專利名稱：應(yīng)用于單端變換的同步整流自驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源領(lǐng)域，尤其涉及應(yīng)用于單端變換(包括單端正激、單端反激等)同步整流的自驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
隨著低壓大電流DC/DC變換器的規(guī)模應(yīng)用，同步整流技術(shù)于上世紀(jì)90年代也逐漸發(fā)展而成熟起來。低壓大電流DC/DC變換器副邊同步整流技術(shù)總的來講主要包括三種一種是采用耦合磁路的自驅(qū)動方式；一種是采用獨立控制電路的他激方式；第三種是部分采用自驅(qū)和部分采用他激方式的結(jié)合。從技術(shù)成本和性能來看，第一種自驅(qū)動方式具有明顯的優(yōu)點，因此發(fā)展非常迅速，也出現(xiàn)了各種不同的電路形式，其中最為廣泛應(yīng)用的主要有以下幾類1、以主繞組作為直接驅(qū)動，主繞組一方面提供輸出的能量，另一方面提供同步整流管和續(xù)流管的驅(qū)動信號。該類電路具有驅(qū)動電路簡單的特點，但驅(qū)動幅值隨工作占空比變化較大，主變壓器的漏感產(chǎn)生的尖峰會嚴(yán)重影響同步整流管和續(xù)流管的可靠性。而且由于采用MOSFET同步整流管和續(xù)流管柵源極間電壓的限制，使得該電路不能應(yīng)用于輸出電壓較高或較低的變換器中，在主變壓器產(chǎn)生提前復(fù)位的情況下，也無法應(yīng)用。
2、采用輔助繞組的自驅(qū)動方式。該類電路應(yīng)用范圍不受自身輸出電壓的限制，相對比較靈活。而且驅(qū)動形式上帶有中心抽頭，相當(dāng)于雙繞組，每個繞組分別驅(qū)動同步整流管和同步續(xù)流管。但是其缺點是繞組匝數(shù)較多，驅(qū)動信號中產(chǎn)生多余的負(fù)向電壓，驅(qū)動損耗較大，而且驅(qū)動幅值隨工作占空比變化較大。同不僅如此，由于同步續(xù)流管的驅(qū)動信號受主變壓器反向復(fù)位電壓的影響很大，如果主變壓器在主管關(guān)斷期間提前復(fù)位(例如原邊采用電容諧振復(fù)位的單端正激電路)，那么同步續(xù)流管也會因此而提前關(guān)斷，其體內(nèi)二極管導(dǎo)通，損耗會大大增加，嚴(yán)重影響效率。
另外，在本類型電路中，還有一種如美國專利“一種應(yīng)用于有源箝位變換器的同步整流自驅(qū)動電路”(專利號5590032；
公開日期1996.12.31；權(quán)利人Lucent Technologies Inc.，)所述的方式，該電路中，采用單繞組交替驅(qū)動同步整流管和同步續(xù)流管，很好地克服了前一種方式驅(qū)動繞組較多的缺點，匝數(shù)只有前一種方式的一半。另外該專利為了克服驅(qū)動幅值問題，提高可靠性，采用MOSFET組成限幅電路，柵極接參考電壓，源極作用于同步整流管和同步續(xù)流管的柵極。這樣做實用上同樣存在比較明顯的缺點一方面繞組的驅(qū)動幅值比較高，依靠輔助電路限幅，因此驅(qū)動損耗比較大；另一方面需要選擇導(dǎo)通電阻比較小的MOSFET，否則會影響同步整流管和同步續(xù)流管的導(dǎo)通和關(guān)斷時間，效率降低。一般情況下MOSFET導(dǎo)通電阻都比較大，需要選擇功率和外形封裝更大的型號，所以也限制了該電路對空間要求比較小的場合的應(yīng)用。另外與前一種方式一樣，該專利電路無法應(yīng)用于主變壓器提前復(fù)位的情況。
3、電荷保持型自驅(qū)動方式。該方式可以在主變壓器提前復(fù)位的條件下使用，使同步整流技術(shù)可以更廣泛的應(yīng)用于單端變換電路。在技術(shù)上充分利用了場效應(yīng)器件柵源極間輸入阻抗高的特點，通過輔助電路維持住驅(qū)動電壓，不因為主變壓器提前復(fù)位而下降。但是其缺點是維持的電壓在關(guān)斷時間上與同步整流管的開啟容易存在一定的重合，從而產(chǎn)生同時導(dǎo)通現(xiàn)象，降低整機效率和可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)存在的由耦合磁路漏感引起驅(qū)動電壓尖峰幅值過大、電路靈活性和通用性差、同步整流管和同步續(xù)流管開關(guān)轉(zhuǎn)換時間過長、無法保證足夠驅(qū)動電流和開關(guān)速度、主變磁芯提前復(fù)位時無法保證同步續(xù)流管繼續(xù)維持導(dǎo)通、驅(qū)動損耗嚴(yán)重等問題，以期提供一種電路形式簡潔、損耗小、效率高、適應(yīng)能力強的同步整流自驅(qū)動電路。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明構(gòu)造了一種應(yīng)用于單端變換的同步整流自驅(qū)動電路，其特征在于，包括以下部分驅(qū)動信號、第二加速關(guān)斷電路、第二延時電路、同步整流管和保持回路；所述第二加速關(guān)斷電路輸出的一端接所述同步整流管的柵極A’、輸出的另一端接所述同步整流管的源極SR-GND、控制端接所述驅(qū)動信號的另一端；給所述同步整流管柵源極之間提供一個低阻抗的放電回路，加速所述同步整流管的關(guān)斷時間；所述第二延時電路的輸出端驅(qū)動所述同步整流管的柵極A’，提供并且控制所述同步整流管的驅(qū)動電流，調(diào)節(jié)所述同步整流管的開通時間；所述驅(qū)動信號其一端接第二加速關(guān)斷電路的控制端；其另一端接所述第二延時電路的輸入端；提供與單端反激原邊開關(guān)變換同步的驅(qū)動信號；所述同步整流管源極點為SR-GND。
所述驅(qū)動信號與主繞組同步，由單獨一個耦合的繞組產(chǎn)生，驅(qū)動電壓幅度可以根據(jù)需要調(diào)整繞組匝數(shù)來實現(xiàn)；如果副邊側(cè)的輸出主繞組產(chǎn)生的電壓合適，也可以直接取之于它。
本發(fā)明所構(gòu)造的應(yīng)用于單端變換的同步整流自驅(qū)動電路還包括一個保持回路，所述保持回路輸入端接SR-GND，輸出端接所述驅(qū)動信號，提供給所述第二加速關(guān)斷電路控制端一個電流通路和電荷保持。
對于單端正激變換器，還包括第一加速關(guān)斷電路、第一延時電路和同步續(xù)流管；所述第一加速關(guān)斷電路輸出的一端接所述同步續(xù)流管的柵極A、輸出的另一端接所述同步續(xù)流管的源極SR-GND、控制端接所述驅(qū)動信號的一端；給所述同步續(xù)流管柵源極之間提供一個低阻抗的放電回路，加速所述同步續(xù)流管的關(guān)斷時間；所述第一延時電路的輸出端驅(qū)動所述同步續(xù)流管的柵極A，提供并且控制所述同步續(xù)流管的驅(qū)動電流，調(diào)節(jié)所述同步續(xù)流管的開通時間。
采用本發(fā)明所述電路，與現(xiàn)有技術(shù)相比，綜合了不同類型自驅(qū)動電路的優(yōu)點，由于采用單繞組驅(qū)動，所以結(jié)構(gòu)簡單；而且驅(qū)動回路的阻抗小，驅(qū)動電流大。同步整流管和同步續(xù)流管開關(guān)轉(zhuǎn)換速度快。另外附加的加速關(guān)斷電路，配合延時電路，可以優(yōu)化同步整流管和同步續(xù)流管的轉(zhuǎn)換時間，進(jìn)一步降低變換器損耗，提高效率，驅(qū)動沒有負(fù)壓。同時由于電路具有部分能量回授的特點，可以減少驅(qū)動損耗，提高效率，驅(qū)動電壓的幅值隨工作占空比變化的情況有所改善。另外，延時電路中的R或RC電阻，一方面可以調(diào)節(jié)時間，另一方面可以吸收驅(qū)動信號的尖峰。提高可靠性。增加的兩個二極管，可以實現(xiàn)電荷保持型驅(qū)動(見圖4)，可以將同步整流技術(shù)應(yīng)用在更加廣范的單端變換器中，同時配合附加的加速關(guān)斷電路，延時電路，可以克服通常電荷保持型驅(qū)動的缺點，減少甚至消除同步續(xù)流管和同步整流管的同時導(dǎo)通時間。進(jìn)一步提高單端變換器的效率。本發(fā)明所述裝置還可以應(yīng)用在單端反激變換器，副邊同步整流驅(qū)動電路中。


圖1是本發(fā)明所述裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明所述裝置在單端正激變換器應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是作為本發(fā)明第一個實施例的裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖4是作為本發(fā)明第二個實施例的裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖5是作為本發(fā)明第三個實施例的裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖6是應(yīng)用于單端有源箝位變換器中的實施例結(jié)構(gòu)圖。
圖7是應(yīng)用于單端電容諧振復(fù)位變換器的實施例結(jié)構(gòu)圖。
圖8是應(yīng)用于單端反激式變換器的實施例結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對技術(shù)方案的實施作進(jìn)一步的詳細(xì)描述本發(fā)明的主要目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的由耦合磁路漏感引起驅(qū)動電壓尖峰幅值過大的問題、電路的靈活性和通用性問題，即實現(xiàn)在單端變換(包括單端正激和反激拓?fù)?中普遍應(yīng)用且器件少，占用面積不多；同步整流管和同步續(xù)流管開關(guān)轉(zhuǎn)換時間的優(yōu)化問題；當(dāng)同時驅(qū)動多個并聯(lián)的同步整流管和續(xù)流管，如何保證足夠的驅(qū)動電流，保證開關(guān)速度問題；當(dāng)主變磁芯提前復(fù)位，如何保證同步續(xù)流管繼續(xù)維持導(dǎo)通的問題；減少驅(qū)動損耗的問題等方面。
本發(fā)明綜合了目前幾種自驅(qū)動電路的優(yōu)點，采用單繞組直接驅(qū)動同步整流管和續(xù)流管，具有電路簡單同時又能獲得足夠的驅(qū)動電流，增加了小功率MOSFET分別用于加速同步整流管和同步續(xù)流管的關(guān)斷，并聯(lián)在小功率MOSFET柵源極間的穩(wěn)壓管，當(dāng)控制電流正向時起穩(wěn)壓保護(hù)的作用；當(dāng)控制電流反向時起柵源電壓箝位并提供控制信號通路的作用，小功率MOSFET通過與驅(qū)動繞組的交叉聯(lián)接構(gòu)成邏輯上的自鎖關(guān)系，加上串聯(lián)的RC電路，可以形成對同步整流和續(xù)流管的開通和關(guān)斷時間的優(yōu)化，其中電容C指的是，包括對應(yīng)驅(qū)動的同步整流管或續(xù)流管柵源極間輸入電容，對應(yīng)并聯(lián)在同步整流管或續(xù)流管柵源極間電容和小功率MOSFET漏源極間的輸出電容，也可以外加合適的電容C’與所指電容串聯(lián)，串聯(lián)的結(jié)果一方面可以調(diào)整作用在對應(yīng)驅(qū)動的同步整流管或續(xù)流管柵源極間電壓，另一方面與串聯(lián)的電阻R一樣可以調(diào)整同步整流管或續(xù)流管的開通時間。單繞組驅(qū)動方式下部分驅(qū)動能量可以回授，因此可以減少驅(qū)動損耗，例如同步整流管開通時，同步續(xù)流管柵源極間的部分電壓連同驅(qū)動繞組的感應(yīng)電壓一起對同步整流管充電?？梢愿纳乒ぷ髡伎毡葘ν津?qū)動信號幅值的影響，同時提高驅(qū)動效率。對漏感引起的驅(qū)動電壓尖峰問題，一方面要盡量提高驅(qū)動繞組與主繞組的耦合系數(shù)，減少漏感；另一方面在電路上，同時增加了RC吸收以及在非正常情況下由電阻與穩(wěn)壓管夠成的吸收電路，提高驅(qū)動電路的可靠性。
從圖2可以看出，本發(fā)明主要包括以下幾個部分1.第一加速關(guān)斷電路，其輸出的一端接同步續(xù)流管的柵極A，輸出的另一端接同步續(xù)流管的源極SR-GND，控制端接驅(qū)動信號的一端。作用在于給同步續(xù)流管柵源極間提供一個低阻抗的放電回路，從而加速同步續(xù)流管的關(guān)斷時間。
2.第二加速關(guān)斷電路，其輸出的一端接同步整流管的柵極A’，輸出的另一端接同步整流管的源極SR-GND，控制端接驅(qū)動信號的另一端。作用在于給同步整流管柵源極間提供一個低阻抗的放電回路，從而加速同步整流管的關(guān)斷時間。
3.第一延時電路，其輸出端驅(qū)動同步續(xù)流管的柵極A。作用在于提供并且控制同步續(xù)流管的驅(qū)動電流，調(diào)節(jié)同步續(xù)流管的開通時間。
4.第二延時電路，其輸出端驅(qū)動同步整流管的柵極A’。作用在于提供并且控制同步整流管的驅(qū)動電流，調(diào)節(jié)同步整流管的開通時間。
5.與主繞組同步的驅(qū)動信號。該信號最好是由單獨一個耦合的繞組產(chǎn)生，這樣驅(qū)動電壓幅度可以根據(jù)需要調(diào)整繞組匝數(shù)來實現(xiàn)，當(dāng)然如果副邊側(cè)的輸出繞組產(chǎn)生的電壓合適，也可以直接取之于它。驅(qū)動信號由單獨一個與單端正激主變壓器耦合的繞組產(chǎn)生，驅(qū)動電壓幅度可以根據(jù)需要調(diào)整繞組匝數(shù)來實現(xiàn)。其一端分別接第一延時電路的輸入端和第二加速關(guān)斷電路的控制端；其另一端分別接第二延時電路的輸入端和第一加速關(guān)斷電路的控制端。作用在于提供與單端正激原邊開關(guān)變換同步的驅(qū)動信號。
以上所提到的同步整流管和同步續(xù)流管源極是共地的，共地點為SR-GND。
對于以下的三個圖圖3到圖5，對應(yīng)圖1和圖2中所述第一加速關(guān)斷電路、第二加速關(guān)斷電路、第一延時電路、第二延時電路情況如下圖3到圖4中R3，VD1和VT1構(gòu)成圖2中所述第一加速關(guān)斷電路；圖3到圖5中R1，VD2和VT2構(gòu)成圖1和圖2中所述第二加速關(guān)斷電路；圖3到圖4中R2或者R2，C1構(gòu)成圖2中第一延時電路；圖3到圖5中R4或者R4，C2構(gòu)成圖1和圖2中第二延時電路；圖5中R3、VD1構(gòu)成圖1中保持回路；具體連接關(guān)系如下圖3是根據(jù)圖1的原理性框圖的一種具體實現(xiàn)形式。驅(qū)動信號的一端與第一電阻R1、第二電阻R2相連；驅(qū)動信號的另一端與第三電阻R3、第四電阻R4相連；第二電阻R2的另一端與第一電容C1相連，C1的另一端接輸出A(或者第二電阻R2的另一端直接接輸出A，取消C1，如圖3中虛線所指將C1短路)，輸出A端同時與第一N溝道MOSFET(VT1)的漏極相聯(lián)，VT1的源極與第一穩(wěn)壓管VD1的陽極、第二穩(wěn)壓管VD2的陽極、第二N溝道MOSFET(VT2)的源極相連于SR-GND端，該端外接所驅(qū)動的同步整流管和同步續(xù)流管的源極共地點。如前所述，第一電阻R1的另一端與第二穩(wěn)壓管VD2的陰極、第二N溝道MOSFET(VT2)的柵極相連；第三電阻R3的另一端與第一穩(wěn)壓管VD1的陰極、第一N溝道MOSFET(VT1)的柵極相連；第二N溝道MOSFET(VT2)的漏極接輸出端A’，同時A’與第二電容C2的一端相連，第二電容C2的另一端與第四電阻R4的另一端相連(或者取消電容C2，如圖3中虛線所指將C2短路，A’端直接與前述第四電阻R4的另一端相連)。
需要說明的是，根據(jù)驅(qū)動信號所同步的信號(指相位同步)，該電路的輸出端A、A’分別對應(yīng)驅(qū)動同步續(xù)流管和同步整流管的柵極。同步整流管和同步續(xù)流管共用的源極共地點，與該電路的SR-GND端相連；第一穩(wěn)壓管VD1和第二穩(wěn)管VD2在電路中所起做用有兩個1.對第一N溝道MOSFET(VT1)的柵源極和第二N溝道MOSFET(VT2)的柵源極間驅(qū)動電壓反向箝位，并提供控制信號通路；2.保護(hù)第一N溝道MOSFET(VT1)的柵源極和第二N溝道MOSFET(VT2)的柵源極間正向驅(qū)動電壓不超過額定值。當(dāng)驅(qū)動信號幅度足夠大的情況下，將圖3所示電路稍加變形，可以獲得圖4所示另外一種實現(xiàn)方式。該方式具有電荷保持型驅(qū)動的特點，可以在單端變換器主變壓器提前復(fù)位情況下，應(yīng)用于副邊同步整流驅(qū)動電路中，通過保持電荷，繼續(xù)維持功率管導(dǎo)通，減少輸出電流因通過功率管體內(nèi)二極管而產(chǎn)生的損耗，提高效率。另外原邊主管由于主變的提前復(fù)位，降低了開通前的耐壓，因此原邊主管的開關(guān)損耗也降低了。
圖4所示另一種具體實現(xiàn)形式為驅(qū)動信號的一端與第一電阻R1、第二電阻R2相連；驅(qū)動信號的另一端與第三電阻R3、第四電阻R4相連；第二電阻R2的另一端與第一電容C1相連，C1的另一端與第四二極管VD4的陽極，第三二極管VD3的陰極相連，第四二極管VD4的陰極接輸出A端，同時輸出A端與第一N溝道MOSFET(VT1)的漏極相聯(lián)，VT1的源極與第一穩(wěn)壓管VD1的陽極、第二穩(wěn)壓管VD2的陽極、第二N溝道MOSFET(VT2)的源極、第三二級管VD3的陽極相連于SR-GND端，該端外接所驅(qū)動的同步整流管與同步續(xù)流管的源極共地點。如前所述，第一電阻R1的另一端與第二穩(wěn)壓管VD2的陰極、第二N溝道MOSFET(VT2)的柵極相連；第三電阻R3的另一端與第一穩(wěn)壓管VD1的陰極、第一N溝道MOSFET(VT1)的柵極相連；第二N溝道MOSFET(VT2)的漏極接輸出端A’，同時A’與第二電容C2的一端相連，第二電容C2的另一端與第四電阻R4的另一端相連。該方案也可以取消電容C1和C2，電路上直接將其短接，如圖4中虛線所示。
對于單端反激式變換器，由于輸出不需要儲能電感，因此也就省去了續(xù)流回路，只要提供同步整流管的驅(qū)動信號即可，具體如圖5所示。
圖5是第三種具體實現(xiàn)形式驅(qū)動信號的一端接第一電阻R1，R1的另一端與第二穩(wěn)壓管VD2的陰極、第二N溝道MOSFET(VT2)的柵極相連；驅(qū)動信號的另一端接第三電阻R3和第四電阻R4；第三電阻R3的另一端接第一二極管VD1的陰極；第一二極管VD1的陽極、第二二極管VD2的陽極、第二N溝道MOSFET(VT2)的源極接共地端SR-GND，該共地端輸出接所驅(qū)動同步整流管的源極；第二N溝道MOSFET(VT2)的漏極、第二電容C2的一端接輸出A’，A’輸出接所驅(qū)動同步整流管的柵極；第二電容C2的另一端與第四電阻R4的另一端相連。該方案也可以取消電容C2，電路上直接將其短接，如圖5中虛線所示。
圖6是應(yīng)用于單端有源箝位變換器中的實施例，該實例中以原邊升壓型有源箝位為例，還可以應(yīng)用于原邊降壓型有源箝位等單端變換器拓?fù)洹?br> 圖6中虛線框100所指為圖3中所描述的電路，圖3中所指驅(qū)動信號部分，在圖6中由主變T1的繞組n3提供，當(dāng)然如果信號幅值允許，也可以直接由T1的主繞組n2來提供，不一定非要采用獨立的輔助繞組n3。T1的原邊繞組n1一端接輸入電源，一端接N溝道主開關(guān)管VT5的漏極和箝位電容C3的一端。C3電容的另一端接P溝道箝位管VT6的漏極。VT5和VT6的源極接輸入地?？刂坪万?qū)動部分101提供給主開關(guān)管VT5和箝位開關(guān)管VT6一對互補導(dǎo)通、關(guān)斷的信號。當(dāng)VT5開通時對主變T1勵磁同時向副邊傳遞能量，VT5關(guān)斷時VT6導(dǎo)通，箝位電容C3上保持的電壓對T1復(fù)位，然后是VT6關(guān)斷，VT5導(dǎo)通。
單端正激變換器的同步整流自驅(qū)動電路工作原理(見圖6)當(dāng)VT5導(dǎo)通時，主變T1正向勵磁同時通過副邊繞組n2輸出能量，主變T1各繞組n1、n2、n3同名端為正，繞組n3的輸出電流有兩個路徑1.電流流經(jīng)電阻R3，給VT1的柵源極充電，然后通過VD2、R1與VT1、C1、R2的并聯(lián)支路回到繞組n3的非同名端，使VT1開通，VT2關(guān)斷；2.電流通過R4作用于同步整流管VT4的柵源極，然后通過VD2、R1與VT1、C1、R2并聯(lián)支路回到繞組n3的非同名端，使同步整流管VT4導(dǎo)通，同步續(xù)流管VT3關(guān)斷；由于小功率MOSFET(VT1)的柵源電荷遠(yuǎn)比同步整流管VT4要小，通過選擇R3、R4何適的電阻值，可以使VT1的導(dǎo)通和VT2關(guān)斷的速度快于同步整流管VT4的導(dǎo)通速度，這樣同步續(xù)流管VT3的柵源控制電荷會通過VT1加速放電，保證同步續(xù)流管VT3在繞組n2正向?qū)〞r及時關(guān)斷，同時同步整流管VT4及時開通。
當(dāng)VT5關(guān)斷，VT6導(dǎo)通，主變T1繞組反向復(fù)位，驅(qū)動繞組n3感應(yīng)出反向電壓，電流從n3的非同名端流出，同樣有兩個回路1.電流流經(jīng)電阻R1，給VT2的柵源極充電，然后通過VD1、R3與VT2、R4的并聯(lián)支路回到繞組n3的同名端，使VT2開通，VT1關(guān)斷；2.電流通過R2、C1作用于同步續(xù)流管VT3的柵源極，然后通過VD1、R3與VT2、R4的并聯(lián)支路回到繞組n3的同名端；由于小功率MOSFET(VT2)的柵源電荷遠(yuǎn)比同步續(xù)流管VT3要小，通過選擇R1、R2合適的電阻值，可以使VT2的導(dǎo)通，VT1的關(guān)斷速度快于同步續(xù)流管VT3的導(dǎo)通速度，這樣同步整流管VT4的柵源控制電荷會通過VT2加速放電，保證同步整流管VT4在繞組n2反向?qū)〞r及時關(guān)斷，同時同步續(xù)流管VT3及時開通。
當(dāng)單端正激變換器原邊采用電容諧振復(fù)位時，主變T1原邊繞組n1會在主開關(guān)管VT5的關(guān)斷周期內(nèi)提前復(fù)位，n3驅(qū)動繞組的感應(yīng)電壓會下降為零，同步續(xù)流管因得不到足夠的驅(qū)動電壓而關(guān)斷，輸出電感L1的續(xù)流電流會通過VT3的體內(nèi)寄生二極管，從而使損耗增加，效率降低。圖4所示另一種自驅(qū)動實現(xiàn)形式，具有電荷保持驅(qū)動的特點，圖7是圖4電路在單端正激原邊電容諧振復(fù)位情況下實現(xiàn)同步整流的一個具體的實施例。
圖7中虛線框103部分就是圖4所指電路。原邊主開關(guān)管為VT5和主變壓器T1原邊繞組n1串連，C3為諧振電容。控制和驅(qū)動電路102產(chǎn)生PWM信號，控制主開關(guān)管的開通和關(guān)斷。在主管關(guān)斷期間，諧振電容與n1反向諧振，主變在主管VT5關(guān)斷期間提前復(fù)位，這時由于VD4反向截止，同步續(xù)流管VT3的上柵源極間電荷維持不變，同步續(xù)流管可以維持繼續(xù)導(dǎo)通；當(dāng)原邊主管VT5開通，結(jié)束副邊續(xù)流狀態(tài)，驅(qū)動繞組n3同名端輸出為正，通過R3、VT1的柵源極，然后再通過VD2、R1與VD3、C1、R2的并聯(lián)支路促使VT1導(dǎo)通，同步續(xù)流管VT3加速關(guān)斷。也可以在R3上并聯(lián)電容C4(如圖7中所示)，使VT1的導(dǎo)通相對于VT4適當(dāng)超前，同步續(xù)流管VT3在n2繞組正向輸出時完全截止，減少短路損耗。同步整流管VT4的正向開通回路是驅(qū)動繞組n3此時同名端輸出為正，電流流經(jīng)R4、同步整流管VT4的柵源極、然后通過VD2、R1與VD3、C1、R2的并聯(lián)支路回到n3的非同名端，使同步整流管VT4導(dǎo)通。
單端反激變換器不同于單端正激，輸出不再需要儲能電感，因此電路上也就不需要同步續(xù)流管了。按照原理框圖2，作適當(dāng)簡化，得到圖5具體實現(xiàn)方式，圖8是圖5所指電路在單端反激式變換器中的具體實施例。
圖8中虛線框所指104部分就是圖5電路。控制和驅(qū)動電路102產(chǎn)生PWM信號，控制主開關(guān)管VT5的開通和關(guān)斷，VT5開通時，主變壓器驅(qū)動繞組n3同名端輸出為正，電流正向流經(jīng)R1，作用于N溝道MOSFET VT2的柵源極，再經(jīng)VD1、R3與VT2、R4流回n3的非同名端，N溝道MOSFET VT2因此而開通，同步整流管VT4關(guān)斷，阻斷主變T1副邊繞組n2的輸出，主變壓器通過原邊n1繞組儲存能量。當(dāng)VT5關(guān)斷時，驅(qū)動繞組n3非同名端輸出為正，VT2由于VD2的導(dǎo)通而關(guān)斷，驅(qū)動電壓通過R4作用于同步整流管的VT4的柵源極，然后通過VD2、R1回到繞組n3的同名端，同步整流管VT4因此而開通，實現(xiàn)單端反激變換器輸出的同步整流。
該電路的優(yōu)點在于同步續(xù)流管VT4的柵源控制電壓具有電荷保持型驅(qū)動的特點，同步整流管的柵源控制電壓只能通過VT2泄放，這樣同步整流管可以獲得穩(wěn)定的驅(qū)動電壓；同步整流管沒有負(fù)向電壓驅(qū)動，減少驅(qū)動損耗，通過控制VT2的導(dǎo)通來控制同步整流管的關(guān)斷，可以對同步整流管的關(guān)斷時間進(jìn)行優(yōu)化，例如還可以在R1電阻上并電容C4，可以控制VT2的導(dǎo)通時間適當(dāng)超前，從而控制同步整流管VT4的關(guān)斷時間適當(dāng)超前，減少原邊開關(guān)管的開通損耗，提高變換器的效率。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于單端變換的同步整流自驅(qū)動電路，其特征在于，包括以下部分驅(qū)動信號、第二加速關(guān)斷電路、第二延時電路、同步整流管和保持回路；所述第二加速關(guān)斷電路輸出的一端接所述同步整流管的柵極A’、輸出的另一端接所述同步整流管的源極SR-GND、控制端接所述驅(qū)動信號的另一端；給所述同步整流管柵源極之間提供一個低阻抗的放電回路，加速所述同步整流管的關(guān)斷時間；所述第二延時電路的輸出端驅(qū)動所述同步整流管的柵極A’，提供并且控制所述同步整流管的驅(qū)動電流，調(diào)節(jié)所述同步整流管的開通時間；所述驅(qū)動信號其一端接第二加速關(guān)斷電路的控制端；其另一端接所述第二延時電路的輸入端；提供與單端反激原邊開關(guān)變換同步的驅(qū)動信號；所述同步整流管源極點為SR-GND。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于單端變換的同步整流自驅(qū)動電路，其特征在于，所述驅(qū)動信號與主繞組同步，由單獨一個耦合的繞組產(chǎn)生，驅(qū)動電壓幅度可以根據(jù)需要調(diào)整繞組匝數(shù)來實現(xiàn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于單端變換的同步整流自驅(qū)動電路，其特征在于，如果副邊側(cè)的輸出主繞組產(chǎn)生的電壓合適，也可以直接取之于它。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于單端變換的同步整流自驅(qū)動電路，其特征在于，還包括一個保持回路，所述保持回路輸入端接SR-GND，輸出端接所述驅(qū)動信號，提供給所述第二加速關(guān)斷電路控制端一個電流通路和電荷保持。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于單端變換的同步整流自驅(qū)動電路，其特征在于，對于單端正激變換器，還包括第一加速關(guān)斷電路、第一延時電路和同步續(xù)流管；所述第一加速關(guān)斷電路輸出的一端接所述同步續(xù)流管的柵極A、輸出的另一端接所述同步續(xù)流管的源極SR-GND、控制端接所述驅(qū)動信號的一端；給所述同步續(xù)流管柵源極之間提供一個低阻抗的放電回路，加速所述同步續(xù)流管的關(guān)斷時間；所述第一延時電路的輸出端驅(qū)動所述同步續(xù)流管的柵極A，提供并且控制所述同步續(xù)流管的驅(qū)動電流，調(diào)節(jié)所述同步續(xù)流管的開通時間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電源領(lǐng)域中的應(yīng)用于單端變換的同步整流自驅(qū)動電路，包括驅(qū)動信號、第二加速關(guān)斷電路、第二延時電路、同步整流管和保持回路；第二加速關(guān)斷電路一端接同步整流管的柵極A’、另一端接同步整流管的源極SR－GND、控制端接驅(qū)動信號的另一端；第二延時電路的輸出端驅(qū)動同步整流管的柵極A’；驅(qū)動信號其一端接第二加速關(guān)斷電路的控制端；其另一端接第二延時電路的輸入端；同步整流管源極點為SR－GND。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動電壓尖峰幅值過大、電路靈活性和通用性差、同步整流管和同步續(xù)流管開關(guān)轉(zhuǎn)換時間過長、驅(qū)動損耗嚴(yán)重等問題，以期提供一種電路形式簡潔、損耗小、效率高、適應(yīng)能力強的同步整流自驅(qū)動電路。
文檔編號H02M3/335GK1780128SQ20041009176
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者樊曉東 申請人:中興通訊股份有限公司