在半桥谐振转换器中提升次级端同步整流器功率效率的控制方法分析

图4. 双电流互感器控制同步整流器的波形

图5. 单一电流互感器控制同步整流器的波形

虽然使用电流互感器检测电流信号能够控制MOSFET导通和关断的时间，但还是存在不足。通过监测流过电流互感器次级端的电流来检测信号，会少许增大电流互感器的电流损耗，略微降低SR的效率。如果是这样，在发生最轻微的过负载时必须关断同步整流器的功能，设计人员必需在两个电路相位反转和交替时仔细监测电流。

2. 检测次级端同步整流器电压VDET

使用电流互感器检测次级端电流，可以方便地控制MOSFET，但为了避免电流互感器上的损耗，可以使用另一种检测方法。为此，在检测MOSFET导通时，利用RDSON上的电压来揭示MOSFET电流的直接比率。这样在MOSFET导通时检测了电压，并且提供了一种控制关断时间的方法。MOSFET导通定时使用了跨越MOSFET的体二极管。当次级端电流相位转换时，电流通过MOSFET，使其关断。使用这些条件来控制MOSFET的导通定时，MOSFET上的电压将会降低二极管的正向电压VF。如图6所示，当IDS开始通过MOSFET的体二极管时，MOSFET上的电压VDET为负，触发发出GATE信号来导通MOSFET。在GATE导通时，可以观察到VDET下降，电压为RDSON*IDS。

图6. 同步整流器的VDS波形

该检测方法可与使用电流互感器检测电流的方法相媲美，防止电流互感器之间和电流互感器上的能量损失，并精确地控制电流互感器的使用。这种方法最适合LLC次级端同步整流器。重要的是保证检测VDET 信号到控制电路之间的间隔不能太长，可能由于线路内电感的寄生效应造成信号的失真，此外，需要控制的信号会受到干扰。选择最低的MOSFET RDSON和最小的过载输出是控制MOSFET关断定时的简便方法。

3. 检测次级端同步整流器的导通周期

在MOSFET导通时，可以使用与检测V?DS相同的方法来检测VDET电压。通过检测VDS导通时间，并且在MOSFET导通后VDET处于接近0V的低电压下，可以测量同步整流器的导通时间(tDETL)，在这段时间内，DETL低于低电平(大约1~2V)。该信息用来确定同步整流器栅极针对下一个开关周期的关断时间。为什么能够使用这个功能，原因是LLC拓扑的高侧和低侧开关占空比是对称的，在稳定状态下，开关频率不会有大的变化。控制导通的定时使用了MOSFET的体二极管，MOSFET先导通，然后断开。

图7所示为这种控制方式。在过程开始时获取信息作为控制MOSFET关断的方法，这种方法使GATE较早关断，以防止由于某些原因而造成MOSFET晚关断。在MOSFET导通且受到噪声和连线的一些干扰时，这种方式比直接检测VDET上微小负电压的方式更加稳定。由于电流低至0A，tDEAD的周期(从GATE关断的定时到IDS的定时)将变长，减低同步整流器的活动性可以改善能效。

图7. 同步整流器的VDS波形