本實(shí)用新型涉及開關(guān)電源控制領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)字同步整流控制器。

背景技術(shù)：

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)電源廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)。提高變換效率，實(shí)現(xiàn)高功率密度是開關(guān)電源的發(fā)展方向，對于一個傳統(tǒng)的開關(guān)電源來說，主要損耗包括三部分：初級開關(guān)管的損耗，高頻變壓器的損耗，次級整流二極管的損耗，而在低壓大電流場合，整流管的損耗占據(jù)了系統(tǒng)損耗的絕大部分。

減少整流損耗的有效方法是采用同步整流技術(shù)：即用低導(dǎo)通電阻的MOS管代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整流二極管。由于采用了同步整流管，就帶來了同步整流管的控制問題，目前常用的同步整流控制技術(shù)主要包括三種：自驅(qū)動技術(shù)，外驅(qū)動技術(shù)，次級檢測驅(qū)動技術(shù)。

自驅(qū)動技術(shù)不能應(yīng)用于半橋、全橋等拓?fù)潆娐?，次級檢測技術(shù)驅(qū)動電路復(fù)雜，且需要解決驅(qū)動時延問題，目前常用的外驅(qū)動技術(shù)是采用專門的模擬控制芯片進(jìn)行驅(qū)動，這種方式驅(qū)動簡單，但不能和其他數(shù)字系統(tǒng)結(jié)合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種兼容性強(qiáng)，且能減少整流損耗的一種數(shù)字同步整流控制器。

本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是：

一種數(shù)字同步整流控制器，包括初級全橋逆變控制系統(tǒng)和次級同步整流控制系統(tǒng)，所述初級全橋逆變控制系統(tǒng)包括DSP控制模塊、電壓電流采樣調(diào)理電路、時鐘電路、第一復(fù)位電路和第一通訊模塊，所述次級同步整流控制系統(tǒng)包括CPLD邏輯處理模塊、第二復(fù)位電路、外圍時鐘電路、第二通訊模塊和過流保護(hù)檢測電路，所述DSP控制模塊分別與時鐘電路、第一復(fù)位電路和第一通訊模塊相連接，所述電壓電流采樣調(diào)理電路的輸出端與DSP控制模塊的輸入端連接，所述DSP控制模塊的輸出端與CPLD邏輯處理模塊的第一輸入端連接，所述第二復(fù)位電路、外圍時鐘電路和第二通訊模塊均與CPLD邏輯處理模塊相連接，所述過流保護(hù)檢測電路的輸出端與CPLD邏輯處理模塊的第二輸入端連接。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述DSP控制模塊包括AD采樣模塊、PID控制模塊、PWM發(fā)生模塊和故障處理模塊，所述電壓電流采樣調(diào)理電路的輸出端通過AD采樣模塊進(jìn)而連接至PID控制模塊的輸入端，所述PID控制模塊的輸出端通過PWM發(fā)生模塊進(jìn)而與CPLD邏輯處理模塊的第一輸入端連接，所述故障處理模塊、時鐘電路、第一復(fù)位電路和第一通訊模塊均與PID控制模塊相連接。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述CPLD邏輯處理模塊包括有次級同步整流邏輯電路和過流保護(hù)邏輯電路，所述PWM發(fā)生模塊的輸出端與次級同步整流邏輯電路的第一輸入端連接，所述過流保護(hù)檢測電路的輸出端與過流保護(hù)邏輯電路的輸入端連接，所述過流保護(hù)邏輯電路的輸出端與次級同步整流邏輯電路的第二輸入端連接。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述次級同步整流邏輯電路的輸出端連接有隔離驅(qū)動電路。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一通訊模塊和第二通訊模塊均為JTAG接口電路。

本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型一種數(shù)字同步整流控制器通過次級同步整流控制系統(tǒng)中的CPLD邏輯處理模塊采用簡單的邏輯電路即可實(shí)現(xiàn)次級同步整流控制，能有效減少電源系統(tǒng)的整流損耗。而且本實(shí)用新型的次級同步整流控制系統(tǒng)中利用過流保護(hù)檢測電路能實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)功能，能夠有效保護(hù)電源系統(tǒng)不會因?yàn)檫^流而損壞。本實(shí)用新型整個系統(tǒng)采用數(shù)字控制，兼容性強(qiáng)，調(diào)試方便。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明：

圖1是本實(shí)用新型一種數(shù)字同步整流控制器的原理方框圖；

圖2是本實(shí)用新型一種數(shù)字同步整流控制器實(shí)施例應(yīng)用主電路的電路原理圖；

圖3是本實(shí)用新型一種數(shù)字同步整流控制器的控制時序圖；

圖4是本實(shí)用新型一種數(shù)字同步整流控制器實(shí)施例中次級同步整流邏輯電路的邏輯電路圖。

具體實(shí)施方式

參考圖1，本實(shí)用新型一種數(shù)字同步整流控制器，包括初級全橋逆變控制系統(tǒng)和次級同步整流控制系統(tǒng)，所述初級全橋逆變控制系統(tǒng)包括DSP控制模塊、電壓電流采樣調(diào)理電路、時鐘電路、第一復(fù)位電路和第一通訊模塊，所述次級同步整流控制系統(tǒng)包括CPLD邏輯處理模塊、第二復(fù)位電路、外圍時鐘電路、第二通訊模塊和過流保護(hù)檢測電路，所述DSP控制模塊分別與時鐘電路、第一復(fù)位電路和第一通訊模塊相連接，所述電壓電流采樣調(diào)理電路的輸出端與DSP控制模塊的輸入端連接，所述DSP控制模塊的輸出端與CPLD邏輯處理模塊的第一輸入端連接，所述第二復(fù)位電路、外圍時鐘電路和第二通訊模塊均與CPLD邏輯處理模塊相連接，所述過流保護(hù)檢測電路的輸出端與CPLD邏輯處理模塊的第二輸入端連接。

優(yōu)選的，本實(shí)用新型中初級全橋逆變控制系統(tǒng)產(chǎn)生初級全橋控制電路波形，次級同步整流控制系統(tǒng)把初級信號做合理的邏輯運(yùn)算后得到次級同步整流控制信號。本實(shí)用新型整個控制系統(tǒng)采用數(shù)字控制芯片實(shí)現(xiàn)，兼容性強(qiáng)，一套硬件控制控制方案可適用于多種主電路拓?fù)?，不僅適用于采用全波整流的主電路，對于采用全橋整流，倍流整流的主電路一樣適用。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述DSP控制模塊包括AD采樣模塊、PID控制模塊、PWM發(fā)生模塊和故障處理模塊，所述電壓電流采樣調(diào)理電路的輸出端通過AD采樣模塊進(jìn)而連接至PID控制模塊的輸入端，所述PID控制模塊的輸出端通過PWM發(fā)生模塊進(jìn)而與CPLD邏輯處理模塊的第一輸入端連接，所述故障處理模塊、時鐘電路、第一復(fù)位電路和第一通訊模塊均與PID控制模塊相連接。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述CPLD邏輯處理模塊包括有次級同步整流邏輯電路和過流保護(hù)邏輯電路，所述PWM發(fā)生模塊的輸出端與次級同步整流邏輯電路的第一輸入端連接，所述過流保護(hù)檢測電路的輸出端與過流保護(hù)邏輯電路的輸入端連接，所述過流保護(hù)邏輯電路的輸出端與次級同步整流邏輯電路的第二輸入端連接。

優(yōu)選的所述次級同步整流邏輯電路的控制波形是由初級控制波形做合理的邏輯運(yùn)算得到，其中的邏輯運(yùn)算電路由低延遲CPLD器件完成，延遲小，速度快。所述的過流保護(hù)邏輯電路也是由邏輯器件CPLD實(shí)現(xiàn)的，把過流保護(hù)信號與驅(qū)動信號作邏輯運(yùn)算后，使系統(tǒng)過流時封鎖驅(qū)動輸出。而且次級同步整流邏輯電路和過流保護(hù)邏輯電路通過編程就能需改，要實(shí)現(xiàn)不同的功能，需改邏輯電路就行，調(diào)試方便。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述次級同步整流邏輯電路的輸出端連接有隔離驅(qū)動電路。

進(jìn)一步作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述第一通訊模塊和第二通訊模塊均為JTAG接口電路。

參考圖2，本實(shí)施例中，所述時鐘電路給DSP控制模塊提供一個時間信號，第一復(fù)位電路給DSP控制模塊提供復(fù)位信號，電壓電流采樣調(diào)理電路把主電路輸出的電壓電流信號調(diào)理后變成DSP控制模塊的引腳可以采樣的低電壓信號，第一通訊模塊用來實(shí)現(xiàn)DSP控制模塊和輔助設(shè)計(jì)軟件的通信。所述AD采樣模塊把主電路的模擬信號轉(zhuǎn)換成PID控制模塊能夠處理的數(shù)字信號，PID控制模塊把采樣到的數(shù)字信號經(jīng)過處理后得到一個控制量并送給PWM發(fā)生模塊，PWM發(fā)生模塊根據(jù)此控制量得到初級開關(guān)管的驅(qū)動信號，故障處理模塊根據(jù)獲得的故障信號，控制整個初級全橋逆變控制系統(tǒng)是否運(yùn)行。過流保護(hù)檢測電路通過采集應(yīng)用主電路的電流，與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，當(dāng)主電路電流高于預(yù)設(shè)值后輸出一個高電平信號給CPLD邏輯處理模塊。次級同步整流邏輯電路把初級控制信號做一定的邏輯運(yùn)算后得到次級整流控制信號，對應(yīng)于全橋全波主電路，邏輯運(yùn)算思路是：當(dāng)次級繞組電壓為上正下負(fù)時，開通上整流MOS管，當(dāng)次級繞組電壓為上負(fù)下正時，開通下整流管，當(dāng)初級沒有能量輸出到次級時，開通所有的整流管進(jìn)行續(xù)流。過流保護(hù)邏輯電路把過流保護(hù)信號與驅(qū)動信號做邏輯運(yùn)算后實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)，實(shí)現(xiàn)思路是：當(dāng)保護(hù)信號為高電平時，把所有驅(qū)動信號置低電平，保護(hù)信號為高電平時，驅(qū)動信號不受影響。通過這種控制策略，整個數(shù)字控制系統(tǒng)就能產(chǎn)生合理的初級控制時序和次級整流時序，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)同步整流控制。

本實(shí)施例中，應(yīng)用的主電路為全橋全波電路，整個主電路由三相輸入整流濾波電路，初級全橋逆變電路，高頻變壓器，次級同步整流電路，輸出LC濾波電路組成。為了輸出大電流，次級同步整流管采用MOS管多管并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，為了防止體二極管導(dǎo)通，采用MOS管反串聯(lián)的結(jié)構(gòu)。圖2中，K1、K2、K3、K4代表初級全橋開關(guān)管，K5、K6、K7、K8代表次級整流開關(guān)管。A、B、C、D分別代表K1、K3、K4、K2管控制信號，E地表K5、K6管控制信號，F(xiàn)代表K7、K8管控制信號。

參考圖3，本實(shí)用新型的控制時序是：初級全橋逆變控制系統(tǒng)產(chǎn)生移相全橋控制信號，次級同步整流控制系統(tǒng)把初級信號做一定的邏輯運(yùn)算后的到次級同步整流MOS管的控制信號，邏輯運(yùn)算的思路是：當(dāng)初級K1、K4管開通時，次級開通K5、K6管，當(dāng)初級開通K2、K3管時，次級開通K6、K7管，其他情況下次級所有管都開通續(xù)流。且初次級控制信號都應(yīng)該留有一定的死區(qū)時間。

參考圖4，根據(jù)圖3所示的控制時序，經(jīng)過化簡，并考慮死區(qū)時間，得到了次級同步整流邏輯電路的控制邏輯，其邏輯為：上管邏輯電路E=(A’C’D+A’BC’)’，下管邏輯電路：F=(AB’D’+B’CD’)’。

從上述內(nèi)容可知，本實(shí)用新型一種數(shù)字同步整流控制器通過次級同步整流控制系統(tǒng)中的CPLD邏輯處理模塊采用簡單的邏輯電路即可實(shí)現(xiàn)次級同步整流控制，能有效減少電源系統(tǒng)的整流損耗。而且本實(shí)用新型的次級同步整流控制系統(tǒng)中利用過流保護(hù)檢測電路能實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)功能，能夠有效保護(hù)電源系統(tǒng)不會因?yàn)檫^流而損壞。本實(shí)用新型整個系統(tǒng)采用數(shù)字控制，兼容性強(qiáng)，調(diào)試方便。

以上是對本實(shí)用新型的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本實(shí)用新型創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實(shí)用新型精神的前提下還可做作出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。