專利名稱：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，具體地涉及DC/DC同步整流的自驅(qū)動 電路。
背景技術(shù)：
隨著功率變換器輸出電壓的降低，整流損耗成為變換器的主要 損耗?；谌绾谓档偷蛪捍箅娏鞴β首儞Q器的整流損耗和提高整流 效率的同步整流技術(shù)，成為低電壓大電流功率變換器的技術(shù)瓶頸和 技術(shù)核心。但是同步整流MOS管的柵源極間有一層很薄的極易被 擊穿的氧化層，如果驅(qū)動電壓偏高，就會造成大的驅(qū)動損耗，如果 超過其最大4冊源擊穿電壓，或者出現(xiàn)柵源負偏壓，則器件就會永久 損壞。DC/DC變換器的同步整流才支術(shù)主要有三種自驅(qū)、他驅(qū)以及自驅(qū)和^也馬區(qū)相結(jié)合的方式。/人4支術(shù)成本和性能來看，第一種驅(qū)動方 式具有明顯的優(yōu)點，因此發(fā)展非常迅速。這種驅(qū)動方式多采用主變 壓器繞組直4妄驅(qū)動或輔助繞組自驅(qū)動的方式，^旦這兩種驅(qū)動的方式 很可能造成柵源驅(qū)動電壓超過MOS管的最大柵源擊穿電壓或柵源負偏壓，/人而損壞MOSFET。圖1是現(xiàn)有的應(yīng)用于單端變換的同步整流自驅(qū)動電路，其中， Na為驅(qū)動繞組，其與主變壓器繞組同步；R3和C1組成延時電路； 加速關(guān)斷電i 各由Rl、 VD1和Q2組成；VD2和R2組成的保持電^各 則給Q2提供了一個電流通路，并起到了電荷保持的作用。當(dāng)變壓 器IIT入為高壓，或者主變壓器繞組與驅(qū)動繞組匝比不匹配造成同步整流管和同步續(xù)流管的柵源電壓超過其最高限壓，再或者由于繞組 耦合不好造成磁路漏感引起驅(qū)動電壓尖峰幅值過高，如果驅(qū)動電壓不#皮抑制，那么MOS管:f尤會7"K久損壞。因此在同步整流驅(qū)動電3各 中需要采用限幅電路來抑制驅(qū)動電壓過高；采用防反壓電路來抑制 初開源負偏壓。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)上述問題而做出本發(fā)明，因此本發(fā)明的目的在于提供一種 同步整流自驅(qū)動電^各。根據(jù)本發(fā)明的同步整流自驅(qū)動電路，包括驅(qū)動繞組；第一限 幅電^各，其llr入端連4妄至驅(qū)動繞組的一端，其豐箭出端連4妄至延時電 ^各的一端，以及其4妄地端連接至等效4妻地；第一加速關(guān)斷電^各，其 控制端連接至驅(qū)動繞組的另 一端，輸出端作為同步整流自驅(qū)動電路 的輸出端，其接地端連接至等效接地；以及第一延時電路，其一端 連接至第一限幅電路的輸出端，其另一端連接至第一加速關(guān)斷電路的車lr出端。此外，在該電3各中，第一限幅電^各包4舌MOS晶體管，其源扭_ 連接至第一延時電路的一端；限流電阻，連接在驅(qū)動繞組的一端與 MOS晶體管的漏極之間；偏置電阻，連接在MOS晶體管的漏極和 才冊極之間；箝位二才及管，其陰極連4妻至MOS晶體管的初財及以及其 陽才及連接至反壓二極管的陽極；以及反壓二才及管，陽極連接至箝位 二極管的陽極以及其陰極連接至等效接地。此夕卜，在該電路中，還包括保持回路，連接在驅(qū)動繞組的一 端與等效4妄地之間。此外，在該電路中，第一加速關(guān)斷電路的輸出端連接至同步整 流管的柵極。其中，等效接地為同步整流管的源極。此外，在該電^各中，還包括第二限幅電-各，其輸入端連4妄至驅(qū)動繞組的另一端，以及其輸出端連接至延時電路的一端；第二加 速關(guān)斷電^各，其控制端連4妻至驅(qū)動繞組的一端，輸出端作為同步整 流自驅(qū)動電路的輸出端，其接地端連接至等效接地；以及第二延時 電路，其一端連接至第二限幅電路的輸出端，其另一端連接至第二 加速關(guān)斷電路的輸出端。此外，在該電3各中，第二限幅電路包括MOS晶體管，其源極 連接至第二延時電路的一端；限流電阻，連接在驅(qū)動繞組的另一端 與MOS晶體管的漏極之間；偏置電阻，連接在MOS晶體管的漏極 和柵極之間；箝位二極管，其陰極連接至MOS晶體管的柵極以及 其陽極連接至反壓二極管的陽極；以及反壓二極管，陽極連接至箝 位二才及管的陽才及以及其陰極連接至等效4妻地。此外，在該電3各中，第二加速關(guān)斷電3各的1餘出端連4妄至同步續(xù) 流管的柵極。并且同步續(xù)流管的源極與同步整流管的源極共同為等 效接地。通過本發(fā)明的上述方面，主變壓器繞組直纟妻驅(qū)動或輔助繞組自 驅(qū)動的方式中耦合磁路漏感？ 1起驅(qū)動電壓尖峰幅值過高，輸入電壓 變化范圍大引起的副邊同步整流驅(qū)動電壓幅值變化大等問題，以期 提供一種可以改善驅(qū)動電壓尖峰幅值、減小驅(qū)動電壓幅值變化、損 誶毛小、成本低、應(yīng)用范圍廣的同步整流自驅(qū)動電^各。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部 分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā) 明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附 圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。
附圖用來才是供對本發(fā)明的進一 步理解，并且構(gòu)成說明書的 一部 分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中圖1是示出了現(xiàn)有的應(yīng)用于單端變換的同步整流自驅(qū)動電路；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖3是示出了4艮據(jù)本發(fā)明實施例的裝置在單端正激變換器應(yīng)用 中的電3各結(jié)構(gòu)原理圖；圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的應(yīng)用于單端反激式變換器中 的實施例電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的應(yīng)用于單端有源箝位變換器 中的實施例電^各結(jié)構(gòu)原理圖；圖6是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的應(yīng)用于單端電容諧振復(fù)位變 才灸器中的實施例電^^結(jié)構(gòu)原理圖；圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個簡化的實施例；以及圖8是示出了根據(jù)本發(fā)明的另一簡化的實施例。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此 處所描述的優(yōu)選實施例僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本 發(fā)明。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電路結(jié)構(gòu)原理圖。 如圖2所示，包括驅(qū)動繞組，第一限幅電^各，第一加速關(guān)斷電路，第一延時電路和保持回路。其中第一限幅電路包括MOS管Ql、 限流電阻R3 、偏置電阻R4、箝位二才及管VD4和防反壓二才及管VD3; 限流電阻R3 4妄于驅(qū)動繞組和MOS管Ql的漏才及之間，偏置電阻R4 4妻于MOS管Ql的漏極和才冊才及之間，箝位二才及管VD4的陰極接MOS 管Ql的4冊才及，陽才及4妄防反壓二極管VD3的陽才及，防反壓二才及管 VD3的陰杉U姿SR-GND, MOS管Ql的源招^妻R5。第一延時電丄珞 由R5和C1組成，R5的一端接MOS管Ql的基極，另一端接Cl, C1的另一端接A點，即同步整流管的柵極。第一加速關(guān)斷電路由 Rl、 VD1和Q2組成，R1是Q2的馬區(qū)動電阻， 一端接驅(qū)動繞組，另 一端4妄Q2的4冊才及，VD1是箝位二極管，其陰^U妻Q2的初iH及，陽 才及4妄SR-GND 。保持回3各由VD1和R2組成。圖3是示出了才艮據(jù)本發(fā)明實施例的裝置在單端正激變換器應(yīng)用 中的電3各結(jié)構(gòu)原理圖。如圖3所示，其包括驅(qū)動繞組，第一限幅電路，第一加速關(guān) 斷電^各，第一延時電^各和第二限幅電^各，第二加速關(guān)斷電路，第二 延時電^各。其中第一限幅電^各包括MOS管Q2、限流電阻R2、偏 置電阻R4、箝^立二才及管VD4和防反壓二才及管VD3;限流電阻R2 4妄于驅(qū)動繞組和MOS管Q2的漏才及之間，偏置電阻R4 "l妻于MOS 管Q2的漏極和柵極之間，箝位二極管VD4的陰極接MOS管Q2 的初財及，陽才及接防反壓二才及管VD3的陽才及，防反壓二才及管VD3的 陰極接SR-GND, MOS管Q2的源極接R8。第一延時電路由R8和 C2組成，R8的一端接MOS管Q2的源極，另一端接C2， C2的另 一端4妻A點，即同步整流管的4冊才及。第一加速關(guān)斷電^各由R6、 VD6 ,口Q4纟且成，R6是Q4的驅(qū)動電阻， 一端4妻驅(qū)動繞組，另一端才姿Q4 的柵極，VD6是箝位二極管，其陰極接Q4的柵極，陽極接SR-GND。第二限幅電路包括MOS管Ql、卩艮流電阻R1、偏置電阻R3、箝位 二極管VD1和防反壓二極管VD2;限流電阻Rl接于驅(qū)動繞組的另 一端和MOS管Ql的漏才及之間，偏置電阻R3接于MOS管Ql的漏 極和一冊極之間，箝位二極管VD1的陰極接MOS管Ql的柵極，卩曰 才及4妄防反壓二才及管VD2的陽才及，防反壓二才及管VD2的陰才及沖妄 SR-GND, MOS管Q2的源極接R7。第二延時電路由R7和Cl組 成，R7的一端4妄MOS管Ql的源才及，另一端一婁Cl, Cl的另一端 4妄B點，即同步續(xù)流管的4冊才及。第二加速關(guān)斷電路由R5、 VD5和 Q3組成，R5是Q3的驅(qū)動電阻， 一端接驅(qū)動繞組，另一端接Q3的 才冊才及，VD5是箝^立二才及管，其陰極4妄Q3的才冊才及，陽才及接SR-GND。如圖3,各個電^各的作用如下第一限幅電^各和第二限幅電^^,其作用在于4巴主變壓器繞組直 接驅(qū)動或輔助繞組自驅(qū)動的方式中耦合磁路漏感？I起驅(qū)動電壓過高 的尖峰幅值，或者輸入電壓變化范圍大引起的副邊同步整流高幅值 驅(qū)動電壓，箝位于某一電平，改善了變換器的效率和可靠性。VD3 和VD4分別構(gòu)成防反壓電^各，用來抑制柵源負偏壓。第一加速關(guān)斷電路和第二加速關(guān)斷電路，當(dāng)DC/DC變換器輸 出電壓偏低時，采用如圖2所示的同步整流限幅自驅(qū)動電路，為保 證同步整流管和同步續(xù)流管完全導(dǎo)通，必須增加繞組以提高正向驅(qū) 動電壓，這樣也會4吏-彈負向驅(qū)動電壓升高，第一加速關(guān)斷電^各和第 二加速關(guān)斷電路的作用在于給同步整流管和同步續(xù)流管柵源極間才是 供了一個放電回3各，從而加速其關(guān)斷，使其負向電壓箝位于零，避 免了同步整流管和同步續(xù)流管4冊源才及間驅(qū)動電壓偏高，擊穿MOS 管。第 一延時電路的作用在于提供并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；第二延時電路的作用在于提供并控制同步續(xù)流管的驅(qū)動電流，調(diào)節(jié)同步續(xù)流管的開通時間；同時Cl和 C2還起到了把驅(qū)動電壓抬高的作用。驅(qū)動繞組與主繞組同步，是由一個單獨的耦合繞組產(chǎn)生的，馬區(qū) 動電壓幅值可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)繞組匝數(shù)來實現(xiàn)。圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的應(yīng)用于單端反激式變換器中 的實施例電^各結(jié)構(gòu)原理圖。如圖4所示，由于其輸出不需要儲能電感。因此省去了續(xù)流回 路，只需要提供同步整流管的驅(qū)動信號即可。圖4中控制和驅(qū)動電 ^各產(chǎn)生PWM^言號，控制主開關(guān)管Ql的開通和關(guān)斷。當(dāng)Ql導(dǎo)通時， 驅(qū)動繞組Na同名端輸出為正，電流正向流經(jīng)Rl,作用于Q3的柵 源極，再經(jīng)VD1、 R2流回Na的非同名端。Q3開通，Q4關(guān)斷，阻 斷主變壓器T1副邊繞組Ns的輸出，主變壓器Tl通過原邊繞組4諸 存能量。當(dāng)Ql關(guān)斷時，驅(qū)動繞組Na非同名端l俞出為正，Q3由于 VD2的導(dǎo)通而關(guān)斷，驅(qū)動電壓經(jīng)過限幅電路被箝位于一定值，然后 通過R5作用于Q2的4冊源4及，最后通過VD2、 Rl回到驅(qū)動繞組Na 同名端。同步整流管Q2導(dǎo)通，實現(xiàn)單端反激式變換器的同步整流。 這里R1并聯(lián)C2可以調(diào)節(jié)Q3的關(guān)斷時間，減小導(dǎo)通損耗，提高變 換器效率。圖5是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的應(yīng)用于單端有源箝位變換器 中的實施例電^各結(jié)構(gòu)原理圖。如圖5所示，其工作原理是當(dāng)Ql導(dǎo)通時，主變Tl正向勵趕玄 同時通過副邊繞組Ns輸出能量，繞組Np、 Ns、 Na同名端為正， Na輸出電流有兩個^各徑(1 )電流流經(jīng)R5，給Q4充電，然后通 過VD6、 R6回到Na的非同名端， -使Q4開通，Q6關(guān)斷；(2)電;危 流經(jīng)電阻R2和偏置電阻R4，這時Q5導(dǎo)通，驅(qū)動電壓經(jīng)過限幅電路被箝位于一定值，再通過R8，電流作用于Q7的柵源極，再通過 VD6、 R6回到Na的非同名端。這時同步整流管Q7導(dǎo)通，同步續(xù) 流管Q8關(guān)斷。由于小功率MOS管Q4的柵源電荷小于同步整流管 Q7,通過改變第一延時電路阻容的參數(shù)可以使Q4的導(dǎo)通和Q6的 關(guān)斷快于同步整流管Q7的導(dǎo)通，這樣同步續(xù)流管Q8的柵源電荷會 通過Q4加速i文電，保i正了 Q8的及時關(guān)斷和Q7的及時導(dǎo)通。當(dāng)Ql關(guān)斷，Q2導(dǎo)通，主變Tl繞組反向復(fù)位，驅(qū)動繞組Na 感應(yīng)出反向電壓，電流乂人Na非同名端流出，同4羊有兩個回3各(1) 電流流經(jīng)R6，鄉(xiāng)合Q6充電，然后通過VD5 、 R5回到Na的同名端， 使Q6開通，Q4關(guān)斷；(2)電流流經(jīng)電阻R1和偏置電阻R3，這時 Q3導(dǎo)通，驅(qū)動電壓經(jīng)過限幅電路被箝位于一定值，再通過R7，電 流作用于Q8的片冊源才及，再通過VD5、 R5回到Na的同名端。這時 同步續(xù)流管Q8導(dǎo)通，同步整流管Q7關(guān)斷。由于小功率MOS管 Q6的柵源電荷小于同步續(xù)流管Q8,通過改變第二延時電路阻容的 參數(shù)可以使Q6的導(dǎo)通和Q4的關(guān)斷快于同步續(xù)流管Q8的導(dǎo)通，這 樣同步整流管Q7的柵源電荷會通過Q6加速方文電，保證了 Q7的及 時關(guān)斷和Q8的及時導(dǎo)通。圖6是示出了4艮據(jù)本發(fā)明實施例的應(yīng)用于單端電容諧振復(fù)位變 換器中的實施例電^各結(jié)構(gòu)原理圖。如圖6所示，由于主變壓器T1的原邊繞組會在Q1關(guān)斷期間才是 前復(fù)位，驅(qū)動繞組Na的感應(yīng)電壓會下降為零，同步續(xù)流管Q7會因 為得不到足夠的驅(qū)動電壓而關(guān)斷，輸出電感Ll的續(xù)流電流會通過 Q7的體二極管，從而使損耗加大，效率降低。圖6所示的應(yīng)用于單 端電容諧振復(fù)位變換器中的實施例電路結(jié)構(gòu)原理圖中增加了電荷保 持電路。當(dāng)主變壓器Tl的原邊繞組在Ql關(guān)斷期間提前復(fù)位，這時 由于VD7反向截止，同步續(xù)流管Q7上的4冊源電荷維持不變。圖7是示出了根據(jù)本發(fā)明的一個簡化的實施例；以及圖8是示 出了根據(jù)本發(fā)明的另一簡化的實施例。采用如圖2所示的同步整流限幅自驅(qū)動電^各，為4呆證同步整流 管和同步續(xù)流管完全導(dǎo)通，必須增加繞組以4是高正向驅(qū)動電壓，而 延時電路中的電容也起到抬壓的作用；延時電3各中的電容還起到減 小驅(qū)動電壓尖峰的作用，而限幅電路可以把驅(qū)動電壓箝位于某值， 因此可以對圖2的電^各進行簡化，得到如圖7所示的本發(fā)明的一個 簡化的實施例。對圖3的電路進行簡化，得到如圖8所示的本發(fā)明 的一個簡4L的實施例。綜上所述，通過本發(fā)明，主變壓器繞組直接驅(qū)動或輔助繞組自 驅(qū)動的方式中耦合磁路漏感？ 1起驅(qū)動電壓尖峰幅值過高，輸入電壓 變化范圍大引起的副邊同步整流驅(qū)動電壓幅值變化大等問題，以期 才是供一種可以改善驅(qū)動電壓尖峰幅值、減小驅(qū)動電壓幅值變化、損 侔毛小、成本〗氐、應(yīng)用范圍廣的同步整流自驅(qū)動電^各。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在 本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等， 均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種同步整流自驅(qū)動電路，其特征在于，包括驅(qū)動繞組；第一限幅電路，其輸入端連接至所述驅(qū)動繞組的一端，其輸出端連接至延時電路的一端，以及其接地端連接至等效接地；第一加速關(guān)斷電路，其控制端連接至所述驅(qū)動繞組的另一端，輸出端作為所述同步整流自驅(qū)動電路的輸出端，其接地端連接至所述等效接地；以及所述第一延時電路，其所述一端連接至所述第一限幅電路的輸出端，其另一端連接至所述第一加速關(guān)斷電路的輸出端。
2. 才艮據(jù)^又利要求1所述的同步整流自驅(qū)動電^各，其特征在于，所 述第一限幅電^各包4舌MOS晶體管，其源極連接至所述第一延時電路的一端；限流電阻，連4妄在所述驅(qū)動繞組的一端與所述MOS晶體 管的漏才及之間；偏置電阻，連沖妻在所述MOS晶體管的漏才及和初f極之間；箝位二極管，其陰極連接至所述MOS晶體管的柵極以及 其陽極連4妻至反壓二才及管的陽極；以及所述反壓二才及管，所述陽極連4妄至所述箝位二4及管的陽相^ 以及其陰才及連4妻至所述等效^接地。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的同步整流自驅(qū)動電路，其特征在于， 還包括保持回路，連接在所述驅(qū)動繞組的 一端與所述等效接地之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的同步整流自驅(qū)動電路，其特征在于，所 述第 一加速關(guān)斷電路的輸出端連接至同步整流管的柵極。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的同步整流自驅(qū)動電路，其特征在于，所 述等效4妻i也為所述同步整流管的源才及。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步整流自驅(qū)動電路，其特征在于，還 包括第二限幅電^各，其輸入端連接至所述驅(qū)動繞組的另 一端， 以及其輸出端連接至延時電路的 一端；第二加速關(guān)斷電^各，其控制端連4妄至所述驅(qū)動繞組的一 端，輸出端作為所述同步整流自驅(qū)動電路的輸出端，其接地端 連4妄至所述等歲文一妄;也；以及所述第二延時電3各，其所述一端連^妻至所述第二限幅電路 的豐命出端，其另 一端連4姿至所述第二加速關(guān)斷電路的$命出端。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的同步整流自驅(qū)動電路，其特征在于，所 述第二限幅電3各包4舌MOS晶體管，其源才及連接至所述第二延時電^各的一端；限流電阻，連沖妻在所述驅(qū)動繞組的另一端與所述MOS晶 體管的漏才及之間；4扁置電阻，連沖妾在所述MOS晶體管的漏才及和初財及之間；箝位二才及管，其陰極連^妄至所述MOS晶體管的沖冊才及以及其陽極連接至反壓二極管的陽極；以及所述反壓二極管，所述陽極連接至所述箝位二極管的陽極 以及其陰極連接至所述等效接地。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的同步整流自驅(qū)動電路，其特征在于， 所述第二加速關(guān)斷電^各的l命出端連4妻至同步續(xù)流管的4冊才及。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的同步整流自驅(qū)動電路，其特征在于，所 述同步續(xù)流管的源極與所述同步整流管的源極共同為所述等 效接地。
全文摘要
本發(fā)明公開了同步整流自驅(qū)動電路，包括驅(qū)動繞組；第一限幅電路，其輸入端連接至驅(qū)動繞組的一端，其輸出端連接至延時電路的一端，以及其接地端連接至等效接地；第一加速關(guān)斷電路，其控制端連接至驅(qū)動繞組的另一端，輸出端作為同步整流自驅(qū)動電路的輸出端，其接地端連接至等效接地；以及第一延時電路，其一端連接至第一限幅電路的輸出端，其另一端連接至第一加速關(guān)斷電路的輸出端。通過本發(fā)明，提供了一種可以改善驅(qū)動電壓尖峰幅值、減小驅(qū)動電壓幅值變化、損耗小、成本低、應(yīng)用范圍廣的同步整流自驅(qū)動電路。
文檔編號H02M3/04GK101267158SQ20081000417
公開日2008年9月17日 申請日期2008年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月23日
發(fā)明者曾新文, 歐陽玉葉 申請人:中興通訊股份有限公司