[发明专利]同步整流装置及其控制方法

说明书

技术领域

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

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。

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(Pulse Width 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。

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

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：

本申请的一个方案提供了一种同步整流装置，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。

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：

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；

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。

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。

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。