适用于适配器的反激同步整流控制电路

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202011584117.0(22)申请日 2020.12.28(71)申请人 西安电子科技大学芜湖研究院地址 241000 安徽省芜湖市弋江区高新技术产业开发区服务外包产业园4号楼1205室申请人 西安电子科技大学(72)发明人 张艺蒙　孙世凯　郭辉　张玉明　吴勇　(74)专利代理机构 西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙) 61230代理人 刘长春(51)Int.Cl.H02M 3/335(2006.01)(54)发明名称一种反激同步整流电路(57)摘要本发明公开了一种反激同步整流电路，包括：第一同步整流模块，用于产生与原边MOSFET 的控制信号互补的副边驱动控制信号；第二同步整流模块，用于根据副边MOSFET的漏极电平和源极电平产生同步整流控制信号；同步整流信号处理模块，用于采集副边驱动控制信号的和同步整流控制信号，并根据所述副边驱动控制信号的上升沿和所述驱动控制信号的下降沿得到所述副边MOSFET的驱动信号；副边驱动模块，所述副边驱动模块用于利用驱动信号驱动所述副边MOSFET。

整个反激同步整流电路可以在开始导通和关断时刻均提高反激电路的效率，既可以提高轻载时的效率也可以提高重载时的效率；同时可以抑制次级侧的电压尖峰，提高电路可靠性。

权利要求书2页 说明书5页 附图4页CN 112821768 A 2021.05.18C N 112821768A1.一种反激同步整流电路，其特征在于，包括：第一同步整流模块，所述第一同步整流模块用于产生与原边MOSFET的控制信号互补的副边驱动控制信号；第二同步整流模块，所述第二同步整流模块用于根据副边MOSFET的漏极电平和源极电平产生同步整流控制信号；同步整流信号处理模块，所述第一同步整流模块和所述第二同步整流模块连接所述同步整流信号处理模块，所述同步整流信号处理模块用于采集副边驱动控制信号的和同步整流控制信号，并根据所述副边驱动控制信号的上升沿和所述驱动控制信号的下降沿得到所述副边MOSFET的驱动信号；副边驱动模块，所述同步整流信号处理模块连接所述副边驱动模块，所述副边驱动模块用于利用驱动信号驱动所述副边MOSFET。

反激变换器副边同步整流控制器STSR3应用电路详解（1）摘要为大幅度提高小功率反激开关电源的整机效率，可选用副边同步整流技术取代原肖特基二极管整流器。

它是提高低压直流输出开关稳压电源性能的最有效方法之一。

关键词反激变换器；副边同步整流控制器3；高效率变换器1概述本文给出公司2019年新推出的开关电源产品3应用电路分析。

它是反激变换器副边同步整流控制器，具有数字控制的智能驱动器。

采用3作同步整流控制芯片的反激变换器基本电路简化结构见图1。

3的内部功能方框见图2，其引脚排列见图3。

3智能驱动器可提供大电流输出，以正常地驱动副边的功率，使之作为大电流输出的高效率反激变换器中的同步整流器。

根据取自隔离变压器副边的一个同步时钟输入，产生一个驱动信号，它具有与原边信号相关的死区时间设置。

在原边开关导通时，的工作可防止副边发生错误状态，它提供预期的输出截止状态。

这个智能的功能实现了快速的逐周逻辑控制机制，它是建立在高频振荡器由时钟脉冲信号来同步。

该项预置可由外部元件来调节。

经传感检测同步整流器的源极—漏极电压脉冲。

这个特殊的禁止功能可以关闭驱动输出，因此当有必要时即刻关掉它。

该特性使电源能工作在非连续导通模式下，及避免与变换器并联工作的同步整流器反向导通。

3允许开关电源工作在非连续模式，连续模式，以及在准谐振状态的反激变换器，均能实现同步整流任务。

3的封装如图38片状部件，各引脚的符号与功能概述如下脚1，它并不接内电路；脚2，供电输入4～55；脚3，设置预期的关断输出；脚4，为工作的同步信号；脚5，接非连续模式检测器；脚6，所有控制逻辑信号的基准地线；脚7，输出去栅极驱动；脚8，功率信号的基准地电平。

图423的应用电路分析3同步整流器控制器具体应用于一种90笔记本电脑稳压电源的实际电路见图4，其直流输出为＋19，474。

开关电源是反激式变换器，原边主芯片采用复合新品6805。

图4中给出了详细的阻容数值。

下面分别介绍3在电路设计上的一些特点。

反激变换器副边同步整流控制器STSR3应用电路详解摘要为大幅度提高小功率反激开关电源的整机效率，可选用副边同步整流技术取代原肖特基二极管整流器。

它是提高低压直流输出开关稳压电源性能的最有效方法之一。

关键词反激变换器；副边同步整流控制器3；高效率变换器
27预置时间防止原边和副边共态导通
实现同步整流的一个主要难题，是确保控制送出的驱动信号正确无误，以?止在副边的同步整流器与原边开关管之间出现交叉的共态导通。

其示意图可见图16中波形。

当原边导通时，图16中电压倾向于负极性。

如果副边同步关断时带有一些延迟，那么在原边和副边之间就会出现一个短路环节。

为了避免这种不希望的情况发生，在原边导通之前，同步必须是截止的，这表明有必要设置一定量的预置时间。

图17给出了详细展开的正常工作情况时，时钟信号与输出驱动信号之间的定时关系图。

芯片内部的定时提供了所需要的预置时间，从而避免了共态导通的出现。

按表1的供电条件使用脚，有三种不同的选择值。

在脚外接电阻分压器供电，可得到表1中所需的该脚电压值和预置时间。

芯片内的数字控制单元产生这些预置时间，是通过计算在开关周期之中包含的高频脉冲数目来完成的。

由于该系统具有数字性能，在计数过程中会丢失一些数位，从而导致输出驱动信号中发生跳动。

表1中的预置时间值是一个平均值，考虑了这种跳动因素。

图18给出了关断期间的跳动波形。

28空载与轻载工作状态
当占空比18％时，再次起动，所以具有4％的滞后量。

当原边的控制器在极轻输出负载下发生突发状态时，这种特性仍能维持3系统正确工作。

同步整流反激电路同步整流反激电路是一种常用的电路结构，用于将交流电源转换为直流电源。

本文将介绍同步整流反激电路的工作原理、优点和应用。

同步整流反激电路是一种将交流电源转换为直流电源的电路结构。

它主要由一个MOSFET开关管、一个输出电感、一个输出滤波电容和一个二极管组成。

在工作时，MOSFET开关管会周期性地开关，使得电感储能和输出滤波电容充电，然后二极管导通，将储能的电荷传递给输出滤波电容，从而形成直流输出。

同步整流反激电路的工作原理是利用MOSFET开关管的导通和截止来实现电感储能和输出电容充电的过程。

当MOSFET开关管导通时，电感的电流线性增加，储存能量；当MOSFET开关管截止时，电感的能量会转移到输出滤波电容上。

通过控制MOSFET的开关时间，可以实现对输出电压的调节。

同步整流反激电路相较于传统的整流电路有一些显著的优点。

首先，同步整流反激电路的效率更高。

由于MOSFET开关管的导通和截止时间可以精确控制，可以使电路的开关损耗最小化。

其次，同步整流反激电路的输出纹波更小。

传统的整流电路在输出时会产生较大的纹波，而同步整流反激电路通过电感和输出滤波电容的储能和传递过程，可以有效地降低输出纹波。

此外，同步整流反激电路还具有体积小、重量轻、成本低等优点。

同步整流反激电路在实际应用中有广泛的用途。

首先，它常被用于交流-直流电源转换器中。

交流-直流电源转换器是电子设备中常见的电源模块，同步整流反激电路在其中起到关键作用。

其次，同步整流反激电路也被广泛应用于LED驱动电路中。

由于LED对电压和电流的要求较高，同步整流反激电路的高效率和低纹波特性使其成为LED驱动电路的理想选择。

此外，同步整流反激电路还可以用于太阳能充电器、电动汽车充电器等领域。

总结来说，同步整流反激电路是一种常用的电路结构，可以将交流电源转换为直流电源。

它具有高效率、低纹波等优点，并在交流-直流电源转换器、LED驱动电路等领域得到广泛应用。

概述LP3515是一款高性能的副边同步整流芯片，集成同步整流MOS ，适用于隔离型的同步整流应用。

尤其适用于充电器中对高效率的需求场合。

特点⏹ 隔离型的DCM 控制应用 ⏹ 集成同步整流管⏹ 专利的原边开通判定和副边断续预估 ⏹ 特有的VCC 供电技术 图1 LP3515典型应用图定购信息极限参数(注1)电气参数(注4, 5)（无特别说明情况下，V=5.0 V,T A =25℃）CC内部结构框图D应用信息LP3515是一款高性能的副边同步整流芯片，集成同步整流MOS，适用于隔离型的同步整流应用。

LP3515采用专利的原边开通判定和副边断续预判定技术，可以有效的避免因激磁振荡引起的驱动芯片误动作。

LP3515采用特有的VCC供电技术，可以保证在原边控制系统恒流和恒压两种工作状态下，芯片都不会欠压工作。

启动当系统上电后，通过内置MOS的体二极管对输出电容充电，输出电压上升。

LP3515通过DET脚连接输出电压。

当输出电压上升时，经过芯片内部供电电路，给VCC电容充电，当VCC的电压充到开启阈值电压时，芯片内部控制电路开始工作，MOS正常的导通和关断。

MOS正常的导通时，电流不再从体二极管流过，而从MOS的沟道流过。

芯片正常工作时，所需的工作电流仍然通过DET 脚，给VCC供电。

同步整流管导通反激DCM工作时，由于电感的激磁作用，当初级芯片关断时，会产生振荡。

为了防止误检测振荡信号，导致同步整流管的异常开启，LP3515采用专利的原边开通判定技术。

当初级芯片导通时，通过变压器，次级输出地gnd 与芯片地GND之间生成反激电压；当初级芯片关断时，次级LP3515的漏极D与GND之间的电压下降。

LP3515通过检测AE脚反激电压和漏极的下降电压，能准确的判断同步整流管的开启。

同步整流管关断为了避免同步整流管导通时，因激磁振荡幅度较大，导致误检测关断信号，使同步整流管异常的关断，LP3515采用专利的副边断续预判定技术。

概述FXR7308是一个应用于开关电源系统的，高性能的同步整流芯片。

FXR7308集成高性能的同步整流控制器和低导通阻抗的功率管，来取代传统反激转换器系统中的肖特基二极管，可以减少热损耗，增大输出电流能力并提高了效率。

FXR7308提供齐全的保护功能，提高系统的可靠性。

FXR7308提供SOP8的封装形式。

典型应用图特点内置8mΩ45V Trench MOSFET支持DCM和QR工作模式精确的同步功率管VDS电压检测驱动能力SINK与SOURCE分别大0.6A/1.4A具有低至20ns的功率管快速关断能力VDD欠压保护SOP8封装应用领域AC/DC5V/适配器手机充电器低压大电流整流ACPrimarySidecontrolV+V-12348765VCCGNDGNDGNDSWSWSWSW引脚定义与器件标识FXR7308提供了SOP8封装，顶层如下图所示：123876GNDGNDGNDSW SW SW 45VCCSW FXR7308SQAYMWXXXXXX引脚功能说明引脚号引脚名引脚类型功能说明1,2,3GND 地地4VCC 输入芯片电源5,6,7,8SW输入内置功率管的漏端参数极限值单位VCC -0.3~6V SW -1~45V 结温范围-40~150o C焊锡温度（焊锡，10秒）260o C 存储温度-65~150oCESD2KV符号参数值单位TA操作温度-40~150oC管脚图丝印字符丝印字符说明左示意图FXR7308SQA芯片型号Y 年号M 月号W 周号XXXXXX生产批号电气特性参数(TA=25o C,VCC=5V,除非特别注明)符号参数测试条件最小典型最大单位电源部分I OP静态工作电流VCC=5V130190uAV CC_ON启动电压4VV CC_UVLO欠压锁定电压 2.83 3.1V VCC VCC工作电压 4.55 5.4 6.3V同步侦测部分V ON_SR同步管开启电压-0.5VV OFF_SR同步管关断电压-3mV T D_ON同步管开启延时100nsT D_OFF同步管关断延时6nsT ON_MIN同步管最小开启时间1us功率管驱动部分I SOURCE驱动上拉电流能力0.6AI SINK驱动下拉电流能力 1.5AT RISE功率管开启上升时间50ns T FALL功率管关断下降时间20ns功率管部分R DS_ON功率管导通阻抗V GS=4.5V/I DS=20A89mΩBV DSS内置功率管耐压V GS=0V/I D=250uA45V注1.超过表中规定的极限参数会导致器件永久损坏。

同步整流反激电路
同步整流反激电路是一种常见的电子电路，其工作原理如下：
1.初级侧的开关管（例如MOS管）在控制信号的作用下，会进行开通和关断的操作。

2.当初级侧的开关管导通时，能量被存储在变压器的初级侧。

3.当初级侧的开关管关断时，次级侧的同步整流管（也是MOS管）导通，使得变压器初级侧存储的能量被传递到次级侧，并流向负载。

在这个过程中，为了防止初级侧和次级侧的开关管同时导通（这会导致短路），它们的开通和关断时间需要严格地同步。

另外，对于同步整流管的驱动，需要选择合适的驱动信号。

通常，这个驱动信号是由PWM（脉冲宽度调制）控制信号形成。

以上只是同步整流反激电路的基本工作原理，实际电路可能会包含更多的元件和复杂的控制策略，以满足特定的需求。

反激变换器副边同步整流控制器STSR3应用电路详解1反激变换器副边同步整流控制器STSR3应用电路详解（1）摘要：为大幅度提高小功率反激开关电源的整机效率，可选用副边同步整流技术取代原肖特基二极管整流器。

它是提高低压直流输出开关稳压电源性能的最有效方法之一。

关键词：反激变换器；副边同步整流控制器STSR3；高效率变换器1概述本文给出ST公司2003年新推出的开关电源IC产品STSR3应用电路分析。

它是反激变换器副边同步整流控制器，具有数字控制的智能IC驱动器。

采用STSR3作同步整流控制芯片的反激变换器基本电路简化结构见图1。

STSR3的内部功能方框见图2，其引脚排列见图3。

STSR3智能驱动器IC可提供大电流输出，以正常地驱动副边的功率MOSFET，使之作为大电流输出的高效率反激变换器中的同步整流器。

根据取自隔离变压器副边的一个同步时钟输入，IC产生一个驱动信号，它具有与原边PWM信号相关的死区时间设置。

在原边开关导通时，IC的工作可防止副边发生错误状态，它提供预期的输出截止状态。

这个智能的功能实现了快速的逐周逻辑控制机制，它是建立在高频振荡器由时钟脉冲信号来同步。

该项预置可由IC 外部元件来调节。

经传感检测同步整流器的源极—漏极电压脉冲。

这个特殊的禁止功能可以关闭驱动输出，因此当有必要时即刻关掉它。

该特性使电源能工作在非连续导通模式下，及避免与变换器并联工作的同步整流器反向导通。

STSR3允许开关电源工作在非连续模式PWM，连续模式PWM，以及在准谐振状态的反激变换器，均能实现同步整流任务。

STSR3的封装如图3所示的SO?8片状部件，各引脚的符号与功能概述如下：脚1N/C，它并不接内电路；脚2VCC，供电输入4～5.5V；脚3SETANT，设置预期的关断输出；脚4CK，为IC工作的同步信号；脚5INHIBT，接非连续模式检测器；脚6SGLGND，所有控制逻辑信号的基准地线；脚7OUTGATE，输出去MOSFET栅极驱动；脚8PWRGND，功率信号的基准地电平。

适合于自驱动同步整流的反激电路拓扑进行了电路分
析和试验
 引言
 低压大电流DC-DC模块电源一直占模块电源市场需求的一半左右，对其相关技术的研究有着重要的应用价值。

模块电源的高效率是各厂家产品的亮点，也是业界追逐的重要目标之一。

同步整流可有效减少整流损耗，与适当的电路拓扑结合，可得到低成本的高效率变换器。

本文针对36V-75V输入，3.3V/15A输出的二次电源模块，在分析同步整流技术的基础上，根据同步整流的特点，选择出适合于自驱动同步整流的反激电路拓扑，进行了详细的电路分析和试验。

 反激同步整流
 基本的反激电路结构如图1。

 其工作原理：主MOSFET Q1导通时，进行电能储存，这时可把变压器看成一个电感，原边绕组电流Ip上升斜率由dIp/dt=Vs/Lp决定，磁芯不饱和，则Ip 线性增加；磁芯内的磁感应强度将从Br增加到工作峰值Bm；Q1关断。

适用于适配器的反激同步整流控制电路随着消费类电子的发展，其外部供电电源(适配器)所消耗的电能占全球能耗的比例在急剧加大，成为不可忽视的耗能“大户”。

以美国为例，每年适配器需要消耗电能3000 亿度/年，占整个国家每年用电总量的11%。

在节能减排深入人心的当今，目前各国政府的法规中对外部电源的要求越来越严格。

美国能源之星5.0，针对外部电源的平均效率也作出了更为苛刻的规范。

6V 时的电源效率。

”src=“editerupload.eepw/fetch/20131009/180770_1_0.jpg”width=“450” />表1：输出电压Vout6V 时的电源效率。

表2：输出电压Vout6V 时的电源效率。

高功率密度，高集成度毫无疑问已经成为电子技术发展的方向，电源效率的提升不仅能减小电源的体积还能大大提高电源的可靠性。

适配器作为小功率的消费品，设计成本成为设计工程师首要考虑关键因素，Flyback 结构因为电路简单，已经成为设计150W 以下适配器普遍采用的电路架构。

传统采用肖特基作为整流输出的设计中，因为肖特基的壁垒电压VF 的存在，使得大电流输出的情况下，消耗在肖特基上的损耗很大，不仅造成电源效率低下，更因为温度过高降低了电源的可靠性。

为了解决这问题，同步整流技术应运而生，同步整流是采用通态电阻极低的专用功率MOSFET，来取代整流肖特基二极管以降低整流损耗的一项新技术。

深圳鹏源电子致力于为客户提供成本更优，效率更高的同步整流方案，为了满足客户高效高功率密度的设计需要。

准谐振(Quasi-resonance)因为谷底开通，能有效降低Flyback 的开关损耗，提。