一種基于副邊電流采樣的同步整流控制電路及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于副邊電流采樣的同步整流控制電路及方法，屬于航天器同步 整流控制電路技術領域。
【背景技術】
[0002] 航天器的飛速發(fā)展對其配電系統(tǒng)提出越來越高的要求，尤其隨著衛(wèi)星載荷復雜度 與功能逐漸強化，對星載直流直流變換器小型化、高效化提出了更高要求。直流直流變換器 小型化與高效化要求其提高工作頻率的同時降低熱耗，因此在星載直流直流變換器設計中 越來越多的引入了同步整流技術。但是同步整流電路的控制相對復雜，獲得高效率的同時 容易帶來可靠性風險。
[0003] 現(xiàn)有技術中，主要是基于原邊開關管的時序?qū)ν秸鞴軐嵤┛刂疲摶谠?邊開關管的時序?qū)ν秸鞴軐嵤┛刂?，首先需要獲得原邊精準的時序，一般需要數(shù)字信 號處理器進行處理并且驅(qū)動信號傳到副邊，需要相應的隔離電路，這種控制電路設計復雜， 成本較高。
[0004] 現(xiàn)有技術中，還會基于同步整流管DS端電壓的同步整流管實施控制。該方法需要 DS端電壓精準的采樣，需要用到高速比較器以實現(xiàn)高效的控制，電路設計復雜，器件較多， 成本較高。
[0005] 現(xiàn)有技術中，還會基于副邊電流采集實施同步整流控制，例如，華為技術有限公司 申請的專利公開號為CN103475195A，名稱為《一種同步整流控制電路及同步整流控制方 法》，該專利使用電流鏡比較器作為核心邏輯判讀器件，在航天應用領域，器件可獲得性較 差，電路較復雜，功耗較高，且不具有整流死區(qū)調(diào)節(jié)能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明解決的技術問題為：克服現(xiàn)有技術不足，提供一種基于副邊電流采樣的同 步整流控制電路及方法，利用電流取樣變壓器實現(xiàn)電流取樣，利用穩(wěn)壓管實現(xiàn)流壓轉(zhuǎn)換，利 用驅(qū)動芯片實現(xiàn)同步驅(qū)動，電路簡單、器件可獲得性好、響應速度快、功耗小、具有同步整流 脈寬死區(qū)調(diào)節(jié)能力、體積小、抗干擾能力強，其應用變換器效率高。
[0007] 本發(fā)明的技術解決方案為：一種基于副邊電流采樣的同步整流控制電路，包括： 電流互感器電路、流壓轉(zhuǎn)換電路和驅(qū)動電路、電源；
[0008] 電流互感器電路，包括電流互感器CT ;
[0009]流壓轉(zhuǎn)換電路，包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4和穩(wěn)壓二極管DZ1、穩(wěn)壓二 極管DZ2、二極管D1、二極管D2 ;
[0010] 驅(qū)動電路包括：驅(qū)動芯片1C和儲能濾波電路；儲能濾波電路包括：電容C1、電容 C2 ；
[0011] 驅(qū)動芯片1C包括：第一信號輸入端INA、第二信號輸入端INB、信號地GND端、使能 端EN、第一驅(qū)動輸出端0UTA、第一驅(qū)動地PGNDA、第二輸出端0UTB、第二驅(qū)動地PGNDB、供電 端vcc;
[0012] 電流互感器CT的一個信號電流輸出端CT+的第一路連接穩(wěn)壓二極管DZ1的陰極， 電流互感器CT的一個信號電流輸出端CT+的第二路連接電阻R1的一端，電流互感器CT的 一個信號電流輸出端CT+的第三路連接二極管D1的陽極；二極管D1的陰極的第一路連接 電阻R3的一端；二極管D1的陰極的第二路連接驅(qū)動芯片1C的第一信號輸入端；
[0013] 電流互感器CT的另一個信號電流輸出端CT-的第一路連接穩(wěn)壓二極管DZ2的陰 極，電流互感器CT的另一個信號電流輸出端CT-的第二路連接電阻R2的一端，電流互感器 CT的另一個信號電流輸出端CT-的第三路連接二極管D2的陽極，二極管D2陰極的第一路 連接電阻R4的一端；二極管D2的陰極的第二路連接驅(qū)動芯片1C的第二信號輸入端；
[0014] 穩(wěn)壓二極管DZ1的陽極、穩(wěn)壓二極管DZ2的陽極、電阻R1的另一端、電阻R2的另 一端、電阻R3的另一端、電阻R4的另一端連接驅(qū)動芯片1C的信號地端；
[0015] 驅(qū)動芯片1C包括：使能端EN，置為有效，即第一信號輸入端或第二信號輸入端為 高電平時，對應的第一驅(qū)動輸出端0UTA或第二驅(qū)動輸出端0UTB為高電平；
[0016] 供電端VCC連接電源正極，電源負極連接第一驅(qū)動地PGNDA、第二驅(qū)動地PGNDB和 信號地；
[0017] 第一驅(qū)動輸出端0UTA和第二驅(qū)動輸出端0UTB作為該同步整流控制電路的輸出 端；
[0018] 電容C1的一端接供電端VCC，電容C1的另一端接第一驅(qū)動地PGNDA;電容C2的一 端接供電端VCC，電容C2的另一端接第二驅(qū)動地PGNDB。
[0019] 所述的電流互感器CT中的原邊線圈匝數(shù)為1匝，副邊線圈匝數(shù)為100~300匝。
[0020] 所述的電源電壓為1L5~13V。
[0021] 所述的穩(wěn)壓二極管DZ1和穩(wěn)壓二極管DZ2的穩(wěn)壓范圍為3~4V。
[0022] 所述的電阻R1和電阻R2為300~500Q。
[0023] 所述的電阻R3和電阻R4為1. 0~1. 5KQ。
[0024] 所述電容C1和電容C2為0? 22uF~luF。
[0025] 所述的電流互感器CT的輸入信號為雙向流動的功率電流，包括正弦波。
[0026] -種基于副邊電流采樣的同步整流控制方法，包括步驟如下：
[0027] (1)電流互感器CT對副邊的回路電流進行采樣，即將功率電流轉(zhuǎn)換為小電流檢測 信號輸出到流壓轉(zhuǎn)換電路；
[0028] (2)流壓轉(zhuǎn)換電路根據(jù)步驟⑴的小電流檢測信號獲取副邊采樣電流，當副邊采 樣電流大于預設門限后，產(chǎn)生對應電流寬度的電壓控制信號輸出到驅(qū)動電路；
[0029] (3)驅(qū)動電路接收流壓轉(zhuǎn)換電路的步驟（2)的電壓控制信號，輸出對應電壓控制 信號寬度的驅(qū)動信號，實現(xiàn)同步整流電路的開關控制。
[0030] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于：
[0031] (1)本發(fā)明包括電流互感器電路、流壓轉(zhuǎn)換電路和驅(qū)動電路，電流互感器串入副 邊，對副邊回路電流進行采樣，獲得電流采樣信號輸出給流壓轉(zhuǎn)換電路，流壓轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)生 對應副邊電流寬度的電壓控制信號輸出給驅(qū)動電路，驅(qū)動電路輸出對應副邊電流寬度的驅(qū) 動信號控制同步整流管的開關。
[0032] (2)本發(fā)明使用穩(wěn)壓二極管實現(xiàn)流壓轉(zhuǎn)換，只要副邊采樣電流大于穩(wěn)壓二極管穩(wěn) 壓電流，穩(wěn)壓二極管即可輸出穩(wěn)定電壓，該電路可以實現(xiàn)高速的同步整流控制，電路簡單、 響應速度快、功耗小、具有同步整流脈寬死區(qū)調(diào)節(jié)能力、體積小、抗干擾能力強，其應用變換 器效率高。
[0033] (3)本發(fā)明使用電流互感器CT實現(xiàn)電流取樣，CT中的原邊線圈匝數(shù)為1E，副邊 線圈匝數(shù)為100~300匝。電流互感器取樣線性度好，無時延，將大的功率電流取樣為150mA 以內(nèi)的小電流信號，易于信號端處理。
[0034] (4)本發(fā)明使用的驅(qū)動電路供電電源電壓為11. 5~13V，該電壓范圍使得第一驅(qū) 動輸出端、第二驅(qū)動輸出端輸出的驅(qū)動電平幅值為10~12V，該電平幅值既可保證驅(qū)動的 可靠，又可以確保較低的驅(qū)動損耗。
[0035] (5)本發(fā)明使用兩只穩(wěn)壓二極管串聯(lián)實現(xiàn)流壓轉(zhuǎn)換，該方式可以實現(xiàn)電流取樣變 壓器的自動磁復位，無需外加磁復位電路，電路結(jié)構(gòu)簡單；穩(wěn)壓二極管DZ1和穩(wěn)壓二極管 DZ2的穩(wěn)壓范圍為3~4V，該穩(wěn)壓范圍既可以很好的兼容驅(qū)動芯片的開關門限，又可以最大 限度的降低流壓轉(zhuǎn)換損耗。
[0036] (6)本發(fā)明使用電阻R1和電阻R2對第一驅(qū)動輸出端和第二驅(qū)動輸出端信號進行 死區(qū)調(diào)節(jié)，電阻R1與穩(wěn)壓二極管DZ1并聯(lián)，電阻R2與穩(wěn)壓二極管DZ2并聯(lián)，通過電阻R1、電 阻R2的分流作用，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓二極管DZ1、穩(wěn)壓二極管DZ2穩(wěn)壓值對應的電流取樣變壓器原邊 功率電流值，即調(diào)節(jié)了第一驅(qū)動輸出端和第二驅(qū)動輸出端的脈沖寬度，進而調(diào)節(jié)了第一驅(qū) 動輸出端和第二驅(qū)動輸出端信號的死區(qū)時間，使得應用更加靈活、可靠。
[0037] (7)本發(fā)明使用電阻R3和電阻R4實現(xiàn)流壓轉(zhuǎn)換電路與驅(qū)動芯片的阻抗匹配，電阻 R3、電阻R4給驅(qū)動芯片第一信號輸入端和第二信號輸入端結(jié)電容提供了電荷泄放通路，確 保了驅(qū)動脈沖關斷的可靠性。
【附圖說明】
[0038] 圖1為本發(fā)明基于副邊電流采樣的同步整流控制方法流程圖；
[0039] 圖2為