隔离开关电源同步整流器数字控制与驱动技术介绍

隔离开关电源同步整流器数字控制与驱动技术介绍

       摘要：叙述了在SMPS隔离拓扑中能数字控制尤其是能适当关断作为整流器使用的一只或两只MOSFET的一种方法，同时介绍了推荐技术的基本电路履行及智能驱动器STSRx系列ICs。关键词：同步整流器；数字控制与驱动；STSRx系列智能驱动器

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       在初级侧控制的隔离SMPS拓扑中，由于在隔离变压器次级侧没有PWM控制信号，故欲产生适当的SR控制信号显得比较困难。但是，可以从变压器次级输出获得有关数据。由于电路寄生元件的存在，同步信号在从隔离变压器输出分离（withdrawn）时，相对于初级PWM信号会发生延迟，并且在不连续导通模式（DCM）状态会出现振荡。因此，为SR提供驱动的控制电路必须能避免发生错误的操作。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等问题。若对SR控制不当，在两个器件之间会发生“跨越导通”（crossconduction）。同时，在隔离拓扑的次级由于相对于初级主开关（MOSFET）驱动信号的延迟，会在相关元件之间形成短路，发生“贯通”（shootthrough）现象。产生贯通的机理，具体取决于变换器拓扑结构。

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

       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，系统框图如图1所示。

       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