專利名稱：一種自驅動同步降壓轉換器電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及同步降壓轉換器電路，尤其涉及一種高頻DC/DC轉換器中具有半橋配置形式的半導體開關，并由互補驅動信號控制的自驅動同步降壓轉換器電路。
背景技術：
目前，電源轉換器的使用越來越普遍，為了獲得更低的輸出電壓、更高的電流、更快的瞬態(tài)響應，設計師開始采用同步整流技術?，F(xiàn)有的同步降壓轉換器電路的電路圖如圖1所示，與傳統(tǒng)的降壓轉換器相比，同步降壓轉換器用可控的MOS管取代續(xù)流二極管，利用MOS管的低導通電阻和快速開關特性， 在功率較大的應用中，可以獲得更低的輸出電壓，更高的效率和更快的瞬態(tài)響應。如圖1所示，同步降壓轉換器通常使用專門的驅動芯片來控制高邊和低邊兩個 MOS管，工作過程如下
同步降壓轉換器的輸入端供電之后，控制芯片和驅動芯片啟動工作，由控制芯片發(fā)出主控脈沖信號給驅動芯片，驅動芯片又分別向功率MOS管Ml和M2施加兩組互補的柵極驅動脈沖。當功率MOS管Ml導通時，功率MOS管M2關閉，這時主功率從功率MOS管Ml流入， 經(jīng)過濾波電感L和濾波電容C后傳遞到負載電阻R，在此過程中，電感L和電容C都被充電。 當功率MOS管Ml關閉時，功率MOS管M2導通，此時電感L中儲存的能量經(jīng)由功率MOS管 M2，濾波電容C以及負載電阻R得到釋放。如果電路工作在斷續(xù)模式下，那么，電感L還會反相續(xù)流。因此，這種同步降壓轉換器電路中每個功率MOS管都要有專門的驅動器件驅動它們工作，可以是單獨的高邊驅動芯片和低邊驅動芯片，也可以是兩者集成在一起的驅動芯片，導致電路較為復雜，元器件數(shù)量較多，成本較高。

發(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明提供了一種自驅動同步降壓轉換器電路。本發(fā)明提供了一種自驅動同步降壓轉換器電路，包括用于接收輸入電壓的輸入端口、主功率MOS管Ml、續(xù)流MOS管M2、驅動所述主功率MOS管Ml的高邊驅動芯片、濾波電容 C和濾波電感L，其中，所述濾波電感L包括兩組線圈，其中一組線圈為具有1、2端的主拓撲輸出濾波電感線圈，另一組線圈為具有3、4端的續(xù)流MOS管驅動線圈，所述主拓撲輸出濾波電感線圈與所述續(xù)流MOS管驅動線圈相互耦合，所述濾波電感L的1、3端為同名端，所述主功率MOS管Ml的漏極與所述輸入端口連接，所述主功率MOS管Ml的源極與所述濾波電感 L的1端連接，所述濾波電感L的2端與所述濾波電容C的一端連接，所述濾波電容C的另一端接地，所述續(xù)流MOS管M2的漏極與所述濾波電感L的1端連接，所述續(xù)流MOS管M2的源極接地，所述續(xù)流MOS管M2的源極與所述濾波電感L的3端連接，所述續(xù)流MOS管M2的柵極與所述濾波電感L的4端連接。作為本發(fā)明的進一步改進，所述續(xù)流MOS管M2的源極與所述濾波電感L的3端之間串聯(lián)有電感Ladd，所述電感Ladd用于避免所述主功率MOS管Ml、續(xù)流MOS管M2瞬間導通。作為本發(fā)明的進一步改進，所述電感Ladd的一端與所述續(xù)流MOS管M2的源極連接， 另一端與所述主功率MOS管Ml與所述濾波電感L的1端的交點連接。作為本發(fā)明的進一步改進，所述濾波電容C并聯(lián)有負載電阻R。作為本發(fā)明的進一步改進，所述高邊驅動芯片的TG端與所述主功率MOS管Ml的柵極連接，所述高邊驅動芯片的TS端與所述主功率MOS管Ml的源極連接。本發(fā)明的有益效果是通過上述方案，省去了低邊驅動芯片，可通過濾波電感的續(xù)流MOS管驅動線圈來輔助驅動續(xù)流MOS管，簡化了電路，降低了成本。


圖1是現(xiàn)有的同步降壓轉換器電路的電路圖2是本發(fā)明一種自驅動同步降壓轉換器電路的電路圖3是本發(fā)明所述自驅動同步降壓轉換器電路的主功率MOS管Ml導通時拓撲工作示意圖4是本發(fā)明所述自驅動同步降壓轉換器電路的電感正向續(xù)流時的工作示意圖； 圖5是本發(fā)明所述自驅動同步降壓轉換器電路的電感反向續(xù)流時的工作示意圖； 圖6是本發(fā)明所述自驅動同步降壓轉換器電路的主功率MOS管Ml和續(xù)流MOS管M2的驅動信號波形圖。
具體實施例方式下面結合

及具體實施方式
對本發(fā)明進一步說明。如圖2所示，一種自驅動同步降壓轉換器電路，包括用于接收DC輸入電壓的輸入端口、用于提供經(jīng)調解的DC輸出電壓的輸出端口、主功率MOS管Ml、續(xù)流MOS管M2、驅動所述主功率MOS管Ml的高邊驅動芯片、濾波電容C和濾波電感L，其其中，所述濾波電感L包括兩組線圈，其中一組線圈為具有1、2端的主拓撲輸出濾波電感線圈，另一組線圈為具有 3、4端的續(xù)流MOS管驅動線圈，所述主拓撲輸出濾波電感線圈與所述續(xù)流MOS管驅動線圈相互耦合，所述濾波電感L的1、3端為同名端，所述主功率MOS管Ml的漏極與所述輸入端口連接，所述主功率MOS管Ml的源極與所述濾波電感L的1端連接，所述濾波電感L的2端與所述濾波電容C的一端連接，所述濾波電容C的另一端接地，所述續(xù)流MOS管M2的漏極與所述濾波電感L的1端連接，所述續(xù)流MOS管M2的源極接地，所述續(xù)流MOS管M2的源極與所述濾波電感L的3端連接，所述續(xù)流MOS管M2的柵極與所述濾波電感L的4端連接。如圖2所示，所述續(xù)流MOS管M2的源極與所述濾波電感L的3端之間串聯(lián)有電感 Ladd，所述電感Ladd用于避免所述主功率MOS管Ml、續(xù)流MOS管M2瞬間導通。其中，所述電感Ladd為小感值電感。如圖2所示，所述電感Ladd的一端與所述續(xù)流MOS管M2的源極連接，另一端與所述主功率MOS管Ml與所述濾波電感L的1端的交點連接。如圖2所示，所述濾波電容C并聯(lián)有負載電阻R。如圖2所示，所述高邊驅動芯片的TG端與所述主功率MOS管Ml的柵極連接，所述高邊驅動芯片的TS端與所述主功率MOS管Ml的源極連接。
本發(fā)明提供的一種自驅動同步降壓轉換器電路的工作原理為
1、當高邊驅動芯片驅動主功率MOS管Ml導通后，如圖3所示，濾波電感L的主拓撲輸出濾波電感線圈1端感應出正電壓，根據(jù)同名端的電壓關系，濾波電感L的續(xù)流MOS管驅動線圈的3端也感應出正電壓，濾波電感L的續(xù)流MOS管驅動線圈的4端感應出負電壓，濾波電感L的續(xù)流MOS管驅動線圈會使續(xù)流MOS管M2的柵極承受負電壓，從而將續(xù)流MOS管M2
關閉，輸入直流電平就依次經(jīng)由主功率MOS管Ml、濾波電感L、濾波電容C傳送到負載電阻 R；
2、當高邊驅動芯片驅動主功率MOS管Ml關閉后，如圖4所示，續(xù)流電感L的1端感應出負電壓，根據(jù)同名端的電壓關系，濾波電感L的續(xù)流MOS管驅動線圈的3端也感應出負電壓，濾波電感L的續(xù)流MOS管驅動線圈的4端感應出正電壓。濾波電感L的續(xù)流MOS管驅動線圈會使續(xù)流MOS管M2的柵極承受正向電壓，從而使續(xù)流MOS管M2導通，濾波電感L就依次通過濾波電容C、負載電阻R、續(xù)流MOS管M2和電感Ladd完成續(xù)流；
3、如果負載較輕，電感電流斷續(xù)工作，如圖5所示，那么續(xù)流電感反方向續(xù)流，濾波電感L的2端仍然感應出正電壓，1端感應出負電壓，濾波電感L的續(xù)流MOS管驅動線圈的3 端仍然感應出負電壓，濾波電感L的續(xù)流MOS管驅動線圈的4端感應出正電壓，續(xù)流MOS管 M2的柵極承受正向電壓，續(xù)流MOS管M2仍然導通，為電感的反向續(xù)流提供通路。綜上所述，可知主功率MOS管Ml和續(xù)流MOS管M2的驅動信號是相反的，如圖6所示，這樣才能保證電路正常工作。但是可能會出現(xiàn)這樣的情況，當續(xù)流MOS管M2續(xù)流導通時，濾波電感L的1端為負電壓，2端為正電壓。如果控制主功率MOS管Ml突然導通，這時濾波電感L的1端還沒有迅速感應到正電壓，無法立刻關掉續(xù)流MOS管M2，從而造成主功率 MOS管Ml、續(xù)流MOS管M2同時導通，造成輸入端口短路。為了避免這種現(xiàn)象，需要在續(xù)流MOS管M2的漏極串聯(lián)一個小電感值的電感Ladd，通過電感Ladd對電流的瞬間阻礙，使得主功率MOS管Ml和續(xù)流MOS管M2不會立刻直通，為濾波電感L感應電壓的變化留出時間，從而保證續(xù)流MOS管M2可靠關斷。本發(fā)明提供的一種自驅動同步降壓轉換器電路，與傳統(tǒng)同步降壓轉換器電路相比，具有電路結構簡單、效率高、成本低的優(yōu)點。以上內容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種自驅動同步降壓轉換器電路，其特征在于包括用于接收輸入電壓的輸入端口、主功率MOS管Ml、續(xù)流MOS管M2、驅動所述主功率MOS管Ml的高邊驅動芯片、濾波電容 C和濾波電感L，其中，所述濾波電感L包括兩組線圈，其中一組線圈為具有1、2端的主拓撲輸出濾波電感線圈，另一組線圈為具有3、4端的續(xù)流MOS管驅動線圈，所述主拓撲輸出濾波電感線圈與所述續(xù)流MOS管驅動線圈相互耦合，所述濾波電感L的1、3端為同名端，所述主功率MOS管Ml的漏極與所述輸入端口連接，所述主功率MOS管Ml的源極與所述濾波電感 L的1端連接，所述濾波電感L的2端與所述濾波電容C的一端連接，所述濾波電容C的另一端接地，所述續(xù)流MOS管M2的漏極與所述濾波電感L的1端連接，所述續(xù)流MOS管M2的源極接地，所述續(xù)流MOS管M2的源極與所述濾波電感L的3端連接，所述續(xù)流MOS管M2的柵極與所述濾波電感L的4端連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的自驅動同步降壓轉換器電路，其特征在于所述續(xù)流MOS管 M2的源極與所述濾波電感L的3端之間串聯(lián)有電感Ladd，所述電感Ladd用于避免所述主功率 MOS管Ml、續(xù)流MOS管M2瞬間導通。
3.根據(jù)權利要求2所述的自驅動同步降壓轉換器電路，其特征在于所述電感Ladd的一端與所述續(xù)流MOS管M2的源極連接，另一端與所述主功率MOS管Ml與所述濾波電感L的 1端的交點連接。
4.根據(jù)權利要求1所述的自驅動同步降壓轉換器電路，其特征在于所述濾波電容C 并聯(lián)有負載電阻R。
5.根據(jù)權利要求1所述的自驅動同步降壓轉換器電路，其特征在于所述高邊驅動芯片的TG端與所述主功率MOS管Ml的柵極連接，所述高邊驅動芯片的TS端與所述主功率 MOS管Ml的源極連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種自驅動同步降壓轉換器電路，包括輸入端口、主功率MOS管M1、續(xù)流MOS管M2、濾波電容C和濾波電感L，濾波電感L包括相互耦合的主拓撲輸出濾波電感線圈和續(xù)流MOS管驅動線圈，濾波電感L的1、3端為同名端，主功率MOS管M1的漏極與輸入端口連接，主功率MOS管M1的源極與濾波電感L的1端連接，濾波電感L的2端與濾波電容C的一端連接，濾波電容C的另一端接地，續(xù)流MOS管M2的漏極與濾波電感L的1端連接，續(xù)流MOS管M2的源極接地，續(xù)流MOS管M2的源極、柵極分別與所述濾波電感L的3、4端連接。本發(fā)明的有益效果是省去了低邊驅動芯片，可通過濾波電感的續(xù)流MOS管驅動線圈來輔助驅動續(xù)流MOS管，簡化了電路，降低了成本。
文檔編號H02M3/155GK102223069SQ20111017321
公開日2011年10月19日 申請日期2011年6月25日 優(yōu)先權日2011年6月25日
發(fā)明者佟強, 張東來, 張華 , 王騫 申請人:深圳航天科技創(chuàng)新研究院