同步整流(SR)

在圖3所示的變壓器副邊，輸入電壓波形由全橋配置的同步整流器整流，并由輸出電容器濾除干擾信號，使波形平滑。 同步整流級由STM32F334微控制器進行數(shù)字控制。

驅(qū)動同步整流MOSFET開關管需要檢測同步整流(SR)端點電壓(VDS_SR1 和 VDS_SR2)。下面討論MOSFET VDS（漏源電壓）的檢測和控制算法。

漏源電壓檢測網(wǎng)絡由快速二極管和上拉電阻組成，上拉電阻連接微控制器（MCU）的電源電壓，如圖6所示。當SR MOSFET漏極電壓高于MCU Vcc時，給二極管施加反向偏壓，檢測電壓上拉至Vcc。 當漏極電壓低于Vcc時，給二極管施加正向偏壓，檢測電壓等于該電壓與正向?qū)ǖ亩O管的壓降之和。上拉電阻限制加正偏壓期間的電流。

圖6 同步整流VDS檢測方法

首先，同步整流MOSFET的體二極管開始導通，VDS檢測電路測量到VDS漏源電壓值，如果漏源電壓(VDS)低于設定閾值(通過MCU DAC外設設置的V_{threshold_ON – OFF})，比較器輸出(下降沿)觸發(fā)MCU TIMER外設的不可重復觸發(fā)單脈沖模式，如圖7所示。

MCU TIMER外設向相應的同步整流柵極驅(qū)動器發(fā)送最小持續(xù)時間是T_{ON min}的脈沖信號。

當漏源電壓(VDS)高于設定閾值(通過MCU DAC外設設置的V_{threshold_ON – OFF})時，比較器輸出（上升沿）重置MCU TIMER外設，并停止向相應的同步整流柵極驅(qū)動器發(fā)送脈沖，如圖所示。 圖7。

MCU持續(xù)監(jiān)視DC-DC功率級（HB-LCC）頻率和輸出電流。 如果頻率高于設置閾值及滯后值或者輸出電流低于設置閾值及滯后值，則微控制器(MCU)關閉同步整流級柵極驅(qū)動器，在此階段，MOSFET的體二極管進行整流。當頻率低于設置閾值及滯后值或者輸出電流高于設置閾值及滯后值時，則微控制器(MCU)開啟同步整流級柵極驅(qū)動器。

根據(jù)DC-DC功率級（HB-LCC）的工作頻率，可在MCU中的查找表中調(diào)整閾值(V_{threshold_ON – OFF})。

圖7 同步整流數(shù)字控制算法

實驗結(jié)果

我們計算了STEVAL-LLL009V1在不同負載下的總能效、功率因數(shù)(PF)和總諧波失真(THD)。當負載為100％時，能效高于93.5％。圖8、9、10和11分別描述了評估套件恒壓(CV)和恒流(CC)模式的性能。

圖8 恒壓配置：在不同負載下輸入電壓與能效的關系

圖9 恒壓配置：在不同負載下輸入電壓與功率因數(shù)的關系

圖10 恒壓配置：在不同負載下輸入電壓與總諧波失真的關系

圖11 恒流配置：在不同LED壓降下輸入電壓與能效的關系

本文提出的數(shù)控電源在恒壓（CV）和恒流（CC）兩種模式下都能提供300W的輸出功率。實驗結(jié)果表明，在寬輸入電壓和寬負載條件下，評估板取得了較高的電源能效，功率因數(shù)接近一， THD％失真率較低，這歸功于意法半導體的功率器件的出色性能，以及使用STM32F334 32位微控制器實現(xiàn)的控制策略。

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