括至少一切换开关，所述原边电路电性耦接于所述原边绕组；整流电路，包括至少一同步整流管，所述整流电路电性耦接于所述副边绕组；自驱动电路，电性耦接于所述整流电路，用于输出自驱动信号；脉宽调制控制电路，电性耦接于所述原边电路，输出至少一切换控制信号和至少一辅助控制信号，所述方法包括: 提供一包括至少一辅助控制电路和至少一辅助绕组的辅助控制模块，所述辅助控制电路包括至少一辅助开关，所述辅助控制电路通过所述辅助开关电性耦接于所述所述脉宽调制控制电路和所述辅助绕组，所述辅助绕组电性耦接于所述变压器； 在所述切换控制信号控制所述切换开关导通前，所述辅助控制信号控制所述辅助开关导通，藉由所述自驱动信号控制所述整流电路的同步整流管关断。
20.如权利要求19所述的控制方法，其特征在于，提供一第一辅助开关以及一二极管，所述第一辅助开关和所述二极管组成所述辅助控制电路，其中: 所述第一辅助开关，具有第一端、第二端和控制端，将所述第二端电性耦接于所述辅助绕组的第一端，将所述控制端电性耦接于所述脉宽调制控制电路的一输出端以接收所述辅助控制信号； 将所述二极管的阳极电性耦接于所述辅助绕组的第二端，将所述二极管的阴极电性耦接于所述第一辅助开关的第一端；将所述辅助绕组电性耦接于所述变压器。
21.根据权利要求19所述的控制方法，其特征在于，提供一第二辅助开关以及一第三辅助开关，所述第二辅助开关以及所述第三辅助开关组成所述辅助控制电路； 所述第二辅助开关，具有第一端，第二端和控制端，将所述第一端电性耦接于辅助绕组的第二端，将所述控制端电性耦接于所述脉宽调制控制电路的一输出端以接收所述辅助控制信号；以及 所述第三辅助开关，具有第一端，第二端和控制端，将所述第一端电性耦接于所述辅助绕组的第一端，将所述第二端电性耦接于所述第二辅助开关的第二端，将所述控制端电性耦接于所述脉宽调制控制电路的另一输出端以接收所述辅助控制信号；将所述辅助绕组电性耦接于所述变压器。
22.根据权利要求19所述的控制方法，其特征在于，在原边电路中提供一延时电路，将所述延时电路的输入端电性耦接于所述脉宽调制控制电路的输出端和所述辅助开关的控制端，将所述延时电路的输出端电性耦接于所述切换开关的控制端以输出延迟预设时间的切换 控制信号。
【文档编号】H02M3/28GK103580484SQ201210268727
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月30日 优先权日:2012年7月30日
【发明者】陆胜利 申请人:台达电子工业股份有限公司