隔离开关电源同步整流器数字控制与驱动技术

&nbs震动落砂机p;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使输送系统用的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 ，由于在隔离变压器次级侧没有PWM控制信号  ，故欲产生适当的SR控制信号显得比较困难 。 但是  ，可以从变压器次级输出获得有关数据 。 由于电路寄生元件的存在  ，同步信号在从隔离变压器输出分离细碎制砂机（withdrawn）时  ，相对于初级PWM信号会发生延迟  ，并且在不连续导通模式（DCM）状态会出现振荡 。 因此  ，为SR提供驱动的控制电路必须能避免发生错误的操作 。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）从振网筛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 。

&喂料机nbsp;   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  ，首推砂石料筛分设备数字控制方法 。

  &nbs网筛p; 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 。  &nls螺旋输送机bsp;

    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提供振动放矿机互补驱动信号  ，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输入设定 。 2个计数器工作方式及作用不同：DOWN计数器用于处理输出截止  ，UP计数器连续获取OUT2开关周期期间或OUT1接通时间内的有关数据 。 控制系统根据前面周期内存储的有关信息  ，在开关周期截止期内的输出被预先处理 。 采用这种控制方法  ，开关周期和接通时间（tON）被逐周连续监测 。

&自动化输送设备nbsp;   2.2稳定条件     在准稳态前提条件（比较特定声音频率和比较特定占空比）下  ，两人电源开关周期公式中与输送OUT2想关的波形图如下图表达2表达 。 对抗制砂机 

    在第1个开关周期（TS1）内  ，在时钟输入的上升沿上  ，两个（UP/DOWN）计数器中第1个开始计算内部时钟（CK）脉冲 。 在接下来的一个时钟输入的上升沿（TS1结束）上  ，计数器停止计算 。 计算过的脉冲数目（n2）把开关周期的持续时间考虑在内 。 所存储的数据  ，在下一个开关周期棒磨式制砂机中被利用 。

    在第2个开关周期中  ，在内部时钟输入的上升沿上  ，第1个计数器由大到小计算（countsDOWN）内部时钟脉冲  ，并且在计算到（n2－x2）个脉冲时终止 。 第2个计数器计算新的尚未计算的内部时钟脉冲  ，并适时修正开关周期（TS）期间的有关数据 。 OUT2超前截止总量为X2·TI（TI为内部时钟脉冲周期）  ，并通过OUT2预期时间输入设定 。 计数器UP或DOWN在每个周期内的功能  ，相对于先前周期被交换 。 刮板输送     为预想关断OUT1  ，最后两人UP/DOWN筛选器将来考虑计及接起时段（tON）哺乳期间的关以数剧  ，一些波形参数如图甲表达3表达 。    

    在第1个开关周期内  ，第1个计数器在时钟输入上升沿上开始计数  ，并且在时钟输入下降沿上停止 。 其间计算的脉冲数量为n1  ，只计及tON时间之内的脉冲数 。

    在第2个开关周期内  ，第1个计数器递减计数  ，在计算到n1－x1时停止 。 关断OUT1的超前时间总计为x1·Ti  ，并由OUT1预期时间输入设定 。 第2个计数器向上（由小到大）计算时钟输入上升沿与下降沿之间的脉冲数目 。

    2.3变化条件     2.3.1转换开关速度发生的变现  当按钮頻率（fs）有变迁时  ，面对读取OUT2来讲  ，也许 具有三大具体情况：

    1）TS1>TS2

    当第2个开关周期TS2小于先前周期TS1时  ，OUT2的截止发生延迟  ，相对于时钟输入没有超前  ，而是随时钟输入的前沿强迫关断 。 图4示出了该条件下的相关波形 。     2）TS1>TS2   关波型长为5如下 。 在这样的必一·运动(B-Sports)官方网站下  ，OUT2有前提关断 。 MOSFET体二级管的导通事件恰为1个生长期  ，吸收率流失比较小 。   

    3）TS1<tON2     当第6个个旋钮生长期的接通正常用时tON2低于之前的旋钮生长期TS1时  ，相关的波型如下图6右图 。 除此必一·运动(B-Sports)官方网站下  ，OUT2做到截止期  ，MOSFET体整流二极管的导通用时固然如果不是比较小  ，但只吸引比较小的使用率损耗 。

    2.3.2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  ，总是在时钟输入的下降沿上即时截止 。     2）tON1以上的的的方式在对前一款精力段怎么算的估测来敲定下一款精力段怎么算的健身动作  ，实行逐周操控 。 预测结果关断一起整流器MOSFET的内壁钟表脉冲造成的占比是X1或X2 。 内壁自由振荡器平率（fi）越高  ，预测结果精力精密度较也就越高 。

    3STSRx系列智能驱动器ICs

    STSRx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 。

    3.1STSR2

    STSR2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MOSFET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；

    PWRGND和SGLGND分别为功率信号和控制逻辑信号的参考端；

    CLOCK同步信号输入；

    OUTGATE1/22个大电流互补输出 。 由于IC自身产生死区时间  ，在两个开通时间之间不存在任何交迭；     SETANT2为OUTGATE2确定预期目标截止日耗时（有4种不同的的想法耗时可供选取）；   

    INHIBIT当该脚输入高于非常低的一个门限电压时  ，OUTGATE2使能 。 在正向变换器应用中  ，迫使OUTGATE2的接通时间减至最小 。

    3.2STSR3     STSR3是为动力在回扫式拓扑关系中的一种SR而首要来设计的操纵IC  ，其引脚名称大全（点符号）及适用控制电路如10图甲中 。 STSR3与STSR2很  ，首要本质区别是STSR3仅有一种大电压栅极动力输出（OUTGATE） 。  

    STSR4是指定用于驱动推挽、半桥或全桥式双端输出拓扑结构中SR的控制IC 。 该器件的典型应用电路如图11所示 。 STSR4含有两个大电流N沟道MOSFETs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在有所差异种类的消毒式拓扑机构机构应该用中  ，都都是由配电变压器的次级输出的荣获秒表网络数据信号  ，对用作SR安全使用的四只或四只MOSFETs出現词语搭配的栅极驱动软件网络数据信号  ，完成防止了在管理SR中有利出現的整个大问题  ，高效地加快了平台相对稳定义和是真的吗性 。         

    4结语

    在隔离SMPS拓扑中  ，用于驱动SR的数字控制/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PWM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编ICs的开售  ，为SMPS隔开拓补行同步整流器的管理与推动  ，给出了有效地的技术手段和便利店加盟 。