在半橋諧振轉換器中提升次級端同步整流器功率效率的控制方法分析

圖4. 雙電流互感器控制同步整流器的波形

圖5. 單一電流互感器控制同步整流器的波形

雖然使用電流互感器檢測電流信號能夠控制MOSFET導通和關斷的時間，但還是存在不足。通過監測流過電流互感器次級端的電流來檢測信號，會少許增大電流互感器的電流損耗，略微降低SR的效率。如果是這樣，在發生最輕微的過負載時必須關斷同步整流器的功能，設計人員必需在兩個電路相位反轉和交替時仔細監測電流。

2. 檢測次級端同步整流器電壓VDET

使用電流互感器檢測次級端電流，可以方便地控制MOSFET，但為了避免電流互感器上的損耗，可以使用另一種檢測方法。為此，在檢測MOSFET導通時，利用RDSON上的電壓來揭示MOSFET電流的直接比率。這樣在MOSFET導通時檢測了電壓，并且提供了一種控制關斷時間的方法。MOSFET導通定時使用了跨越MOSFET的體二極管。當次級端電流相位轉換時，電流通過MOSFET，使其關斷。使用這些條件來控制MOSFET的導通定時，MOSFET上的電壓將會降低二極管的正向電壓VF。如圖6所示，當IDS開始通過MOSFET的體二極管時，MOSFET上的電壓VDET為負，觸發發出GATE信號來導通MOSFET。在GATE導通時，可以觀察到VDET下降，電壓為RDSON*IDS。

圖6. 同步整流器的VDS波形

該檢測方法可與使用電流互感器檢測電流的方法相媲美，防止電流互感器之間和電流互感器上的能量損失，并精確地控制電流互感器的使用。這種方法最適合LLC次級端同步整流器。重要的是保證檢測VDET 信號到控制電路之間的間隔不能太長，可能由于線路內電感的寄生效應造成信號的失真，此外，需要控制的信號會受到干擾。選擇最低的MOSFET RDSON和最小的過載輸出是控制MOSFET關斷定時的簡便方法。

3. 檢測次級端同步整流器的導通周期

在MOSFET導通時，可以使用與檢測V?DS相同的方法來檢測VDET電壓。通過檢測VDS導通時間，并且在MOSFET導通后VDET處于接近0V的低電壓下，可以測量同步整流器的導通時間(tDETL)，在這段時間內，DETL低于低電平(大約1~2V)。該信息用來確定同步整流器柵極針對下一個開關周期的關斷時間。為什么能夠使用這個功能，原因是LLC拓撲的高側和低側開關占空比是對稱的，在穩定狀態下，開關頻率不會有大的變化。控制導通的定時使用了MOSFET的體二極管，MOSFET先導通，然后斷開。

圖7所示為這種控制方式。在過程開始時獲取信息作為控制MOSFET關斷的方法，這種方法使GATE較早關斷，以防止由于某些原因而造成MOSFET晚關斷。在MOSFET導通且受到噪聲和連線的一些干擾時，這種方式比直接檢測VDET上微小負電壓的方式更加穩定。由于電流低至0A，tDEAD的周期(從GATE關斷的定時到IDS的定時)將變長，減低同步整流器的活動性可以改善能效。

圖7. 同步整流器的VDS波形