具有死區(qū)時(shí)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自驅(qū)動(dòng)同步整流電路的制作方法
【專利摘要】一種具有死區(qū)時(shí)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自驅(qū)動(dòng)同步整流電路，其包括一耦接于變壓器副邊的整流電路，整流電路包括一用于加速關(guān)斷驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O的串聯(lián)自驅(qū)動(dòng)繞組L1和L2；耦接于所述自驅(qū)動(dòng)繞組L1和L2的抽頭處和加速關(guān)斷柵極驅(qū)動(dòng)電路間的高頻通路電路；一控制所述高頻通路電路信號(hào)的單向加速電路；一峰值電壓吸收電路，其中，所述高頻通路電路的開啟時(shí)間不大于電路的死區(qū)時(shí)間。本發(fā)明通過在自驅(qū)動(dòng)整流電路中添加一高頻通路電路和單向加速通路二極管，提高了開關(guān)電源的工作效率，并且在死區(qū)時(shí)間，減小了MOS管的本體二極管的深度導(dǎo)通時(shí)間，從而降低了MOS管的溫度，提高了MOS管的使用壽命，電源工作更穩(wěn)定。
【專利說明】具有死區(qū)時(shí)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自驅(qū)動(dòng)同步整流電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高頻開關(guān)電源副邊整流電路【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種具有死區(qū)時(shí)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自驅(qū)動(dòng)同步整流電路。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著節(jié)能環(huán)保理念在全世界范圍推廣，節(jié)能減排逐漸深入人心。一方面，需要大力開發(fā)綠色環(huán)保的新能源，另一方面就是減少現(xiàn)有能源的損耗，提高能源的利用效率。如高頻開關(guān)電源設(shè)計(jì)領(lǐng)域，電源的副邊同步整流技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，例如反激電路，正激電路的同步整流等。但是對于具有死區(qū)時(shí)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電路(如半橋電路，推挽電路，全橋電路)中，由于主功率電路的死區(qū)時(shí)間的存在，副邊的同步整流技術(shù)的在死區(qū)時(shí)間的失效，導(dǎo)致MOS管的本體二極管參與整流電路，從而使整個(gè)開關(guān)電源的效率降低了很多。如附圖1所示的，我們以半橋電路的同步整流電路為例，圖中省略了變壓器的主邊控制電路部分，當(dāng)主邊導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)，同步整流的開關(guān)管Q8，Q3也相應(yīng)的導(dǎo)通或關(guān)斷，當(dāng)主邊導(dǎo)通和或關(guān)斷時(shí)，為了避免相互串聯(lián)的開關(guān)管同時(shí)開啟或關(guān)斷，這是因?yàn)?，三極管等開關(guān)管在開啟或關(guān)閉時(shí)需要一定的時(shí)間，即不能毫無延遲的瞬變，因此需要人為的進(jìn)過一個(gè)延時(shí)控制，從而避免同時(shí)開啟導(dǎo)致短路，損壞設(shè)備或電路的情況。此時(shí)產(chǎn)生死區(qū)時(shí)間，這時(shí)Q8，Q3的體二極管來完成整流的工作，這時(shí)體二極管的損耗我們可以按下公式來計(jì)算:
[0003]PD1de =^-X V0 Xtoday Xfs
[0004]其中，Pmjt為輸出功率，Votjt為輸出電壓，Vd主體二極管的正向壓降,fs為開關(guān)頻率。
[0005]從上面的公式我們可以看出，體二極管的正向壓降，死區(qū)時(shí)間tDelay，電源的開關(guān)頻率我們都可以盡最大的可能減小，但輸出功率，輸出電壓這是由用戶決定的，我們無法選擇。這樣如果輸出的功率越大，MOS管的體二極管的損耗也越大，當(dāng)輸出的功率大到一定的程度，同時(shí)輸出電壓Vout低到一定的程度，體二極管的損耗也就加大，其效率就會(huì)下降，特別是對于一些低壓大電流的大功率開關(guān)電源，這種自驅(qū)的同步整流電路根本無法實(shí)現(xiàn)同步整流電路的高效率的目的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種具有死區(qū)時(shí)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自驅(qū)動(dòng)同步整流電路，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中帶死區(qū)時(shí)間的高頻開關(guān)電源副邊同步整流效率低的問題。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所提出的技術(shù)方案為:
[0008]本發(fā)明的一種具有死區(qū)時(shí)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自驅(qū)動(dòng)同步整流電路，其包括一耦接于變壓器副邊的整流電路，其中所述整流電路包括:一用于加速關(guān)斷的驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O的串聯(lián)自驅(qū)動(dòng)繞組LI和L2 ;耦接于所述自驅(qū)動(dòng)繞組LI和L2的中心抽頭處和加速關(guān)斷的柵極驅(qū)動(dòng)電路間的高頻通路電路，所述的高頻通路電路包括:一電阻R04，所述的電阻R04兩端并聯(lián)有一電容C08，所述的電阻R04和電容C08共同組成RC網(wǎng)絡(luò)；一控制所述高頻通路電路信號(hào)的單向加速電路；一峰值電壓吸收電路，所述的峰值電壓吸收電路耦接于自驅(qū)動(dòng)繞組兩端，其中，所述高頻通路電路的開啟時(shí)間不大于電路的死區(qū)時(shí)間。
[0009]其中，其主要應(yīng)運(yùn)于主功率拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)為半橋整流電路，推挽電路或全橋電路的二次側(cè)的整流電路。
[0010]其中，所述的整流電路包括:串聯(lián)的兩個(gè)自驅(qū)動(dòng)繞組LI和L2，同步整流的MOS管Q3，Q4 ;三極管Q9，Q10，單向加速二極管Dll, D12，D3，D4 ;電阻R03和R06 ;其中，所述自驅(qū)動(dòng)繞組LI的一端連接于所述二極管D12的正極，所述二極管D12的負(fù)極分別連接于所述MOS管Q3的G極和所述三極管Q9的發(fā)射極，MOS管Q3的D極連接于變壓器副邊的一端；所述自驅(qū)動(dòng)繞組L2的一端連接于所述二極管Dll的正極，二極管Dll的負(fù)極分別連接于所述MOS管Q4的G極和三極管QlO的發(fā)射極，MOS管Q4的D極連接于變壓器副邊的另外一端；所述的三極管Q9和QlO的集電極直接連接之后連接于自驅(qū)動(dòng)繞組線圈L1，L2之間的節(jié)點(diǎn)，并且所述MOS管Q3和Q4的S極直接連接后也連接于自驅(qū)動(dòng)繞組線圈LI，L2之間的節(jié)點(diǎn)；其中所述三極管Q9的基極串聯(lián)一電阻R06之后連接于二極管D12的正極，所述三極管QlO的基極串聯(lián)一電阻R03之后連接于二極管Dll的正極，組成加速關(guān)斷的柵極驅(qū)動(dòng)電路。
[0011]其中，所述的單向加速電路包括連接于所述電阻R05和R06之間結(jié)點(diǎn)與電阻R04和電容C08之間結(jié)點(diǎn)的一二極管D3，以及連接于所述電容ClO和電阻R03之間結(jié)點(diǎn)與電阻R04和電容C08之間結(jié)點(diǎn)的二極管D4。
[0012]其中，所述的峰值電壓吸收電路包括一串聯(lián)的電阻R05和電容C10，峰值電壓吸收電路跨接于所述自驅(qū)動(dòng)繞組線圈LI和L2兩端。
[0013]其中，所述的三極管Q9和QlO為PNP管，所述的三極管Q3和Q4為MOS管。
[0014]其中，在于所述的高頻通路的開啟時(shí)間為RC。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種具有死區(qū)時(shí)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自驅(qū)動(dòng)同步整流電路，通過在整流電路中的自驅(qū)動(dòng)繞組中添加一高頻通路,單向?qū)铀俣O管D3，D4電路，自驅(qū)動(dòng)繞組的干擾吸收電路，從而提高了開關(guān)電源的工作效率，并且在死區(qū)時(shí)間，減小MOS管的本體二極管的深度參入導(dǎo)通需求，降低了 MOS的溫度，減小了 MOS在導(dǎo)通時(shí)的Rds,從而也就減小了 MOS管的導(dǎo)通損耗，從而提高了 MOS管的使用壽命，電源工作更穩(wěn)定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為現(xiàn)有的一種自驅(qū)動(dòng)同步整流電路的開關(guān)電源整流電路部分電路圖；
[0017]圖2為本發(fā)明的一種具有死區(qū)時(shí)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自驅(qū)動(dòng)同步整流電路的整流部分電路圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]以下參考附圖，對本發(fā)明予以進(jìn)一步地詳盡闡述。
[0019]請參閱圖2，本發(fā)明具有死區(qū)時(shí)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自驅(qū)動(dòng)同步整流電路，其包括一跨接于變壓器副邊的自驅(qū)動(dòng)繞組LI和L2 ;—整流電路，所述的同步整流電路跨接于所述變壓器副邊的兩端，更具體的，所述的同步整流電路連接于所述自驅(qū)動(dòng)繞組LI和L2的抽頭的兩端；一用于在電路處于死區(qū)時(shí)間時(shí)繼續(xù)導(dǎo)通的聞?lì)l通路電路，所述的聞?lì)l通路電路I禹接于所述的整流電路，該高頻通路電路包括:一電阻R04，所述的電阻R04兩端并聯(lián)有一電容C08，所述的電阻R04和與其并聯(lián)的電容C08組成一個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)；一峰值電壓吸收電路，所述的峰值電壓吸收電路耦接于所述串聯(lián)的自驅(qū)動(dòng)繞組兩端，并且所述高頻通路電路的開啟時(shí)間不大于電路的死區(qū)時(shí)間。其中，所述兩個(gè)串聯(lián)的自驅(qū)動(dòng)繞組線圈LI和L2分別通過電磁感應(yīng)驅(qū)動(dòng)整流電路的單邊橋。
[0020]更進(jìn)一步的，所述的整流電路用于主功率電路拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)為半橋電路，推挽電路或全橋電路的高頻開關(guān)電源的二次側(cè)的整流電路。
[0021]詳細(xì)的，所述的整流電路包括:串聯(lián)的兩個(gè)自驅(qū)動(dòng)繞組線圈LI和L2，三極管Q9，QlO ;M0S管Q3，Q4 ;二極管Dll，D12，D3，D4 ;電阻R03和R06 ;其中，所述的自驅(qū)動(dòng)繞組線圈LI的一端連接于所述二極管D12的正極，所述二極管D12的負(fù)極分別連接于所述MOS管Q3的G極和所述三極管Q9的發(fā)射極，所述MOS管Q3的D極連接于變壓器副邊的一端；所述自驅(qū)動(dòng)繞組線圈L2的一端連接于所述二極管Dll的正極，二極管Dll的負(fù)極分別連接于所述MOS管Q4的G極和三極管QlO的發(fā)射極，三極管Q4的D極連接于變壓器副邊的另外一端；所述的三極管Q9和QlO的集電極直接連接之后連接于感應(yīng)線圈LI，L2之間的節(jié)點(diǎn)，并且所述MOS管Q3和Q4的S極直接連接后也連接于自驅(qū)動(dòng)繞組線圈LI，L2之間的節(jié)點(diǎn)；其中所述三極管Q9的基極串聯(lián)一電阻R06之后連接于二極管D12的正極，所述三極管QlO的基極串聯(lián)一電阻R03之后連接于二極管Dll的正極，加速單向二極管D3，D4分別連接于高頻RC通路和同步整流MOS管的電路之中。其中，所述的三極管Q9和QlO為PNP管，在本實(shí)施例中，三極管Q9和QlO的型號(hào)為:2N2907。所述的MOS管Q3和Q4其型號(hào)為:IRFP460LC。所述二極管D3和D4的型號(hào)為:1N5819。
[0022]其中，所述的峰值電壓吸收電路包括一串聯(lián)的電阻R05和電容C1，峰值電壓吸收電路跨接于所述自驅(qū)動(dòng)繞組線圈LI和L2兩端。
[0023]其中，接于所述電阻R05和R06之間結(jié)點(diǎn)與電阻R04和電容C08之間結(jié)點(diǎn)的一二極管D3，以及連接于所述電容ClO和電阻R03之間結(jié)點(diǎn)與電阻R04和電容C08之間結(jié)點(diǎn)的二極管D4共同組成一控制所述高頻通路電路信號(hào)的單向加速電路。
[0024]更詳細(xì)的，所述的高頻通路電路電阻R04和和電容C08之間的一節(jié)點(diǎn)分別連接一二極管D3正極之后連接于二極管D12的正極和另一二極管D4的正極之后連接于二極管Dll的正極，相互并聯(lián)的電阻R04和電容C08之間的另外一個(gè)節(jié)點(diǎn)通過導(dǎo)線直接連接于所述自驅(qū)動(dòng)繞組線圈LI和L2之間的節(jié)點(diǎn)。所述的電阻R04的大小為4700歐姆，所述的電容C08的大小為222皮法拉。
[0025]其中，本申請的具有死區(qū)時(shí)間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)同步整流電路的副邊輸出端各串聯(lián)有一電感線圈。
[0026]本發(fā)明的具有死區(qū)時(shí)間的主功率電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變壓器二次側(cè)的自驅(qū)動(dòng)同步整流電路的工作原理為:在本實(shí)施例中省略了變壓器主邊控制電路部分，該主控制回路部分通常是一種橋式電路，通過控制一相互串聯(lián)的三極管的開關(guān)管，通過控制芯片，當(dāng)其中一個(gè)開關(guān)管開啟時(shí)，另一開關(guān)管必須處于關(guān)斷狀態(tài)，反之亦然。但是，由于開關(guān)管自身的結(jié)構(gòu)存在一定的時(shí)間延遲，并且單純的模擬電路也很難精確控制，相互串聯(lián)的開關(guān)管能夠無縫對接完成開啟和關(guān)斷轉(zhuǎn)換，因此需要在中控制回路中，人為的設(shè)置兩開關(guān)管之間的交接時(shí)間延遲，所述時(shí)間延時(shí)即為死區(qū)時(shí)間，從而防止誤啟動(dòng)，造成用電器或電路本身的損害。當(dāng)主控制回路中設(shè)置有死區(qū)時(shí)間時(shí)，由于副邊輸出控制電路中采用變壓器，而變壓器本身存在一定的自激電壓，副邊電路不能隨著主控制回路精確的產(chǎn)生死區(qū)時(shí)間延時(shí)，此時(shí)副邊電路本身的三極管Q3和Q4被迫參入電路的導(dǎo)通，這種深入?yún)⒓拥膶?dǎo)通導(dǎo)致三極管Q3，Q4自身功耗增大，發(fā)熱增多，不斷重復(fù)的過程有可能直接導(dǎo)致三極管的損毀。
[0027]而在本申請中，同步整流繞組LI，L2為同步整流驅(qū)動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)方波，電阻R05，電容ClO組成的吸收網(wǎng)絡(luò)其主要作用是吸收由于變壓器的漏感而引起的尖峰電壓，以防止MOS管Q3，Q4的誤驅(qū)動(dòng)。當(dāng)變壓器主功率開關(guān)管(或主控制回路)由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)，主控制回路進(jìn)入死區(qū)時(shí)間，與此同時(shí)受控的副邊自驅(qū)動(dòng)繞組線圈LI，L2的電壓不能突變，繞組LI的同名端仍為10，繞組6-8的同名端為8，這時(shí)同名端8的高電位，此時(shí)由于繞組L2的6為低電壓，MOS管Q3不能導(dǎo)通，電流經(jīng)過電容⑶8，電阻R04組成的高頻通路網(wǎng)絡(luò)經(jīng)二極管D4，給MOS管Q4的G極提供高電位使其繼續(xù)開啟。開啟的時(shí)間T = Re，為了減少體二極管的導(dǎo)通時(shí)間，可以通過調(diào)節(jié)R04，C08的值來達(dá)到目的，但是這個(gè)時(shí)間不能大于死區(qū)時(shí)間，即-!^^大于等于RC，優(yōu)選的二者相等。同理，當(dāng)變壓器主功率開關(guān)管由截止變?yōu)閷?dǎo)通時(shí)，整流電路的另一單邊橋的工作原理也是一樣的，在此不予贅述。即在主邊控制電路處于死區(qū)時(shí)間時(shí)，為副邊回路構(gòu)建一條通路，從而使副邊回路繼續(xù)導(dǎo)通，從而減輕三極管Q3，Q4的體二極管導(dǎo)通造成的損害問題。
[0028]上述內(nèi)容，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用于限制本發(fā)明的實(shí)施方案，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的主要構(gòu)思和精神，可以十分方便地進(jìn)行相應(yīng)的變通或修改，故本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書所要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有死區(qū)時(shí)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自驅(qū)動(dòng)同步整流電路，其包括一耦接于變壓器副邊的整流電路，其特征在于，所述整流電路包括:一用于加速關(guān)斷驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O的串聯(lián)自驅(qū)動(dòng)繞組L1和L2 ;耦接于所述自驅(qū)動(dòng)繞組L1和L2的中心抽頭處和加速關(guān)斷柵極驅(qū)動(dòng)電路間的高頻通路電路，所述的高頻通路電路包括:一電阻R04，以及并聯(lián)于所述的電阻R04兩端的電容C08，所述的電阻R04和電容C08共同組成RC網(wǎng)絡(luò)；一控制所述高頻通路電路信號(hào)的單向加速電路；一峰值電壓吸收電路，所述的峰值電壓吸收電路耦接于自驅(qū)動(dòng)繞組兩端，其中，所述高頻通路電路的開啟時(shí)間不大于電路的死區(qū)時(shí)間。
2.如權(quán)利要求1所述的具有死區(qū)時(shí)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自驅(qū)動(dòng)同步整流電路，其特征在于，所述整流電路包括應(yīng)用于主功率拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)為半橋整流電路，推挽電路或全橋電路的二次側(cè)的整流電路。
3.如權(quán)利要求1所述的具有死區(qū)時(shí)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自驅(qū)動(dòng)同步整流電路，其特征在于，所述的整流電路包括:串聯(lián)的兩個(gè)自驅(qū)動(dòng)繞組L1和L2，同步整流的MOS管Q3，Q4 ;三極管99，010，單向加速二極管011，012，03，04;電阻1?03和R06 ;其中，所述自驅(qū)動(dòng)繞組L1的一端連接于所述二極管D12的正極，所述二極管D12的負(fù)極分別連接于所述MOS管Q3的G極和所述三極管Q9的發(fā)射極，MOS管Q3的D極連接于變壓器副邊的一端；所述自驅(qū)動(dòng)繞組L2的一端連接于所述二極管D11的正極，二極管D11的負(fù)極分別連接于所述MOS管Q4的G極和三極管Q10的發(fā)射極，MOS管Q4的D極連接于變壓器副邊的另外一端；所述的三極管Q9和Q10的集電極直接連接之后連接于自驅(qū)動(dòng)繞組線圈Ll，L2之間的節(jié)點(diǎn)，并且所述MOS管Q3和Q4的S極直接連接后也連接于自驅(qū)動(dòng)繞組線圈Ll，L2之間的節(jié)點(diǎn)；其中所述三極管Q9的基極串聯(lián)一電阻R06之后連接于二極管D12的正極，所述三極管Q10的基極串聯(lián)一電阻R03之后連接于二極管D11的正極，組成加速關(guān)斷的柵極驅(qū)動(dòng)電路。
4.如權(quán)利要求3所述的具有死區(qū)時(shí)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自驅(qū)動(dòng)同步整流電路，其特征在于，所述的單向加速電路包括連接于所述電阻R05和R06之間結(jié)點(diǎn)與電阻R04和電容C08之間結(jié)點(diǎn)的一二極管D3，以及連接于所述電容C1和電阻R03之間結(jié)點(diǎn)與電阻R04和電容C08之間結(jié)點(diǎn)的二極管D4。
5.如權(quán)利要求3所述的具有死區(qū)時(shí)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自驅(qū)動(dòng)同步整流電路，其特征在于，所述的峰值電壓吸收電路包括一串聯(lián)的電阻R05和電容C10，峰值電壓吸收電路跨接于所述自驅(qū)動(dòng)繞組線圈L1和L2兩端。
6.如權(quán)利要求3所述的具有死區(qū)時(shí)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自驅(qū)動(dòng)同步整流電路，其特征在于，所述的三極管Q9和Q10為PNP管，所述的三極管Q3和Q4為M0S管。
7.如權(quán)利要求3所述的具有死區(qū)時(shí)間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的自驅(qū)動(dòng)同步整流電路，其特征在于所述的聞?lì)l通路電路的開啟時(shí)間為RC。
【文檔編號(hào)】H02M1/32GK104283443SQ201410525699
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】王彤, 王愛軍 申請人:深圳市南華東方科技有限公司