為減小導(dǎo)通損耗及反向恢復(fù)損耗,，同步整流需要精確的時間控制電路,，雖然已有幾種方法來產(chǎn)生控制信號，我們現(xiàn)在采用一種從反饋系統(tǒng)來有源控制的柵驅(qū)動信號的定時系統(tǒng),。其關(guān)鍵優(yōu)點在于該電路將根據(jù)元件狀態(tài)的變化來特別調(diào)節(jié)同步整流MOSFET中的不可控的電容,。時間的延遲及溫度變化對MOSFET閾值的影響都可以根據(jù)反饋環(huán)來校正。
為控制柵軀動的時間,，在圖1中使用了可調(diào)延遲的電路,，該延時電路包含三個主要元件，一個延遲線,，一個乘法器及一個邏輯與門電路,。到延遲線的輸入信號是相對每個延遲元件都延遲幾個納秒的信號。為了產(chǎn)生控制導(dǎo)通的延遲，乘法器選擇了使輸出信號延遲的元件,，最后與門確定延遲加到驅(qū)動導(dǎo)通的上升沿,。從IN到OUT的延遲控制由數(shù)字控制總線來執(zhí)行，數(shù)字總線加到乘法器的地址輸入上,。相反地,，如果控制總線設(shè)置全部為0，則從IN到OUT的延遲就為0,，即沒有延遲。幾種不同的延遲時間可以設(shè)定,，給出幾種開啟延遲時間,，關(guān)閉延遲時間，或?qū)ΨQ的開啟及關(guān)斷延遲,。注意看圖1中是一個電壓檢測電路及數(shù)字控制器,，為執(zhí)行不同的延時設(shè)置，會用不同的電壓檢測電路及數(shù)字控制器,。
圖1 可調(diào)延遲電路
A,、控制驅(qū)動VR的執(zhí)行方案
控制驅(qū)動電路的設(shè)計從回流的MOSFET VR開始。隨著其源漏電壓降到零,，它將立即被關(guān)斷,。一種實現(xiàn)它的簡單方法就是用比較器檢測VR的源漏電壓過零時間，用這種方法的問題在于通過比較器,，邏輯電路及柵驅(qū)動的延遲會產(chǎn)生出來,，這要給予考慮。即使非?？斓碾娐?，延遲總量也會有50ns或更多。此期間體二極管會導(dǎo)通,，并增加大的導(dǎo)通損耗,，從檢測降落的源漏電壓到MOSFET導(dǎo)通時，一個邏輯回應(yīng)的固有時間延遲可以用從最后一個開關(guān)周期得到的信息處理,，去預(yù)置下一次的MOSFET的導(dǎo)通,。在此預(yù)期方法中，MOSFET的柵壓開始在其源漏電壓降落之前就增加,。此期間讓柵壓提前動作,，在源漏電壓降下時其即導(dǎo)通，而體二極管決不會導(dǎo)通,。
圖2展示出控制電路可實現(xiàn)VR的導(dǎo)通及關(guān)斷,。它使用了兩個乘法器，兩個記數(shù)器,，一個延遲線及控制MOSFET導(dǎo)通及延遲的膠合邏輯,，因此消除了體二極管的導(dǎo)通,。電路的描述從MOSFET的開啟延遲開始。PWM控制信號驅(qū)動初級側(cè)MOSFET Q1,，同時加到延遲線,。當(dāng)電源第一次啟動，則LOAD輸入到記數(shù)器為高電平,，它設(shè)置了開啟延遲的計數(shù)器為全部是1(高電平),，而設(shè)置了關(guān)斷延遲計數(shù)器全部為零(低電平)，隨著計數(shù)器開始記數(shù),，從控制電路的輸出到柵驅(qū)動的結(jié)果之間為最大的導(dǎo)通延遲及最小的關(guān)斷延遲,。
圖2 VR的控制電路
隨著延遲設(shè)置了這些數(shù)值，VR體二極管將會導(dǎo)通,，反饋環(huán)路也將開始調(diào)節(jié)延遲,，使之實現(xiàn)最小的體二極管導(dǎo)通，圖3(a)和(b)展示出VR在導(dǎo)通期間的柵源和漏源電壓,，圖3(a)展示在VR導(dǎo)通時延遲太長的電路,，而圖3(b)展示出最佳延遲時間。
圖3 VR的開啟波形
調(diào)節(jié)關(guān)斷延遲,，用一個或門在一個大約2V輸入閾值,，來檢測VR的柵源電壓和漏源電壓兩者是否都為低電平時的狀態(tài)，從或門出來的高電平指示控制器,，告之延遲時間太長,，控制器就會在下一個開關(guān)周期減少延遲。
或門輸出被鎖存,、倒相并送至開啟延遲計數(shù)器的UP/DOWN輸入端,，該信號告訴計數(shù)器向上記數(shù)或向下記數(shù)。如果或門輸出為高電平,，則記數(shù)器向下記數(shù),，減少延遲時間。而或門為低電平輸出時,，計數(shù)器向上記數(shù),，則增加延遲時間。計數(shù)器并有效地保持該延遲信息給下一個工作周期,。反饋環(huán)會調(diào)節(jié)開啟延遲使之縮短,，直到或門沒有更長的輸出脈沖，當(dāng)計數(shù)器工作在恒定負載和線路電壓時,，對下一個周期的開啟延遲將稍微有些加長,，或門將給出高輸出脈沖，延遲將會縮短，在這種方式中,，電路會在兩個延遲時間之間抖動,，一個長一些，另一個就會接近最佳狀態(tài),。
關(guān)斷控制器工作在與開啟控制器非常相似的管理方式,。不同之處在于電壓檢測電路及計數(shù)器的記數(shù)方向。當(dāng)體二極管導(dǎo)通時,，用一高速比較器檢測,。為了更加精確，一個比較器用于檢測體二極管導(dǎo)通,，去替代或門,，在開啟的期間，電流正從整流MOSFET向回流MOSFET換向,，電流的DI/DT非常高，VR的源漏電壓上通?？煽吹狡湔疴?。如果用一個比較器檢測體二極管在VR導(dǎo)通期間的體二極管狀態(tài)，由于源漏電壓的振鈴,，可能會出現(xiàn)誤觸發(fā),。在VR關(guān)斷期間，通過VR MOSFET器件的電流是恒定的,。該電流或者通過其通道或者通過其體二極管,。在關(guān)斷時，僅有非常小的振鈴,，比較器用來改善精度,，比較器的閾值必須比先前的MOSFET通道導(dǎo)通時的誤觸發(fā)值更負向一點。
在通道導(dǎo)通期間,，源漏電壓大約等于I LOAD*.RDS(ON),，并規(guī)定了噪聲。比較器閾值設(shè)置在大約-300mV,。比較器比較VR的源漏電壓與此設(shè)置閾值,，從比較器出來的高電平指示給控制器，系體二極管在導(dǎo)通,，延遲時間需要增加,，這與開啟局面精確對應(yīng)。因為關(guān)斷延遲記數(shù)設(shè)置在起始時全部為0,。圖4(a)和(b)示出VR關(guān)斷波形及比較器的輸出,。
圖4 VR的關(guān)斷波形
(a)非最佳延遲( b)最佳延遲
圖4(a)示出當(dāng)延遲設(shè)置太短時電路的工作狀態(tài)。圖4(b)示出最佳延遲狀態(tài)。由于在VR導(dǎo)通中,，關(guān)斷延遲在某一值處處于抖動狀態(tài),，這就是太長以及最佳值的兩個狀態(tài)。
問題出現(xiàn)：開啟延遲及關(guān)斷延遲可否設(shè)置的短些,，這是否會造成交叉導(dǎo)通,，問題在于仔細地研究比較器的特性，及延遲線的每個元件的延遲,，比較器僅能響應(yīng)差分輸入電壓,，此電壓僅在轉(zhuǎn)換間隔結(jié)點上有足夠的時間總量才會存在。假定比較器可以檢測出體二極管導(dǎo)通用5ns時間,。在下一個周期內(nèi),，延遲即可調(diào)節(jié)，用延遲線上一位數(shù)碼去減少體二極管的導(dǎo)通,。當(dāng)然,，比較器也不會去響應(yīng)下一個周期體二極管的導(dǎo)通，因為它在延遲線的每個元件上大約減少5ns的延遲時間,。關(guān)鍵防止交叉導(dǎo)通的措施是設(shè)置的每個元件的延遲要比比較器可檢測的最小脈寬要少,。
B、 控制驅(qū)動QF的執(zhí)行
正向整流的QF的控制和回流元件VR很不一樣,。一個主要的區(qū)別是：其目標是在變壓器復(fù)位后即將QF開啟,，它獨立于PWM控制信號的上升沿和下降沿，它不同于回流的MOSFET,。此處,，目標只不過是調(diào)節(jié)PWM控制器信號的上升沿及下降沿的時間，以減少VR體二極管的導(dǎo)通時間,，并使之最小化,。
了解該目標是在變壓器復(fù)位后要將QF導(dǎo)通，一個好的起始點就是圖5所示出的使QF導(dǎo)通所需的電路,。
圖5 VR的控制電路
首先,，一個高速體二極管比較器用于檢測QF開始導(dǎo)通時的體二極管，它在變壓器復(fù)位時間間隔結(jié)束時發(fā)信號,，偏巧如圖6所示,，這個比較器還將檢測出的初級側(cè)MOSFET Q1關(guān)斷后令其體二極管正好導(dǎo)通。
使用該比較器僅單獨為開啟QF,，并確保在Q1進入關(guān)斷的時間,。這樣變壓器將絕不容許復(fù)位。為防止這一點,，用一個低速比較器檢測QF的源漏電壓升至2.5V,。當(dāng)QF源漏電壓升過2.5V時,，設(shè)置了一個預(yù)置鎖存調(diào)節(jié)，它將使高速體二極管比較器能輸出工作,。在QF源漏電壓降過-300mV的體二極管比較器閾值,，QF就立刻導(dǎo)通，并設(shè)置QF的控制鎖存,。在高速比較器輸出變成高電平,。預(yù)置鎖存即刻復(fù)位，開啟電路在下次導(dǎo)通事件中就處在恰當(dāng)狀態(tài),。從體二極管比較器檢測出體二極管的導(dǎo)通固有延遲期間,，到QF導(dǎo)通的通道，體二極管傳導(dǎo)變壓器的磁化電流,。雖然在此間隔內(nèi),，在QF體二極管有導(dǎo)通損耗，但與之相比,，這已是QF遇到的最小的損耗,。如果QF在此糟糕的時間間隔還保持關(guān)斷的話。為完全消除這個損耗,，用一個相同的預(yù)先控制的方案,，用來開啟VR，雖然這在理論上是可以的,，但實際上會相當(dāng)困難，因為此處沒有PWM控制信號的脈沖沿存在,，此時系變壓器完全復(fù)位的狀態(tài),。
圖6 VR預(yù)鎖存波形
一個輸出起始設(shè)置在零的計數(shù)器控制著關(guān)斷電路。采用將計數(shù)器輸出全部設(shè)置為0,，也即在PWM控制信號的下降沿及QF的柵源電壓之間實際上為零延時,，結(jié)果QF的柵源電壓，VR的漏源電壓以及與門輸出的三個波形示于圖7(a),。
圖7 VF的關(guān)斷波形
(a)非最佳延遲(b)最佳延遲
VF關(guān)斷電路中的與門更多的作用如VR開啟控制電路中的或門,，給一個命令到計數(shù)器，以直接令計數(shù)器向上或向下記數(shù),。在VF的關(guān)斷電路的情況,，一個高電平從與門直達計數(shù)器以便在下個周期中向上記數(shù)。當(dāng)計數(shù)器為下個周期增加一個記數(shù)值,，則PWM控制器的下降沿與VF的柵源電壓之間的延遲就會增加,，從與門的輸出脈沖就會變窄，這個反饋影響將持續(xù)到VF的柵源電壓和VR的漏源電壓能夠同步,。當(dāng)延遲最佳化時,，波形示于圖7(b),。
如在VR控制執(zhí)行電路中所描述，電路將會在兩個延遲值之間抖動,，一個是最佳值,，而另一個比最佳值略長一些。