簡(jiǎn)化隔離式開(kāi)關(guān)電源同步整流器設(shè)計(jì)的一種智能型驅(qū)動(dòng)器

圖 4. 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

四、系統(tǒng)的工作原理
　　有限狀態(tài)機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的中樞，它產(chǎn)生OUT₁和OUT２兩個(gè)信號(hào)，這兩個(gè)信號(hào)在導(dǎo)通和關(guān)斷之間完全不存在重疊。有限狀態(tài)機(jī)與內(nèi)部的振蕩器時(shí)鐘信號(hào)（CK₁）的上升沿是同步的，內(nèi)部時(shí)鐘頻率f1高於電源轉(zhuǎn)換器的開(kāi)關(guān)頻率fS：f1>fS。開(kāi)關(guān)頻率為fS（周期為T_S）的方波信號(hào)加在“時(shí)鐘信號(hào)輸入端”。時(shí)間提前量是在外面用相應(yīng)的輸入來(lái)設(shè)定。兩只計(jì)數(shù)器所做的工作是不同的。減數(shù)（DOWN）計(jì)數(shù)器是用於形成輸出信號(hào)由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降臅r(shí)間提前量；加數(shù)（UP）計(jì)數(shù)器是用於不斷地得到有關(guān)OUT₂的開(kāi)關(guān)周期的長(zhǎng)短，或者OUT₁的處?kù)陡唠娖降臅r(shí)間TON的長(zhǎng)短。用這個(gè)方法，在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，提前將輸出關(guān)斷的時(shí)間是根據(jù)在前一周期存放的數(shù)據(jù)來(lái)確定的。測(cè)量開(kāi)關(guān)周期和時(shí)間TON是逐周地連續(xù)進(jìn)行的。與OUT₂有關(guān)的兩個(gè)計(jì)數(shù)器的位數(shù)是根據(jù)電源轉(zhuǎn)換器的最低和最高開(kāi)關(guān)頻率來(lái)確定的。與OUT₁有關(guān)的兩個(gè)計(jì)數(shù)器的位數(shù)是根據(jù)TON的最小值和最大值來(lái)確定的。
　在穩(wěn)態(tài)時(shí)（這時(shí)開(kāi)關(guān)頻率是固定的，占空比也是固定的），與OUT₂有關(guān)那部份系統(tǒng)在兩個(gè)周期時(shí)間內(nèi)的運(yùn)作過(guò)程如下（圖5）。
　　第一個(gè)開(kāi)關(guān)周期：
　　在時(shí)鐘輸入信號(hào)的上升沿， 兩個(gè)加數(shù)/減數(shù)（UP/DOWN）計(jì)數(shù)器中的第一個(gè)計(jì)數(shù)器工作在計(jì)數(shù)增加狀態(tài)，開(kāi)始對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘（CKI）的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。在時(shí)鐘輸入信號(hào)的下一個(gè)上升沿（第一個(gè)周期T_S結(jié)束時(shí)），計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。計(jì)算到的脈沖數(shù)為n2，它代表開(kāi)關(guān)周期的時(shí)間長(zhǎng)短。這個(gè)數(shù)據(jù)存放在起來(lái)，以便在下一個(gè)開(kāi)關(guān)周期使用。

圖 5. OUT₂ 的時(shí)間提前量的產(chǎn)生

第二個(gè)開(kāi)關(guān)周期：
　　在CK輸入的上升沿，第一個(gè)計(jì)數(shù)器工作在減數(shù)狀態(tài)，對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘脈沖進(jìn)行減數(shù)計(jì)數(shù)，計(jì)算到脈沖數(shù)為n2-x2時(shí)，停止計(jì)數(shù)。在此時(shí)，OUT₂ 由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖健５诙€(gè)計(jì)數(shù)器則計(jì)算內(nèi)部時(shí)鐘新的脈沖數(shù)，將開(kāi)關(guān)周期T_S更新。
　　OUT₂由高平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降奶崆傲康臄?shù)值為x₂．T_I ，是由時(shí)間提前量Anticipation2 這個(gè)輸入來(lái)確定。在每個(gè)周期，計(jì)數(shù)器的功能，是進(jìn)行加數(shù)計(jì)數(shù)還是做減數(shù)計(jì)數(shù)，是相對(duì)於前一個(gè)周期而互相交換的。
　　至於系統(tǒng)中與OUT₁有關(guān)的部份，另外兩個(gè)加數(shù)/減數(shù)（UP/DOWN）計(jì)數(shù)器計(jì)算時(shí)間T_ON的長(zhǎng)短，以便形成時(shí)間提前量，把輸出OUT₁由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖剑▓D6）:
　　第一個(gè)開(kāi)關(guān)周期：
　　在時(shí)鐘的上升沿出現(xiàn)時(shí)，第一個(gè)計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，在下降沿出現(xiàn)時(shí)停止計(jì)數(shù)。計(jì)算到的脈沖數(shù)是n₁ ，這個(gè)數(shù)字代表時(shí)間T_ON。
　　第二個(gè)開(kāi)關(guān)周期：
　　第一個(gè)計(jì)數(shù)器工作在減數(shù)計(jì)數(shù)狀態(tài)，在n₁-x₁時(shí)停止計(jì)數(shù)。它產(chǎn)生把OUT₁由高電平轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖降奶崆傲浚褥秞₁．T_I。這個(gè)時(shí)間提前量是由輸入Anticipation1來(lái)設(shè)定。第二個(gè)計(jì)數(shù)器是工作在加數(shù)計(jì)數(shù)狀態(tài)，它計(jì)算在當(dāng)前周期內(nèi)上升沿與下降沿之間內(nèi)部時(shí)鐘的脈沖個(gè)數(shù)。

圖 6. OUT₁的時(shí)間提前量的產(chǎn)生

五、在正激式和回掃式轉(zhuǎn)換器中的應(yīng)用
　　控制同步整流器關(guān)斷的這個(gè)方法已經(jīng)用在新的STSRx系列半導(dǎo)體器件上[1]。在這個(gè)系列中，STSR2是專門針對(duì)正激式轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)的，而STSR3是為回掃式轉(zhuǎn)換器而設(shè)計(jì)的。
　　如圖7所示，為了實(shí)現(xiàn)上面所講的方法，除了高頻振蕩器和控制邏輯電路之外，其它的電路還有：峰值檢測(cè)器，禁止比較器以及兩個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器（在STSR2中）或者一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器（在STSR3中）。