1引言
在主PWM控制器位于初级侧的低 DC输出电压隔离型开关电源(SMPS)中,通常采 用专门设计的MOSFET作为同步整流器(SR)。作为 SR使用的MOSFET具有非常小的导通损耗,有助于提 高系统效率。
在初级侧控制的隔离SMPS拓扑中,由 于在隔离变压器次级侧没有PWM控制信号控制工程网版权所有,故欲 产生适当的SR控制信号显得比较困难。但是, 可以从变压器次级输出获得有关数据。由于电 路寄生元件的存在,同步信号在从隔离变压器 输出分离(withdrawn)时,相对于初级PWM信号会发 生延迟,并且在不连续导通模式(DCM)状态会 出现振荡。因此,为SR提供驱动的控制电路必 须能避免发生错误的操作。
在初级侧控制的隔离拓扑中,为驱 动SR需要适当的控制电路,以处理同步时钟信 号(clock)从隔离变压器的输出移开,解决驱动 信号相对于时钟输入的定时
2同步整流器的数字控制方法
在用作产生SR驱动信号的方案 中,首推数字控制方法。
2.1系统基本结构 控制电路有3个输入和2个输出。其 中,2个输出为隔离变换器次级2只MOSFETs提供互补 驱动信号,3个输入包括1个时钟信号和2个输出 的期望(anticipation)时间设定。不论是接通还是 关断,2个输出OUT1和OUT2没有任何交迭。开关频率 为fs的方波信号出现在时钟输入端,期望的定 时通过外部有关输入设定。2个计数器工作方式 及作用不同:DOWN计数器用于处理输出截止,UP计 数器连续获取OUT2开关周期期间或OUT1接通时间内 的有关数据。控制系统根据前面周期内存储的 有关信息,在开关周期截止期内的输出被预先 处理。采用这种控制方法,开关周期和接通时 间(tON)被逐周连续监测。 2.2稳定条件 在第1个开关周期(TS1)内, 在时钟输入的上升沿上CONTROL ENGINEERING China版权所有,两个(UP/DOWN)计数器 中第1个开始计算内部时钟(CK)脉冲。在接下 来的一个时钟输入的上升沿(TS1结束) 上CONTROL ENGINEERING China版权所有,计数器停止计算。计算过的脉冲数目(n2) 把开关周期的持续时间考虑在内。所存储的数 据,在下一个开关周期中被利用。 在第2个开关周期中,在内部时钟输 入的上升沿上CONTROL ENGINEERING China版权所有,第1个计数器由大到小计算( countsDOWN)内部时钟脉冲,并且在计算到(n2- x2)个脉冲时终止。第2个计数器计算新 的尚未计算的内部时钟脉冲,并适时修正开关 周期(TS)期间的有关数据。OUT2超前截止总量 为X2·TI(TI为内部时钟脉冲 周期),并通过OUT2预期时间输入设定。计数器 UP或DOWN在每个周期内的功能,相对于先前周期 被交换。 为预期关断OUT1,另外两个UP/DOWN计数 器将考虑计及接通时间(tON)期间的有 关数据,相关波形如图3所示。 在第1个开关周期内控制工程网版权所有,第1个计数器 在时钟输入上升沿上开始计数,并且在时钟输 入下降沿上停止。其间计算的脉冲数量为n1www.cechina.cn, 只计及tON时间之内的脉冲数。
SR数字控制系统一般由振荡器(OSC) 、限定状态机构(FiniteStatesMachine,简写FSM)、两 个耦合的向上/向下(UP/DOWN)计数器和两个控制 输出逻辑等单元电路所组成CONTROL ENGINEERING China版权所有,系统框图如图1所示。
在稳态条件(固定频率和固定占 空比)下,两个开关周期中与输出OUT2相关的波 形如图2所示。
&nbs