1 引言 在主PWM控制器位于初級側的低 DC輸出電壓隔離型開關電源（SMPS）中，通常采 用專門設計的MOSFET作為同步整流器（SR）。作為 SR使用的MOSFET具有非常小的導通損耗，有助于提 高系統效率。 在初級側控制的隔離SMPS拓撲中，由 于在隔離變壓器次級側沒有PWM控制信號，故欲 產生適當的SR控制信號顯得比較困難。但是， 可以從變壓器次級輸出獲得有關數據。由于電 路寄生元件的存在，同步信號在從隔離變壓器 輸出分離（withdrawn）時，相對于初級PWM信號會發 生延遲，并且在不連續導通模式（DCM）狀態會 出現振蕩。因此，為SR提供驅動的控制電路必 須能避免發生錯誤的操作。 在初級側控制的隔離拓撲中，為驅 動SR需要適當的控制電路，以處理同步時鐘信 號（clock）從隔離變壓器的輸出移開，解決驅動 信號相對于時鐘輸入的定時 等問題。若對SR控 制不當，在兩個器件之間會發生“跨越導通” （crossconduction）。同時，在隔離拓撲的次級由于 相對于初級主開關（MOSFET）驅動信號的延遲， 會在相關元件之間形成短路，發生“貫通”（ shootthrough）現象。產生貫通的機理，具體取決于 變換器拓撲結構。 2 同步整流器的數字控制方法 在用作產生SR驅動信號的方案 中，首推數字控制方法。 2.1系統基本結構 SR數字控制系統一般由振蕩器（OSC） 、限定狀態機構（FiniteStatesMachine，簡寫FSM）、兩 個耦合的向上/向下（UP/DOWN）計數器和兩個控制 輸出邏輯等單元電路所組成，系統框圖如圖1所示。 控制電路有3個輸入和2個輸出。其 中，2個輸出為隔離變換器次級2只MOSFETs提供互補 驅動信號，3個輸入包括1個時鐘信號和2個輸出 的期望（anticipation）時間設定。不論是接通還是 關斷，2個輸出OUT1和OUT2沒有任何交迭。開關頻率 為fs的方波信號出現在時鐘輸入端，期望的定 時通過外部有關輸入設定。2個計數器工作方式 及作用不同：DOWN計數器用于處理輸出截止，UP計 數器連續獲取OUT2開關周期期間或OUT1接通時間內 的有關數據。控制系統根據前面周期內存儲的 有關信息，在開關周期截止期內的輸出被預先 處理。采用這種控制方法，開關周期和接通時 間（tON）被逐周連續監測。 2.2 穩定條件 在穩態條件（固定頻率和固定占 空比）下，兩個開關周期中與輸出OUT2相關的波 形如圖2所示。 在第1個開關周期（TS1）內， 在時鐘輸入的上升沿上，兩個（UP/DOWN）計數器 中第1個開始計算內部時鐘（CK）脈沖。在接下 來的一個時鐘輸入的上升沿（TS1結束） 上，計數器停止計算。計算過的脈沖數目（n2） 把開關周期的持續時間考慮在內。所存儲的數 據，在下一個開關周期中被利用。 在第2個開關周期中，在內部時鐘輸 入的上升沿上，第1個計數器由大到小計算（ countsDOWN）內部時鐘脈沖，并且在計算到（n2－ x2）個脈沖時終止。第2個計數器計算新 的尚未計算的內部時鐘脈沖，并適時修正開關 周期（TS）期間的有關數據。OUT2超前截止總量 為X2·TI（TI為內部時鐘脈沖 周期），并通過OUT2預期時間輸入設定。計數器 UP或DOWN在每個周期內的功能，相對于先前周期 被交換。 為預期關斷OUT1，另外兩個UP/DOWN計數 器將考慮計及接通時間（tON）期間的有 關數據，相關波形如圖3所示。 [align=center][img=332,230]http://www.cechinamag.com/images/Article/6eb68dc3-a7e9-4b7c-b4da-f8be78bcd61c/243.jpg[/img] [img=341,256]http://www.cechinamag.com/images/Article/6eb68dc3-a7e9-4b7c-b4da-f8be78bcd61c/244.jpg[/img][/align] 在第1個開關周期內，第1個計數器 在時鐘輸入上升沿上開始計數，并且在時鐘輸 入下降沿上停止。其間計算的脈沖數量為n1， 只計及tON時間之內的脈沖數。 在第2個開關周期內，第1個計數器遞 減計數，在計算到n1－x1時停止。 關斷OUT1的超前時間總計為x1·Ti，并 由OUT1預期時間輸入設定。第2個計數器向上（由 小到大）計算時鐘輸入上升沿與下降沿之間的 脈沖數目。 2.3變化條件 2.3.1開關頻率發生變化 當開關頻率（fs）發生變化時 ，對于輸出OUT2而言，可能存在三種情況： 1）TS1>TS2 當第2個開關周期TS2小于先前周期TS1時 ，OUT2的截止發生延遲，相對于時鐘輸入沒有超 前，而是隨時鐘輸入的前沿強迫關斷。圖4示出 了該條件下的相關波形。 2）TS1>TS2 關波形如圖5所示。在此情況下，OUT2發 生提前關斷。MOSFET體二極管的導通時間恰為一個周期，效率損失非常小。 3）TS1[img=270,196]http://www.cechinamag.com/images/Article/6eb68dc3-a7e9-4b7c-b4da-f8be78bcd61c/246.jpg[/img]