[发明专利]同步整流反激式直流-直流电源转换装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种同步整流反激式直流‑直流电源转换装置及实现方法，本发明装置包括反激电路和辅助开关；反激电路包括一个输入端口、一个输出电路和一个变压器；所述的输入端口接受直流输入电压，给变压器供电，原边功率开关管与所述变压器原边功率绕组串联；输出电路与所述变压器的副边功率绕组耦合，将所述变压器在所述原边功率开关管关断期间释放的能量在所述输出端口产生一个直流电，提供给负载；所述辅助开关与变压器的原边绕组并联；本发明在变压器原边绕组两端并联一个辅助开关，即可利用现有技术的副边同步整流控制技术实现无共通风险、兼容电流断续模式、电流临界断续模式和电流连续模式的同步整流反激式直流‑直流转换器。

技术领域

本发明专利涉及一种直流-直流电源转换装置，特别是适用于电流连续、断续或临界断续等各种工作模式的带同步整流的反激式直流-直流电源转换装置。

背景技术

直流/直流转换是最基本的电能变换形式之一。反激变换器由于其拓扑简单，元器件少等特点，在小功率开关电源中被广泛使用，通常在100～200W以下。反激变换器的损耗主要包括原边开关管的损耗、变压器损耗、吸收电路的损耗以及副边整流器的损耗。其中，输出端整流器的损耗是反激式变换器的主要损耗之一，在低电压、大电流的输出情况下，整流管的损耗占的比重尤为突出。

为了减小整流管的损耗，一种主要的手段是同步整流技术。图1所示为一种采用了同步整流技术的反激式直流-直流电源转换装置，其中所示同步整流控制电路100为一种最常用的现有技术的同步整流控制电路的简化原理图。

如图1所示，当原边功率开关管Q1关断，能量从变压器T的原边转移到副边，同步整流管Q_SR的体二极管导通续流，同步整流管Q_SR的漏极VD变成负压。当VD电压低于基准电压VTH1时，比较器101输出翻转，使触发器103置位，触发器103的输出经驱动电路104驱动后，输出同步整流管的控制信号Vg_SR，控制同步整流管Q_SR导通。同步整流管Q_SR导通可以大大降低输出整流器的导通压降，达到减小损耗、提高效率的目的。随着续流电流减小，VD电压升高，当VD电压高于基准电压VTH2时，比较器102输出翻转，使触发器103复位，控制同步整流管Q2关断。另外，在同步整流控制电路100中还加入了最小导通时间电路107和或门108来以防止VD波形的振荡导致同步整流管Q_SR的控制信号Vg_SR在开通的时候误关断，另加入了最小关断时间电路105和与门106以设置一个最小关断时间，避免同步整流管Q_SR在关断后重新开通。

采用图1所示同步整流控制方式，由于从同步整流控制电路100检测到VD达到基准电压至同步整流管控制信号翻转，控制电路存在不可避免的延时，包括同步整流管的开通延时Td1和关断延时Td2，如图2和图3所示。其中图2所示为图1所示反激变换器工作在电流断续模式或临界断续模式时的主要波形，图3所示为图1所示反激变换器工作在电流连续模式时的主要波形。

由图2可以看到，当VD电压达到基准VTH2，经过延时Td2之后同步整流管Q_SR的控制信号Vg_SR从高电平翻转为低电平，同步整流管Q_SR关断，其体二极管流过副边电流。由于反激变换器工作在电流断续模式或临界断续模式时，副边电流下降斜率较小，因此同步整流管Q_SR的关断时间可以控制在副边电流过零点之前，因此不会发生同步整流管Q_SR与原边功率开关管Q1的共通。

如图3所示，在电流连续模式下，在t3时刻原边功率开关管Q1开通，流经同步整流管Q_SR的电流开始以较大斜率迅速下降，相应的VD电压开始上升；在t4时刻，VD电压达到基准VTH2，再经过延时Td2之后的t5时刻同步整流管Q_SR才关断。由此可见，在t3至t5这段区间内，原边功率开关管Q1和同步整流管Q_SR都是处于共通的状态，因此会产生较大的共通电流，使反激变换器工作异常，甚至造成电路损坏。