[发明专利]同步整流控制单元和方法

说明书

本发明公开了一种同步整流控制单元和方法。所述同步整流控制单元包括电压传感电路25，捕获单元24，控制算法电路26，以及PWM信号发生器32。通过使用这种同步整流控制单元，可以实现非同步整流和/或同步整流占空比的精确和快速更新/调整，另外，通过非同步整流和/或同步整流占空比的快速更新/调整，不断变化的条件和轻负载操作下的电流击穿都得到有效减少。

技术领域

本文描述的实施方式大体上涉及一种同步整流控制单元和一种同步整流控制方法。本文尤其描述了一种生成有用于控制开关电源开关的第一和第二同步脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)控制信号的机制。

背景技术

电源开关，例如使用金属氧化物半导体场效应管(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor，MOSFET)或其它合适类型的晶体管实现的开关，如今用于大量电路中。例如，这类电源开关用作功率转换器，它们可以作为半桥功率转换器或全桥功率转换器来实现。例如，全桥功率转换器电路可包括同步侧和非同步侧。在这样的电路中，非同步侧是输入原始/非转换信号/功率的一侧，而同步侧是输出被控/转换后信号/功率的一侧。这还可以表示为，将同步整流侧限定为电路的一侧，同步整流电源开关位于这一侧。相应地，将非同步整流侧限定为电路的另一侧，主电源开关位于这一侧。

因此，对于双向电路，电路的非同步侧可对应于电路的不同物理侧，这取决于信号/功率应向哪个方向操控/转换，因为原始信号/功率被输入到非同步侧。相应地，电路的同步侧可对应于电路的不同物理侧，这取决于信号/功率应向哪个方向操控/转换，因为被控/转换后信号/功率从同步侧输出。

含有这些电源开关的电路，例如功率变换电路等，可以在诸如用户设备(UserEquipment，UE)之类的各种各样的单元中使用，UE还被称为能够在无线通信网络中以无线方式通信的移动台、无线终端和/或移动终端，无线通信网络有时还称为蜂窝无线电系统。这类电路还可在无线电网络节点或诸如无线基站(Radio Base Station，RBS)之类的基站中使用，基站在一些网络中可称为“eNB”、“eNodeB”、“NodeB”或“B node”，这取决于所用的技术和/或术语。

开关这类电路中的功率转换器的目的是尽可能地高电源效率。MOSFET和用于实现电源开关的其它晶体管的电阻在开关闭合/导通时一般比在开关打开/不导通时要低。作为非限制性示例，可以提及的是，当开关打开时，MOSFET开关具有对应于MOSFET的体二极管电压的开关上的电压降，其可以为0.7伏特。当MOSFET开关关闭时，根据非限制性示例，开关上的电压降要低很多，例如0.01伏特。因此，为了实现尽可能高的电源效率，应该有尽可能多的功率流过闭合开关，这会产生较低的电压降。

已经提出了传统同步整流用于通过控制电路中包含的电源开关的开关来提高电路的电源效率。如今，已近提出了许多传统的同步整流控制方案。这样一种方案基于电源开关的同步整流体二极管导通的检测调整同步整流占空比。如果存在体二极管导通，则同步整流的占空比增加，直到体二极管导通停止。相反地，如果不存在体二极管导通，则同步整流占空比降低，直到体二极管导通开始。因此，体二极管导通状态通常在开和关之间交替。

该传统方法的一个明显缺点在于，同步整流占空比的每次更新/调整必须使用固定的小步长。然而，当在闭环操作中使用电路时，同步整流占空比的小步长更新/调整会引发严重问题，因为在SR占空比改变太缓慢时电路中明显会发生电流击穿。通常，占空比降低非常缓慢，这意味着当电流达到0并改变到相反方向时电源开关仍然接通。电流穿过相同电源开关的相反方向是电流击穿现象发生的原因。

另外，由于传统方案中的同步侧脉冲宽度调制(pulse Width Modulated，PWM)信号的接通时间与非同步侧PWM信号是同步的，所以电流击穿可能在轻负载操作情况下发生。这是因为，当传统方案中的同步侧PWM信号与非同步侧PWM信号同步时会出现上升沿脉冲PWM脉冲的电流滞后/延迟，一旦电源开关接通，就会导致电源开关中的反向电流。