基于TEA1791A 的同步整流电路

朱黎丽，张 彬

（1.重庆工程职业技术学院，重庆 402260；2.重庆航天职业技术学院，重庆 400021）

0 引 言

随着LED照明技术的快速发展，关于LED驱动电源的研究越来越多[1-4]。越来越多的使用场合要求电源具备高功率密度和高效率，因此在LED驱动电源中，LLC谐振变换器和同步整流成为研究的热点[5-7]。本文以TEA1791A为核心控制芯片，配合带有中心抽头的LLC集成变压器，设计了一种同步整流电路，给出了实验结果。实验表明，该电路能够高效工作，提升整机效率。

1 原理分析

同步整流电路的核心控制芯片为TEA1791A，可用于不连续模式和准谐振反激变换器，内部框图如图1所示。当VCC引脚电压超过8.5 V（典型值）后，芯片会脱离欠压锁定状态并正常工作。若正常工作中电压低于8 V（典型值），芯片会重新进入欠压锁定状态，DRIVER引脚保持低电平。当SRSENSE引脚上检测到负电压（-310 mV典型值）后，DRIVER引脚会变为高电平，外部的MOSFET会导通。当SRSENSE引脚上的电压升高到-55 mV时，DRIVER引脚会保持和SRSENSE引脚电压一致。当SRSENSE引脚上的电压升高到-12 mV时，DRIVER引脚会被拉到低电平。

当开启外部的谐振MOSFET时，TEA1791A芯片引脚SRSENSE的内部信号会断开0.93 μs（典型值），以避免由于高频干扰而导致的误关断。

图1 内部电路框图

TEA1791A芯片同步整流信号工作原理，如图2所示，Primary current和Secondary current分别是谐振电路中的一、二次侧电流。受一次侧谐振控制电路控制实现谐振工作，无论电流大小只要符合这种换流趋势，二次侧都可以用此种芯片进行同步整流。SRSENSE引脚检测二次侧谐振电流，并把这个电流信号转换为一个电压信号VSENSE。整个同步整流的工作过程受VSENSE控制。当二次侧谐振电流开始输出时，检测到的电压VSENSE一旦超过-310 mV，DRIVER引脚会开始变为高电平，如t1时刻同步整流工作开始。随着二次侧输出电流逐步减小，VSENSE电压逐步升高，一旦升高到-55 mV，DRIVER引脚的输出电压VDRIVER会降低，如t2时刻。当VSENSE持续升高到超过-12 mV，此时芯片认为流过外部开关的电流为零，关闭驱动，同步整流工作结束。通过这样逐步降低驱动电压的方式，当通过外部开关的电流到0时，外部开关能被迅速关闭。有了这种零电流关断工作模式，不需要为了空载时的高效率而设计独立的待机模式。

2 电路设计及实验结果

LLC谐振变换器一般电路如图3所示。

图3中，T为带中心抽头的变压器，双路二极管的阴极并联接在输出端。使用同步整流时，不能简单使用MOSFET替换二极管，应考虑MOSFET的内部寄生二极管的导通特性。因此，设计同步整流电路如图4所示。

图2 同步整流信号

图3 LLC谐振变换器

图4 同步整流电路

图4 中，Q3、Q4为同步整流用的MOSFET，源极接在输出的地端，漏极接变压器，变压器的中心抽头为电压输出的正极。一次侧电流为Ip，二次侧电流信号Is通过一个电阻RS接在TEA1791A芯片的SRSENSN引脚，变成控制信号VSENSE。本文用1台输出功率为120 W、输出电流3.3 A、输出电压为36 V的LLC开关电源作为实验平台，RS电阻阻值设计为3.6 kΩ，实测同步整流信号如图5所示，实验场景如图6所示。

图5中，时间为1 μs/格。通道波形1为50 V/格，测试的信号为TEA1791A芯片SRSENSN引脚的电压值VSRSENSE。通道波形2为10 V/格，测试的信号为TEA1791A芯片DRIVER引脚的值VDRIVER。通道波形3为2 A/格，测试的信号为变压器一次侧的电流。通道波形4为5 A/格，测试的信号为变压器二次侧的电流。

图5 实测同步整流信号

图6 实验场景

从图5看出，在t1时刻，受一次侧控制电路控制，一侧电流结束，二次侧电流开始输出，此时VSENSE电压迅速降低。受示波器显示精度所限，大约可以读出此时VSENSE电压为-3 V，超过-310 mV，VDRIVER开始上升，打开二次侧同步整流开关，进入同步整流工作时间。在t2时刻，受一次侧控制电路控制，二次侧电流输出结束，VSRSENSE电压开始升高，VDRIVER电压开始降低，至t3时刻完全关闭。实测波形和图2中的理论波形较为吻合，主要同步整流工作时间集中在t1～t2时间段和t2～t3时间段，驱动电压关闭过程较为迅速。相比使用二极管整流电路，使用该同步整流电路能够降低整流的电能损耗，提升整机效率。

3 结 论

本文设计了一种基于TEA1791A的同步整流电路，应用场合为带中心抽头出线方式的LLC谐振变换器。经过实验验证，设计实现了同步整流功能。实际电路中应尽可能减少主电流导线的长度，增加主电流导线的宽度，降低高频带来的干扰。MOSFET的驱动电路还可以设计得更为合理和高效。