專利名稱：一種副邊采樣電流控制同步整流驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同步整流驅(qū)動電路。更具體地說，本發(fā)明涉及一種原邊采樣 電流控制同步整流驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，各集成電路工作頻率的提高，為了降低電路功耗， 供電電壓將進(jìn)一步降低至1V以下，低壓大電流供電越來越多。當(dāng)輸出電壓降低 時，由于二極管的導(dǎo)通壓降較高(快恢復(fù)二極管FRD或超快恢復(fù)二極管SRD可 達(dá)1.0 1.2V，即使采用低壓降的肖特基二極管，也會產(chǎn)生大約0.6V的壓降，)， 它將降低轉(zhuǎn)換器的效率。同步整流技術(shù)的出現(xiàn)、同步整流器件和控制技術(shù)的發(fā)展， 提高了電源的效率、熱性能、功率密度、可制造性和可靠性，同步整流技術(shù)應(yīng)用 得到飛速發(fā)展。
一般電流型同步整流驅(qū)動是通過采樣流過同步整流管的電流來獲得驅(qū)動信 號。當(dāng)檢測到有電流流過同步整流管的體二極管時，產(chǎn)生同步整流管的驅(qū)動信號， 在電流下降到接近零時，同步整流管關(guān)斷，使電流不能從同步管的漏極流向源極。 這種工作方式下，同步整流管和二極管一樣只能單向?qū)ǎ蓱?yīng)用在各類變換器 拓?fù)潆娐分?，因此電流?qū)動同步整流器是十分有發(fā)展前景的。但現(xiàn)有電流驅(qū)動同 步整流技術(shù)功率損耗大，電路復(fù)雜工作頻率低，不易于控制等，影響了它的應(yīng)用。
在現(xiàn)有技術(shù)中，如圖1所示為具有能量回饋電流控制同步整流驅(qū)動電路(US. Patent N0.6597587 Bl，On Jul,22,2003)，需要通過高頻電流互感器采樣變壓器副 邊繞組中的電流，對于變壓器副邊采用中間抽頭的全波整流方式，需兩個電流互 感器，對每一路SR中的電流進(jìn)行采樣并獲得驅(qū)動信號。因此互感器數(shù)量多，成 本高，而且PCB(印刷電路板)布線困難，變壓器輸出線太粗，加工復(fù)雜，成本高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，而提供一種高效而
且成本低廉的電流控制同步整流驅(qū)動電路。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種副邊采樣 電流控制同步整流驅(qū)動電路，包括電流采樣電路、波形轉(zhuǎn)換與整形電路、邏輯控 制與功率驅(qū)動電路，其特征在于
所述的電流采樣電路通過一個互感器采樣變壓器副邊的中心抽頭處的電流， 或者將變壓器副邊的兩個繞組共同穿過所述互感器，將變壓器副邊電流信號檢測 出來并輸出到波形轉(zhuǎn)換與整形電路；
所述的波形轉(zhuǎn)換與整形電路，將接收到的采樣電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并整 形，其輸入接電流采樣電路二次側(cè)，輸出接邏輯控制與功率驅(qū)動電路；
所述的邏輯控制與功率驅(qū)動電路，將接收到的整形后的電壓信號經(jīng)邏輯控制 分成兩路驅(qū)動信號再經(jīng)功率放大后分別驅(qū)動相應(yīng)的同步整流管；其輸入接波形轉(zhuǎn) 換與整形電路，輸出接同步整流電路。
本發(fā)明互感器采樣的方式為采樣變壓器副邊的中心抽頭處的電流，或者將變 壓器副邊的兩個繞組共同穿過一個互感器，后者相當(dāng)于兩個繞組的電流疊加。由 于中心抽頭處的電流相當(dāng)于兩個繞組中電流的疊加，因此兩個不同的電流采樣方 法對于互感器后面的波形轉(zhuǎn)換電路和驅(qū)動電路來說是一致的。
本發(fā)明的特點(diǎn)是首先電流互感器采樣變壓器副邊中心抽頭電流；其次，經(jīng) 波形變換與整形電路得到驅(qū)動電壓信號輸出(這也是本發(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn))；然后， 驅(qū)動電壓信號經(jīng)邏輯控制與功率驅(qū)動電路后驅(qū)動整流管。本發(fā)明電路相對簡單、 體積小、效率高，成本較低，實(shí)現(xiàn)容易，使用方便，是一個非常有實(shí)用價值和經(jīng) 濟(jì)效益的發(fā)明。
本發(fā)明中的中心抽頭采樣同步整流技術(shù)可以結(jié)合互感器中的能量回饋電路， 適用于各種電壓輸出的應(yīng)用場合。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
1、 采樣變壓器副邊中心抽頭的電流，因此只需要一個電流互感器，降低成 本。而且副邊大電流回路可以縮短，減小了線上損耗，提高了效率。。
2、 全波整流輸出時只需一個電流互感器，PCB板(印刷電路板)布線方便。 安裝簡單，成本低。
根據(jù)本發(fā)明，所述的波形轉(zhuǎn)換與整形電路包括二極管D1、 二極管D2、 二極
管D3、 二極管D5、 二極管D7、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R5、電阻R6和 電容C1， 二極管D1正極接二極管D2負(fù)極、互感器二次側(cè)同名端、二極管D3負(fù)極、 二極管D7負(fù)極、電阻R2和電阻R5的一端，二極管Dl負(fù)極接電源正端Vcc， 二極 管D2的正極接電阻R1和電容C1的一端，電阻R1和電容C1的另一端接互感器二次 側(cè)非同名端和二極管D5的負(fù)極，二極管D5的正極接電阻R3和電阻R6的一端以及 地，電阻R2的另一端接電阻R3的另一端和二極管D3正極，電阻R5的另一端接二 極管D7正極和電阻R6的另一端。變壓器中心抽頭的流過電流互感器ST，電流信 號檢測出然后由電阻R2、電阻R3、電阻R5、電阻R6、 二極管D3、 二極管D5、 二極管D7轉(zhuǎn)換成驅(qū)動電壓信號；二極管D1將方波驅(qū)動電壓鉗位。電容C1和電阻 Rl給互感器的提供復(fù)位電壓。
根據(jù)本發(fā)明，所述的邏輯控制與功率驅(qū)動電路包括電阻R4、電阻R7、電阻 R8、電阻R9、 二極管D4、 二極管D6、 二極管D8、 二極管D9、 N型三極管Q1、 N 型三極管Q2、 N型三極管Q3、 N型三極管Q4、 P型三極管Q5和P型三極管Q6， 二 極管D6負(fù)極接同步整流管VR2的漏極和電阻R4的一端，二極管D6正極接電阻R8 的一端、電阻R4的另一端和三極管Q2的基極，電阻R8的另一端接三極管Q2的發(fā) 射極和地，三極管Q2的集電極接二極管D4負(fù)極，二極管D4正極接三極管Q4和三 極管Q6的基極，三極管Q4的集電極接三極管Ql的集電極和電源正端Vcc,三極 管Q4的發(fā)射極接三極管Q6的發(fā)射極和同步整流管VR2的門極；二極管D9負(fù)極接 同步整流管VR1的漏極和電阻R7的一端，二極管D9正極接電阻R9的一端、電阻 R7的另一端和三極管Q3的基極，電阻R9的另一端接三極管Q3的發(fā)射極和地，三 極管Q3的集電極接二極管D8負(fù)極，二極管D8正極接三極管Q1和三極管Q5的基 極，三極管Q1的發(fā)射極接三極管Q5的發(fā)射極和同步整流管VR1的門極。二極管
由電阻R7、電阻R9、 二極管D8、 二極管D9和、三極管Q3將驅(qū)動電壓信號進(jìn) 行邏輯控制選通然后分別由三極管Q1和三極管Q6推挽功率放大后驅(qū)動同步整流 管SR1。由電阻R4、電阻R8、 二極管D4、 二極管D6和三極管Q2將驅(qū)動電壓信號 進(jìn)行邏輯控制選通然后分別由三極管Q4和三極管Q6推挽功率放大后驅(qū)動同步整 流管SR2。 D3和D7作為加速關(guān)斷時的電荷泄放回路。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中電流控制同步整流驅(qū)動電路圖。
圖2為本發(fā)明變壓器副邊中心采樣電流控制同步整流驅(qū)動電路框圖。
圖3為本發(fā)明變壓器副邊兩繞組疊加采樣電流控制同步整流驅(qū)動電路框圖。
圖4為具體實(shí)施例1中心抽頭采樣電流控制同步整流驅(qū)動電路圖。
圖5為具體實(shí)施例2中心抽頭采樣電流控制同步整流驅(qū)動電路圖(高壓輸出)。
圖6為具體實(shí)施例3中心抽頭采樣電流控制同步整流驅(qū)動電路圖(低壓壓輸出)。
圖7為具體實(shí)施例4中心抽頭采樣電流控制同步整流驅(qū)動電路圖(能量回饋 到輸出)。
具體實(shí)施例方式
參照圖2，本發(fā)明的副邊采樣電流控制同步整流驅(qū)動電路的電路框圖，包括
電流采樣電路、波形轉(zhuǎn)換與整形電路、邏輯控制與功率驅(qū)動電路
所述的電流采樣電路通過一個互感器采樣變壓器副邊的中心抽頭處的電流， 并輸出到波形轉(zhuǎn)換與整形電路；
所述的波形轉(zhuǎn)換與整形電路，將接收到的采樣電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并整 形，其輸入接電流采樣電路二次側(cè)，輸出接邏輯控制與功率驅(qū)動電路；
所述的邏輯控制與功率驅(qū)動電路，將接收到的整形后的電壓信號經(jīng)邏輯控 制分成兩路驅(qū)動信號再經(jīng)功率放大后分別驅(qū)動相應(yīng)的同步整流管；其輸入接波形 轉(zhuǎn)換與整形電路，輸出接同步整流電路。
參照圖3，本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的電路框圖，與圖2實(shí)施方式不同之處 在于互感器的采樣方式是將變壓器副邊的兩個繞組共同穿過所述互感器，從而將 變壓器副邊電流信號檢測出來并輸出到波形轉(zhuǎn)換與整形電路。由于中心抽頭處的 電流相當(dāng)于兩個繞組中電流的疊加，因此兩個不同的電流采樣方法對于互感器后 面的波形轉(zhuǎn)換電路和驅(qū)動電路來說是一致的，達(dá)到的效果也相同。
參照圖4，是在圖l框圖下的具體實(shí)施例。本實(shí)施例中電流釆樣電路由電流 互感器ST完成，其一次側(cè)繞組與變壓器原邊串聯(lián)，輸出側(cè)接波形變換與整形電 路。
所述的波形轉(zhuǎn)換與整形電路包括二極管D1、 二極管D2、 二極管D3、 二極管
D5、 二極管D7、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R5、電阻R6和電容C1， 二極 管D1正極接二極管D2負(fù)極、互感器二次側(cè)同名端、二極管D3負(fù)極、二極管D7 負(fù)極、電阻R2和電阻R5的一端，二極管Dl負(fù)極接電源正端Vcc， 二極管D2的正 極接電阻R1和電容C1的一端，電阻R1和電容C1的另一端接互感器二次側(cè)非同名 端和二極管D5的負(fù)極，二極管D5的正極接電阻R3和電阻R6的一端以及地，電阻 R2的另一端接電阻R3的另一端和二極管D3正極，電阻R5的另一端接二極管D7 正極和電阻R6的另一端。變壓器中心抽頭的流過電流互感器ST,電流信號檢測 出然后由電阻R2、電阻R3、電阻R5、電阻R6、 二極管D3、 二極管D5、 二極管 D7轉(zhuǎn)換成驅(qū)動電壓信號；二極管D1將方波驅(qū)動電壓鉗位。電容C1和電阻R1給互 感器的提供復(fù)位電壓。
根據(jù)本發(fā)明，所述的邏輯控制與功率驅(qū)動電路包括電阻R4、電阻R7、電阻 R8、電阻R9、 二極管D4、 二極管D6、 二極管D8、 二極管D9、 N型三極管Q1、 N 型三極管Q2、 N型三極管Q3、 N型三極管Q4、 P型三極管Q5和P型三極管Q6， 二 極管D6負(fù)極接同步整流管VR2的漏極和電阻R4的一端，二極管D6正極接電阻R8 的一端、電阻R4的另一端和三極管Q2的基極，電阻R8的另一端接三極管Q2的發(fā) 射極和地，三極管Q2的集電極接二極管D4負(fù)極，二極管D4正極接三極管Q4和三 極管Q6的基極，三極管Q4的集電極接三極管Ql的集電極和電源正端Vcc，三極 管Q4的發(fā)射極接三極管Q6的發(fā)射極和同步整流管VR2的門極；二極管D9負(fù)極接 同步整流管VR1的漏極和電阻R7的一端，二極管D9正極接電阻R9的一端、電阻 R7的另一端和三極管Q3的基極，電阻R9的另一端接三極管Q3的發(fā)射極和地，三 極管Q3的集電極接二極管D8負(fù)極，二極管D8正極接三極管Q1和三極管Q5的基 極，三極管Q1的發(fā)射極接三極管Q5的發(fā)射極和同步整流管VR1的門極。二極管
由電阻R7、電阻R9、 二極管D8、 二極管D9和、三極管Q3將驅(qū)動電壓信號進(jìn) 行邏輯控制選通然后分別由三極管Q1和三極管Q6推挽功率放大后驅(qū)動同步整流 管SR1。由電阻R4、電阻R8、 二極管D4、 二極管D6和三極管Q2將驅(qū)動電壓信號 進(jìn)行邏輯控制選通然后分別由三極管Q4和三極管Q6推挽功率放大后驅(qū)動同步整 流管SR2。 D3和D7作為加速關(guān)斷時的電荷泄放回路。
參照圖5，本發(fā)明的又一實(shí)施方式。與圖4實(shí)施方式不同之處在于輸出回路 中增加了電容C2和穩(wěn)壓管ZDl。本實(shí)施方式適合高電壓輸出場合(Vo大于19V)。
參照圖6，本發(fā)明的又一實(shí)施方式。與圖4實(shí)施方式不同之處在于電源正端 Vcc經(jīng)C2和穩(wěn)壓管ZD1接電路輸出正端Vo，本實(shí)施方式適合低壓輸出場合(Vo 小于5V)。
參照圖7，本發(fā)明的再一實(shí)施方式。與圖4實(shí)施方式不同之處在于，是電流 互感器中的能量完全回饋到輸出電路。
應(yīng)該理解到的是上述實(shí)施例只是對本發(fā)明的說明，而不是對本發(fā)明的限制， 任何不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種副邊采樣電流控制同步整流驅(qū)動電路，包括電流采樣電路、波形轉(zhuǎn)換與整形電路、邏輯控制與功率驅(qū)動電路，其特征在于所述的電流采樣電路通過一個互感器采樣變壓器副邊的中心抽頭處的電流，或者將變壓器副邊的兩個繞組共同穿過所述互感器，將變壓器副邊電流信號檢測出來并輸出到波形轉(zhuǎn)換與整形電路；所述的波形轉(zhuǎn)換與整形電路，將接收到的采樣電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并整形，其輸入接電流采樣電路二次側(cè)，輸出接邏輯控制與功率驅(qū)動電路；所述的邏輯控制與功率驅(qū)動電路，將接收到的整形后的電壓信號經(jīng)邏輯控制分成兩路驅(qū)動信號再經(jīng)功率放大后分別驅(qū)動相應(yīng)的同步整流管；其輸入接波形轉(zhuǎn)換與整形電路，輸出接同步整流電路。
2、 如權(quán)利要求1所述的副邊采樣電流控制同步整流驅(qū)動電路，其特征在于 所述的波形轉(zhuǎn)換與整形電路包括二極管D1、 二極管D2、 二極管D3、 二極管D5、 二極管D7、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R5、電阻R6和電容C1， 二極 管Dl正極接二極管D2負(fù)極、互感器二次側(cè)同名端、二極管D3負(fù)極、二極管 D7負(fù)極、電阻R2和電阻R5的一端，二極管D1負(fù)極接電源正端Vcc， 二極管 D2的正極接電阻Rl和電容Cl的一端，電阻Rl和電容Cl的另一端接互感器 二次側(cè)非同名端和二極管D5的負(fù)極，二極管D5的正極接電阻R3和電阻R6的 一端以及地，電阻R2的另一端接電阻R3的另一端和二極管D3正極，電阻R5 的另一端接二極管D7正極和電阻R6的另一端。
3、 如權(quán)利要汆1所述的副邊采樣電流控制同步整流驅(qū)動電路，其特征在于 所述的邏輯控制與功率驅(qū)動電路包括電阻R4、電阻R7、電阻R8、電阻R9、 二 極管D4、 二極管D6、 二極管D8、 二極管D9、 N型三極管Ql、 N型三極管Q2、 N型三極管Q3、 N型三極管Q4、 P型三極管Q5和P型三極管Q6， 二極管D6 負(fù)極接同步整流管VR2的漏極和電阻R4的一端，二極管D6正極接電阻R8的 一端、電阻R4的另一端和三極管Q2的基極，電阻R8的另一端接三極管Q2的 發(fā)射極和地，三極管Q2的集電極接二極管D4負(fù)極，二極管D4正極接三極管 Q4和三極管Q6的基極，三極管Q4的集電極接三極管Q1的集電極和電源正端Vcc，三極管Q4的發(fā)射極接三極管Q6的發(fā)射極和同步整流管VR2的門極；二 極管D9負(fù)極接同步整流管VR1的漏極和電阻R7的一端，二極管D9正極接電 阻R9的一端、電阻R7的另一端和三極管Q3的基極，電阻R9的另一端接三極 管Q3的發(fā)射極和地，三極管Q3的集電極接二極管D8負(fù)極，二極管D8正極接 三極管Ql和三極管Q5的基極，三極管Ql的發(fā)射極接三極管Q5的發(fā)射極和同 步整流管VR1的門極。
4、如權(quán)利要求1-3任何一項(xiàng)所述的副邊采樣電流控制同步整流驅(qū)動電路， 其特征在于將互感器中的能量回饋到輸出電路。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種副邊采樣電流控制同步整流驅(qū)動電路，包括電流采樣電路、波形轉(zhuǎn)換與整形電路、邏輯控制與功率驅(qū)動電路。本發(fā)明的特點(diǎn)是首先電流互感器采樣變壓器副邊中心抽頭電流；其次，經(jīng)波形變換與整形電路得到驅(qū)動電壓信號輸出；然后，驅(qū)動電壓信號經(jīng)邏輯控制與功率驅(qū)動電路后驅(qū)動整流管。本發(fā)明電路相對簡單、體積小、效率高，成本較低，實(shí)現(xiàn)容易，使用方便，是一個非常有實(shí)用價值和經(jīng)濟(jì)效益的發(fā)明。本發(fā)明中的中心抽頭采樣同步整流技術(shù)可以結(jié)合互感器中的能量回饋電路，適用于各種電壓輸出的應(yīng)用場合。
文檔編號H02M7/217GK101388611SQ200810121640
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者華桂潮, 吳新科 申請人:英飛特電子(杭州)有限公司