隔离开关电源同步整流器数字控制与驱动技术

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1、隔离开关电源同步整流器数字控制与驱动技术

2、第1...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P控制器位于初级侧的低DC输出电压隔离型500)this.style.ouseg(this)">图1同步整流器数字控制器组成方框图500)this.style.ouseg(this)">图2OUT2预期时间产生波形500)this.style.ouseg(this)"

3、>图4在TS1>TS2时OUT2及相关波形500)this.style.ouseg(this)">图3OUT1预期时间产生波形输入设定。2个计数器工作方式及作用不同：DOOSFET体二极管的导通时间恰为一个周期，效率损失非常小。3）TS1232占空比发生变化对于输出OUT1，当接通时间tON发生变化时，可能会出现两种不同的情况：1）tON1>tON2当第1个开关周期的接通时间tON1大于第2个开关周期的接通时间tON2时，时钟输入、内部时钟和输出OUT1波形定时图如图7所示。在此情况下，OUT1的关断被延时，相对于时钟输入没有提前，总是在时钟

4、输入的下降沿上即时截止。2）tON1上述的方法通过对前一个周期的测量来确定下一个周期的动作，履行逐周控制。预期关断同步整流器MOSFET的内部时钟脉冲总数是X1或X2。内部振荡器频率（fi）越高，预期时间精度也就越高。3STSRx系列智能驱动器ICsSTSRx系列IC是ST公司为驱动隔离SMPS中的同步整流器而专门设计的器件。该系列ICs的时钟信号从隔离变压器的次级输出获取，为驱动用作SR的1只或2只MOSFETs，输出适当的控制信号。31STSR2STSR2用作驱动单端正向拓扑中的两个同步整流器。该IC包含前面所叙述的控制系统，内置两个大电流N沟道MOS

5、FET驱动器和一个时钟缓冲器等单元电路。STSR2的引脚名称及其应用电路如图9所示。STSR2的引脚功能如下：VCC电源电压，范围为4.5～5.5V；POSFETs驱动器输出，同时有两个时钟输入（CLOCK1和CLOCK2），分别接收来自隔离变压器次级绕组上的时钟信号。STSR2、STSR3和STSR4在不同类型的隔离式拓扑结构应用中，都是从变压器的次级输出获得时钟信号，对作为SR使用的一只或两只MOSFETs产生恰当的栅极驱动信号，完全解决了在控制SR中易于出现的全部问题，有效地提高了系统稳定性和可靠性。4结语在隔离SMPS拓扑中，用于驱动SR的数字控制/

6、驱动技术，相对于需要附加磁复位技术的所谓“自驱动同步整流”方法来说，具有许多优点。数字控制方法主P控制器在初级侧的SMPS隔离拓扑中，为利用直接来自于变压器次级输出的同步数据提供了便利。数字控制方法所提供的驱动信号数值，总是能与MOSFETs的栅极范围相一致，可使MOSFETs体二极管的导通时间尽可能短。通过采用一些附加技术，能允许变换器在DCM操作。采用数字方法，有效地解决了被认为与SR驱动信号产生有关的“跨越导通”和“贯通”等关键问题。采用带有较少引脚的STSRx系列ICs，可使SR数字控制电路大为简化。对于ICs外部元件，其中包括SETANT脚外部用作

7、设定预期时间的电阻，在精度和温度特性等方面没有严格的要求。STSRx系列ICs，对于来自变换器开关频率和占空比的突然变化，具有快速瞬态响应特性。所有其它有关SR控制的技术，如模拟控制方法等都存在不少缺点。其控制电路中的很多元件，诸如电容器等，要求具有严格的容差和稳定性。而利用锁相环（PLL）技术，也需要大量元件，且同步器件带有较多的引脚。另外这种控制方法，对于开关频率和占空比的扰动，瞬态响应速度也相对比较慢。STSRx系列ICs的推出，为SMPS隔离拓扑中同步整流器的控制与驱动，提供了有效的手段和便利。简介毛兴武（1948－），男，高级工程师，临沂师范学院兼

8、职教授，主要研究领域：开关电源、电子镇流器及功率器件应用。方捷（1975－），男，主要从事电源维修工作。