專(zhuān)利名稱(chēng)：一種零電流開(kāi)通和零電流關(guān)斷的同步整流控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及整流控制電路，特別是涉及一種零電流開(kāi)通和零電流關(guān)斷的同步整流控制電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有高頻整流二極管在其工作過(guò)程中有三種損耗，一是開(kāi)通損耗，二是關(guān)斷損耗，三是通態(tài)損耗。由于二極管沒(méi)有控制端，其開(kāi)通損耗和關(guān)斷損耗是固定且不可控的，而通態(tài)損耗即PN結(jié)損耗，是視其工作電壓的高低不盡相同的。在低壓大電流輸出時(shí)高頻整流二極管的PN結(jié)損耗就比較大，往往不能被人們所接受，因此，采用具有控制端、低通態(tài)電阻的MOSFET替代高頻整流二極管的同步整流電路被廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了各種不同結(jié)構(gòu)的同步整流芯片，這些芯片大多只是發(fā)揮了金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，縮略詞為 M0SFET)低通態(tài)電阻的優(yōu)勢(shì)，而忽略了 MOSFET在開(kāi)通和關(guān)斷時(shí)的損耗，即同步整流MOSFET仍然工作在硬開(kāi)關(guān)狀態(tài)，而硬開(kāi)關(guān)電路不利于工作頻率的提高，其結(jié)果輸出回路必須采用大電感、大電容濾波， 無(wú)疑這種電路拓?fù)洳焕诠β拭芏鹊奶岣?，與現(xiàn)代電子產(chǎn)品對(duì)電源的要求相悖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種零電流開(kāi)通和零電流關(guān)斷的同步整流控制電路。本發(fā)明基于同步整流MOSFET的工作環(huán)境直接影響到整個(gè)系統(tǒng)電源的質(zhì)量，而 MOSFET與整流二極管的區(qū)別是有控制端，是可控器件，就可以使同步整流MOSFET類(lèi)似脈沖寬度調(diào)制(Pulse Width Modulation，縮略詞為PWM)變換拓?fù)淅锏能涢_(kāi)關(guān)電路一樣也工作在軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即在電流未到達(dá)之前開(kāi)通、在電流結(jié)束之后再關(guān)斷，使其在工作過(guò)程中開(kāi)通、關(guān)斷的損耗為零，即實(shí)現(xiàn)零損耗開(kāi)通和零損耗關(guān)斷。本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案予以解決。這種零電流開(kāi)通和零電流關(guān)斷的同步整流控制電路，包括兩個(gè)觸發(fā)器組成的兩對(duì)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)的四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路、與所述四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路對(duì)應(yīng)連接的獨(dú)立的四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路、采樣觸發(fā)電路，以及與所述采樣觸發(fā)電路連接的驅(qū)動(dòng)與輸出電路，所述四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)QA、QB、QC、QD，所述四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路輸出延時(shí)T的驅(qū)動(dòng)信號(hào)QA-T、QB-T, QC-T, QD-T，所述四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)QA、QB的輸出端以及所述四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)QC-T、 QD-T的輸出端分別與所述采樣觸發(fā)電路的四個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)連接。這種零電流開(kāi)通和零電流關(guān)斷的同步整流控制電路的特點(diǎn)是所述采樣觸發(fā)電路由一個(gè)接成兩個(gè)R-S觸發(fā)器狀態(tài)的雙D觸發(fā)器，以及由第五電阻與第一電容、第六電阻與第二電容、第七電阻與第三電容、第八電阻與第四電容組成滿(mǎn)足觸發(fā)器邏輯的四路RC微分電路構(gòu)成；
第一電容、第二電容、第三電容、第四電容的一端分別與四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)QB的輸出端、四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)QD-T的輸出端、四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)QC-T的輸出端，以及四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)QA的輸出端連接，第一電容、第二電容、第三電容、第四電容的另一端分別與雙D觸發(fā)器的6、4、10、8腳連接；第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻的一端接地，第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻的另一端分別與雙D觸發(fā)器的6、4、10,8腳連接；雙D觸發(fā)器的3、5、7、9、11腳接地；14腳接VCC電源；本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決。所述驅(qū)動(dòng)與輸出電路是由第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一三極管、 第二三極管、第三三極管、第四三極管和驅(qū)動(dòng)變壓器構(gòu)成的橋式驅(qū)動(dòng)與隔離輸出電路；第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻的一端分別與雙D觸發(fā)器的1、2、13、12 腳連接，第一電阻的另一端與第四三極管的基極連接，第二電阻的另一端與第一三極管的基極連接，第三電阻的另一端與第二三極管的基極連接，第四電阻的另一個(gè)端與第三三極管的基極連接；第一三極管的發(fā)射極和第三三極管的發(fā)射極都與VCC電源連接，第二三極管的發(fā)射極和第四三極管的發(fā)射極都與公共地連接；驅(qū)動(dòng)變壓器初級(jí)的一端分別與第一三極管的集電極和第二三極管的集電極連接， 驅(qū)動(dòng)變壓器初級(jí)的另一端分別與第三三極管的集電極和第四三極管的集電極連接。本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下再進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決。所述橋式驅(qū)動(dòng)與隔離輸出電路的輸出拓?fù)?，包括功率變壓器、兩個(gè)同步整流管、續(xù)流電感和跨接在輸出端的輸出電容，功率變壓器的初級(jí)與主功率變換橋路的兩橋臂的中點(diǎn)連接，而兩個(gè)次級(jí)的一端分別與兩個(gè)同步整流管的S端連接，兩個(gè)次級(jí)的中心端與公共地連接，兩個(gè)同步整流管的D端與續(xù)流電感的一端連接，續(xù)流電感的另一端與電路輸出端連接，續(xù)流電感用于阻斷隔離兩個(gè)同步整流管在超前導(dǎo)通、滯后關(guān)斷時(shí)期輸出電容反向電流流過(guò)功率變壓器次級(jí)。合理調(diào)節(jié)續(xù)流電感的電感量可以使電路工作在最佳狀態(tài)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比的有益效果是本發(fā)明的電路使同步整流管真正做到了零電流開(kāi)通和零電流關(guān)斷，大大提高了系統(tǒng)電源的工作頻率和轉(zhuǎn)換效率，尤其是本電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、價(jià)格低廉、體積小，可以配合全橋移相PWM軟開(kāi)關(guān)電路廣泛用于150W以上的交流/直流、直流/直流變換器，特別適用于低壓大電流輸出的電腦電源、液晶電視機(jī)電源、大型發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，縮略詞為L(zhǎng)ED)廣告驅(qū)動(dòng)電源、電動(dòng)汽車(chē)充電器、電焊機(jī)用電源。


圖1是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的采樣觸發(fā)電路依據(jù)的波形圖；圖2是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的組成方框圖；圖3是圖2中采樣觸發(fā)電路和驅(qū)動(dòng)電路的電路圖；圖4是圖3電路的輸出拓?fù)潆娐穲D。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
并對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
一一種如圖1 3所示的零電流開(kāi)通和零電流關(guān)斷的同步整流控制電路，包括兩個(gè)觸發(fā)器組成的兩對(duì)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)的四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路1、與所述四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路對(duì)應(yīng)連接的獨(dú)立的四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路2、采樣觸發(fā)電路3，以及與所述采樣觸發(fā)電路連接的驅(qū)動(dòng)與輸出電路4，四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路1輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)QA、QB、QC、 QD,四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路2輸出延時(shí)T的驅(qū)動(dòng)信號(hào)QA-T、QB-T、QC-T、QD-T，四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路1的驅(qū)動(dòng)信號(hào)QA、QB的輸出端以及四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)QC-T、QD-T的輸出端分別與采樣觸發(fā)電路3的四個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)連接。采樣觸發(fā)電路3由一個(gè)接成兩個(gè)R-S觸發(fā)器狀態(tài)的雙D觸發(fā)器⑶4013，以及由第五電阻R5與第一電容Cl、第六電阻R6與第二電容C2、第七電阻R7與第三電容C3、第八電阻R8與第四電容C4組成滿(mǎn)足觸發(fā)器邏輯的四路RC微分電路構(gòu)成；第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4的一端分別與四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路1輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)QB的輸出端、四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路2輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào) QD-T的輸出端、四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路2輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)QC-T的輸出端，以及四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路1輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)QA的輸出端連接，第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4的另一端分別與雙D觸發(fā)器的6、4、10、8腳連接；第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8的一端接地，第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8的另一端分別與雙D觸發(fā)器的6、4、10,8腳連接；雙D觸發(fā)器的3、5、7、9、11腳接地；14腳接VCC電源；驅(qū)動(dòng)與輸出電路4是由第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第一三極管Q1、第二三極管Q2、第三三極管Q3、第四三極管Q4和驅(qū)動(dòng)變壓器Tl構(gòu)成的橋式驅(qū)動(dòng)與隔離輸出電路；第一三極管Q1、第三三極管Q3采用型號(hào)為MMBT3906的三極管，第二三極管Q2、第四三極管Q4采用型號(hào)為MMBT3904的三極管。第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4的一端分別與雙D觸發(fā)器的 1、2、13、12腳連接，第一電阻Rl的另一端與第四三極管Q4的基極連接，第二電阻R2的另一端與第一三極管Ql的基極連接，第三電阻R3的另一端與第二三極管Q2的基極連接，第四電阻R4的另一個(gè)端與第三三極管Q3的基極連接；第一三極管Ql的發(fā)射極和第三三極管Q3的發(fā)射極都與VCC電源連接，第二三極管Q2的發(fā)射極和第四三極管Q4的發(fā)射極都與公共地連接；驅(qū)動(dòng)變壓器Tl初級(jí)的一端分別與第一三極管Ql的集電極和第二三極管Q2的集電極連接，驅(qū)動(dòng)變壓器Tl初級(jí)的另一端分別與第三三極管Q3的集電極和第四三極管Q4的集電極連接，驅(qū)動(dòng)變壓器Tl的兩個(gè)次級(jí)的一端分別與同步整流管Q5、Q6的G端連接，兩次級(jí)的另一端分別與同步整流管Q5、Q6的S端相接。同步整流管Q5、Q6采用型號(hào)為IRF3205 的 MOSFET。本具體實(shí)施方式
實(shí)現(xiàn)零電流開(kāi)通和零電流關(guān)斷的設(shè)計(jì)原則如下如果要求同步整流管Q5在占空比DUTY2期間導(dǎo)通，其對(duì)應(yīng)的區(qū)間是從四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路輸出延時(shí)T的驅(qū)動(dòng)信號(hào)QB-T的上升沿到四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路輸出延時(shí)T的驅(qū)動(dòng)信號(hào)QC-T的下降沿；要使同步整流管Q5在電流未到達(dá)之前開(kāi)通，就要求采用比QB-T的上升沿超前一個(gè)死區(qū)時(shí)間T的四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)QB的上升沿作為開(kāi)通信號(hào)；同理，要使同步整流管Q5在電流結(jié)束之后再關(guān)斷，就要求采用比四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路輸出延時(shí)T的驅(qū)動(dòng)信號(hào)QC-T的下降沿滯后了一個(gè)死區(qū)時(shí)間T的四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路輸出延時(shí)T的驅(qū)動(dòng)信號(hào)QD-T的上升沿作為關(guān)斷信號(hào)；以此類(lèi)推， 如果要求同步整流管Q6在占空比DUTYl期間導(dǎo)通，其對(duì)應(yīng)的區(qū)間是從四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路輸出延時(shí)T的驅(qū)動(dòng)信號(hào)QA-T的上升沿到四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路輸出延時(shí)T的驅(qū)動(dòng)信號(hào)QD-T的下降沿；要使同步整流管Q6在電流未到達(dá)之前開(kāi)通，就要求采用比QA-T 的上升沿超前一個(gè)死區(qū)時(shí)間T的四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)QA的上升沿作為開(kāi)通信號(hào)；同理，要使同步整流管Q6在電流結(jié)束之后再關(guān)斷，就要求采用比四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路輸出延時(shí)T的驅(qū)動(dòng)信號(hào)QD-T的下降沿滯后了一個(gè)死區(qū)時(shí)間T的四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路輸出延時(shí)T的驅(qū)動(dòng)信號(hào)QC-T的上升沿作為關(guān)斷信號(hào)；這樣同步整流控制信號(hào)SRl、SR2就比占空比DUTYl、占空比DUTY2正好前后都多一個(gè)死區(qū)時(shí)間T，使同步整流管Q5、Q6在電流未到達(dá)之前開(kāi)通、電流結(jié)束之后再關(guān)斷。
具體實(shí)施方式
二一種零電流開(kāi)通和零電流關(guān)斷的同步整流控制電路，基本組成同具體實(shí)施方式
一，區(qū)別在于橋式驅(qū)動(dòng)與隔離輸出電路4的輸出拓?fù)潆娐啡鐖D4所示，其包括功率變壓器 T2、兩個(gè)同步整流管Q5、Q6、續(xù)流電感Ll和跨接在輸出端的輸出電容C5，功率變壓器T2的初級(jí)端Npri與主功率變換橋路的兩橋臂的中點(diǎn)連接，而兩個(gè)次級(jí)的一端分別與兩個(gè)同步整流管Q5、Q6的S端連接，兩個(gè)次級(jí)的中心端與公共地連接，兩個(gè)同步整流管Q5、Q6的D端與續(xù)流電感Ll的一端連接，續(xù)流電感Ll的另一端與電路輸出端連接，續(xù)流電感Ll用于阻斷隔離兩個(gè)同步整流管Q5、Q6在超前導(dǎo)通、滯后關(guān)斷時(shí)期輸出電容反向電流流過(guò)功率變壓器T2次級(jí)。合理調(diào)節(jié)續(xù)流電感的電感量可以使電路工作在最佳狀態(tài)。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書(shū)確定的專(zhuān)利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種零電流開(kāi)通和零電流關(guān)斷的同步整流控制電路，包括兩個(gè)觸發(fā)器組成的兩對(duì)互補(bǔ)對(duì)稱(chēng)的四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路、與所述四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路對(duì)應(yīng)連接的獨(dú)立的四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路、采樣觸發(fā)電路，以及與所述采樣觸發(fā)電路連接的驅(qū)動(dòng)與輸出電路，所述四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)QA、QB、QC、QD，所述四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路輸出延時(shí)T的驅(qū)動(dòng)信號(hào)QA-T、QB-T, QC-T, QD-T，所述四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)QA、QB的輸出端以及所述四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)QC-T、QD-T 的輸出端分別與所述采樣觸發(fā)電路的四個(gè)輸入端對(duì)應(yīng)連接，其特征在于所述采樣觸發(fā)電路由一接成兩個(gè)R-S觸發(fā)器狀態(tài)的雙D觸發(fā)器，以及由第五電阻與第一電容、第六電阻與第二電容、第七電阻與第三電容、第八電阻與第四電容組成滿(mǎn)足觸發(fā)器邏輯的四路RC微分電路構(gòu)成，第一電容、第二電容、第三電容、第四電容的一端分別與四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)QB的輸出端、四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)QD-T的輸出端、四路有死區(qū)間隔的延時(shí)電路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)QC-T的輸出端，以及四路無(wú)死區(qū)間隔的輸出電路輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)QA的輸出端連接，第一電容、第二電容、第三電容、第四電容的另一端分別與雙D觸發(fā)器的6、4、10、8腳連接，第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻的一端接地，第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻的另一端分別與雙D觸發(fā)器的 6、4、10、8腳連接，雙D觸發(fā)器的3、5、7、9、11腳接地；14腳接VCC電源。
2.如權(quán)利要求1所述的零電流開(kāi)通和零電流關(guān)斷的同步整流控制電路，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)與輸出電路是由第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一三極管、第二三極管、第三三極管、第四三極管和驅(qū)動(dòng)變壓器構(gòu)成的橋式驅(qū)動(dòng)與隔離輸出電路，第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻的一端分別與雙D觸發(fā)器的1、2、13、12腳連接，第一電阻的另一端與第四三極管的基極連接，第二電阻的另一端與第一三極管的基極連接，第三電阻的另一端與第二三極管的基極連接，第四電阻的另一個(gè)端與第三三極管的基極連接， 第一三極管的發(fā)射極和第三三極管的發(fā)射極都與VCC電源連接，第二三極管的發(fā)射極和第四三極管的發(fā)射極都與公共地連接，驅(qū)動(dòng)變壓器初級(jí)的一端分別與第一三極管的集電極和第二三極管的集電極連接，驅(qū)動(dòng)變壓器初級(jí)的另一端分別與第三三極管的集電極和第四三極管的集電極連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的零電流開(kāi)通和零電流關(guān)斷的同步整流控制電路，其特征在于所述橋式驅(qū)動(dòng)與隔離輸出電路的輸出拓?fù)?，包括功率變壓器、兩個(gè)同步整流管、續(xù)流電感和跨接在輸出端的輸出電容，功率變壓器的初級(jí)與主功率變換橋路的兩橋臂的中點(diǎn)連接，而兩個(gè)次級(jí)的一端分別與兩個(gè)同步整流管的S端連接，兩個(gè)次級(jí)的中心端與公共地連接，兩個(gè)同步整流管的D端與續(xù)流電感的一端連接，續(xù)流電感的另一端與電路輸出端連接， 續(xù)流電感用于阻斷隔離兩個(gè)同步整流管在超前導(dǎo)通、滯后關(guān)斷時(shí)期輸出電容反向電流流過(guò)功率變壓器次級(jí)。
全文摘要
一種零電流開(kāi)通和零電流關(guān)斷的同步整流控制電路，其采樣觸發(fā)電路由一接成兩個(gè)R-S觸發(fā)器狀態(tài)的雙D觸發(fā)器，以及由第五電阻與第一電容、第六電阻與第二電容、第七電阻與第三電容、第八電阻與第四電容組成滿(mǎn)足觸發(fā)器邏輯的四路RC微分電路構(gòu)成；驅(qū)動(dòng)與輸出電路是由第一～四電阻、第一～四三極管和脈沖變壓器構(gòu)成的橋式驅(qū)動(dòng)與隔離輸出電路。本發(fā)明的電路大大提高了系統(tǒng)電源的工作頻率和轉(zhuǎn)換效率，尤其是本電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、價(jià)格低廉、體積小，可以配合全橋移相PWM軟開(kāi)關(guān)電路廣泛用于150W以上的交流/直流、直流/直流變換器，特別適用于低壓大電流輸出的電腦電源、液晶電視機(jī)電源、大型LED廣告屏驅(qū)動(dòng)電源、電動(dòng)汽車(chē)充電器、電焊機(jī)用電源。
文檔編號(hào)H02M1/36GK102497092SQ20111040805
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者顧選祥 申請(qǐng)人:顧選祥