1 引言 在主PWM控制器位于初級(jí)側(cè)的低 DC輸出電壓隔離型開關(guān)電源（SMPS）中，通常采 用專門設(shè)計(jì)的MOSFET作為同步整流器（SR）。作為 SR使用的MOSFET具有非常小的導(dǎo)通損耗，有助于提 高系統(tǒng)效率。 在初級(jí)側(cè)控制的隔離SMPS拓?fù)渲校?于在隔離變壓器次級(jí)側(cè)沒有PWM控制信號(hào)，故欲 產(chǎn)生適當(dāng)?shù)腟R控制信號(hào)顯得比較困難。但是， 可以從變壓器次級(jí)輸出獲得有關(guān)數(shù)據(jù)。由于電 路寄生元件的存在，同步信號(hào)在從隔離變壓器 輸出分離（withdrawn）時(shí)，相對(duì)于初級(jí)PWM信號(hào)會(huì)發(fā) 生延遲，并且在不連續(xù)導(dǎo)通模式（DCM）狀態(tài)會(huì) 出現(xiàn)振蕩。因此，為SR提供驅(qū)動(dòng)的控制電路必 須能避免發(fā)生錯(cuò)誤的操作。 在初級(jí)側(cè)控制的隔離拓?fù)渲?，為?qū) 動(dòng)SR需要適當(dāng)?shù)目刂齐娐?，以處理同步時(shí)鐘信 號(hào)（clock）從隔離變壓器的輸出移開，解決驅(qū)動(dòng) 信號(hào)相對(duì)于時(shí)鐘輸入的定時(shí) 等問題。若對(duì)SR控 制不當(dāng)，在兩個(gè)器件之間會(huì)發(fā)生“跨越導(dǎo)通” （crossconduction）。同時(shí)，在隔離拓?fù)涞拇渭?jí)由于 相對(duì)于初級(jí)主開關(guān)（MOSFET）驅(qū)動(dòng)信號(hào)的延遲， 會(huì)在相關(guān)元件之間形成短路，發(fā)生“貫通”（ shootthrough）現(xiàn)象。產(chǎn)生貫通的機(jī)理，具體取決于 變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 2 同步整流器的數(shù)字控制方法 在用作產(chǎn)生SR驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方案 中，首推數(shù)字控制方法。 2.1系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) SR數(shù)字控制系統(tǒng)一般由振蕩器（OSC） 、限定狀態(tài)機(jī)構(gòu)（FiniteStatesMachine，簡(jiǎn)寫FSM）、兩 個(gè)耦合的向上/向下（UP/DOWN）計(jì)數(shù)器和兩個(gè)控制 輸出邏輯等單元電路所組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。 控制電路有3個(gè)輸入和2個(gè)輸出。其 中，2個(gè)輸出為隔離變換器次級(jí)2只MOSFETs提供互補(bǔ) 驅(qū)動(dòng)信號(hào)，3個(gè)輸入包括1個(gè)時(shí)鐘信號(hào)和2個(gè)輸出 的期望（anticipation）時(shí)間設(shè)定。不論是接通還是 關(guān)斷，2個(gè)輸出OUT1和OUT2沒有任何交迭。開關(guān)頻率 為fs的方波信號(hào)出現(xiàn)在時(shí)鐘輸入端，期望的定 時(shí)通過(guò)外部有關(guān)輸入設(shè)定。2個(gè)計(jì)數(shù)器工作方式 及作用不同：DOWN計(jì)數(shù)器用于處理輸出截止，UP計(jì) 數(shù)器連續(xù)獲取OUT2開關(guān)周期期間或OUT1接通時(shí)間內(nèi) 的有關(guān)數(shù)據(jù)。控制系統(tǒng)根據(jù)前面周期內(nèi)存儲(chǔ)的 有關(guān)信息，在開關(guān)周期截止期內(nèi)的輸出被預(yù)先 處理。采用這種控制方法，開關(guān)周期和接通時(shí) 間（tON）被逐周連續(xù)監(jiān)測(cè)。 2.2 穩(wěn)定條件 在穩(wěn)態(tài)條件（固定頻率和固定占 空比）下，兩個(gè)開關(guān)周期中與輸出OUT2相關(guān)的波 形如圖2所示。 在第1個(gè)開關(guān)周期（TS1）內(nèi)， 在時(shí)鐘輸入的上升沿上，兩個(gè)（UP/DOWN）計(jì)數(shù)器 中第1個(gè)開始計(jì)算內(nèi)部時(shí)鐘（CK）脈沖。在接下 來(lái)的一個(gè)時(shí)鐘輸入的上升沿（TS1結(jié)束） 上，計(jì)數(shù)器停止計(jì)算。計(jì)算過(guò)的脈沖數(shù)目（n2） 把開關(guān)周期的持續(xù)時(shí)間考慮在內(nèi)。所存儲(chǔ)的數(shù) 據(jù)，在下一個(gè)開關(guān)周期中被利用。 在第2個(gè)開關(guān)周期中，在內(nèi)部時(shí)鐘輸 入的上升沿上，第1個(gè)計(jì)數(shù)器由大到小計(jì)算（ countsDOWN）內(nèi)部時(shí)鐘脈沖，并且在計(jì)算到（n2－ x2）個(gè)脈沖時(shí)終止。第2個(gè)計(jì)數(shù)器計(jì)算新 的尚未計(jì)算的內(nèi)部時(shí)鐘脈沖，并適時(shí)修正開關(guān) 周期（TS）期間的有關(guān)數(shù)據(jù)。OUT2超前截止總量 為X2·TI（TI為內(nèi)部時(shí)鐘脈沖 周期），并通過(guò)OUT2預(yù)期時(shí)間輸入設(shè)定。計(jì)數(shù)器 UP或DOWN在每個(gè)周期內(nèi)的功能，相對(duì)于先前周期 被交換。 為預(yù)期關(guān)斷OUT1，另外兩個(gè)UP/DOWN計(jì)數(shù) 器將考慮計(jì)及接通時(shí)間（tON）期間的有 關(guān)數(shù)據(jù)，相關(guān)波形如圖3所示。 [align=center][img=332,230]http://www.cechinamag.com/images/Article/6eb68dc3-a7e9-4b7c-b4da-f8be78bcd61c/243.jpg[/img] [img=341,256]http://www.cechinamag.com/images/Article/6eb68dc3-a7e9-4b7c-b4da-f8be78bcd61c/244.jpg[/img][/align] 在第1個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，第1個(gè)計(jì)數(shù)器 在時(shí)鐘輸入上升沿上開始計(jì)數(shù)，并且在時(shí)鐘輸 入下降沿上停止。其間計(jì)算的脈沖數(shù)量為n1， 只計(jì)及tON時(shí)間之內(nèi)的脈沖數(shù)。 在第2個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，第1個(gè)計(jì)數(shù)器遞 減計(jì)數(shù)，在計(jì)算到n1－x1時(shí)停止。 關(guān)斷OUT1的超前時(shí)間總計(jì)為x1·Ti，并 由OUT1預(yù)期時(shí)間輸入設(shè)定。第2個(gè)計(jì)數(shù)器向上（由 小到大）計(jì)算時(shí)鐘輸入上升沿與下降沿之間的 脈沖數(shù)目。 2.3變化條件 2.3.1開關(guān)頻率發(fā)生變化 當(dāng)開關(guān)頻率（fs）發(fā)生變化時(shí) ，對(duì)于輸出OUT2而言，可能存在三種情況： 1）TS1>TS2 當(dāng)?shù)?個(gè)開關(guān)周期TS2小于先前周期TS1時(shí) ，OUT2的截止發(fā)生延遲，相對(duì)于時(shí)鐘輸入沒有超 前，而是隨時(shí)鐘輸入的前沿強(qiáng)迫關(guān)斷。圖4示出 了該條件下的相關(guān)波形。 2）TS1>TS2 關(guān)波形如圖5所示。在此情況下，OUT2發(fā) 生提前關(guān)斷。MOSFET體二極管的導(dǎo)通時(shí)間恰為一個(gè)周期，效率損失非常小。 3）TS1[img=270,196]http://www.cechinamag.com/images/Article/6eb68dc3-a7e9-4b7c-b4da-f8be78bcd61c/246.jpg[/img]