[发明专利]一种高效率同步整流降压型开关变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关变换器，尤其是涉及对控制一种高效率同步整流降压型开关变换器的功能实现。

背景技术

今年来随着能源的日益紧张和环境问题的日益突出，各种节能技术、绿色环保技术日益成为研究的热点，提高能源利用率，特别是提高能耗系统的效率则是摆在和开发新能源同等重要的地位。开关电源以其较高的效率、丰富的构造方式、可靠的工作性能广泛应用于各种电气设备和电子产品中。但是随着便携式的电子产品工作电压的日益降低、能耗逐步减小、待机时间的大幅上升，传统的以二极管作为开关电源变换器续流管越来越显得效率低下，越来越不能满足当前的社会需要。尤其是当便携式电子产品中微处理器的工作电压降到1V左右时，即便是使用各种具有快速恢复功能、正向导通电压很低的二极管，如肖特基硅二极管SBD等作为续流管，它们的正向导通电压依旧达到约0.4V-0.6V有些甚至更高，以这样的导通电压来续流输出端的大电流，就使得开关变换器的功率被续流二极管极大的浪费了，开关变换器的效率也就被降低了。同步整流技术就是在这样一种背景下产生的，它利用通态电阻极低的专用的功率器件如功率MOSFET，IGBT等等来取代二极管的位置，这样在续流状态时加在功率器件两端的电压很低，从而极大的降低在续流状态时损耗的功率，提高开关变换器的效率。

采用同步整流技术时，要求被整流电压的相位与功率整流器件MOSFET、IGBT的控制端的相位保持一致，这也是同步整流的名称来源。由于在同步整流时，导通的功率整流管不是单向导通的，而是可以双向导通的，这样就可能出现由于控制逻辑的设计缺陷或者功率开关管和功率整流管的控制信号由于延时的影响而出现在某个时间段里功率开关管和功率整流管同时导通shoot through。这样对于降压型的同步整流开关变换器而言将可能会出现两个明显的功率损耗点。一个时间点在电感的充电快要结束时，功率开关管还没有来得及关闭而功率整流管已经开启导通，从而形成了在输入电源的正向端经过两个功率开关管接地的低阻大电流直流通路，损耗一部分功率；另一个时间点在电感快要结束放电时，功率整流管还没有来得及关闭而功率开关管已经开启导通，从而又形成了从输入电源的正向端经过两个功率开关管接地的低阻大电流直流通路，损耗一部分功率。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的死区时间控制方案中，一般采用逻辑复杂的固定死区时间控制方案，并且多是辅以电流检测电路，这样不仅仅逻辑复杂，设计难度大，而且电流检测电路更是要用到电流过零检测电路等等，使得设计成本也大等的技术问题；提供了一种实现了在不利用电流互感器和传感电阻，也不采用复杂控制逻辑就实现高效率同步整流的作用，具有结构简单、效率高、体积小的高效率同步整流降压型开关变换器。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种高效率同步整流降压型开关变换器，其特征在于，包括降压型开关变换器主模块、与降压型开关变换器主模块相连的电压模式负反馈脉宽调制控制模块以及分别与降压型开关变换器主模块和电压模式负反馈脉宽调制控制模块相连的同步整流控制模块。

本发明一种高效率同步整流降压型开关变换器，采用降压型开关变换器的主电路，将输入电源提供的高电压转换成便携式电子产品中电路所需要的低电压。电压模式负反馈脉宽调制控制模块，利用负载改变时，脉宽调制信号的占空比也将发生变化的原理，产生了可以用来驱动同步整流电路的初始的脉宽调制信号。同步整流控制模块则将初始的脉宽调制信号加以延时滤波，并将延时滤波后的脉宽信号分别与两个基准电压进行比较从而得到两路同步整流信号，其中脉宽略窄的一路用来驱动功率开关管，脉宽略宽的一路反向之后用来驱动功率整流管。

在上述的一种高效率同步整流降压型开关变换器,所述的述降压型开关变换器主模块包括一输入直流电源Vin，一功率开关管S1，一功率整流管S2，一储能电感L，一输出电容C以及一负载电阻R0；所述输入直流电源Vin的正向输入端接功率开关管S1的漏极，功率开关管S1的源极接功率整流管S2的漏极和储能电感L的一端，储能电感L的另一端接输出电容C的一端和负载电阻R0的一端，功率整流管S2的源极接地，负载电阻R0的另一端接地，输入直流电源Vin的另一端接地。