CN102035394B

CN102035394B - 一种正激拓扑同步整流驱动电路

Info

Publication number: CN102035394B
Application number: CN2010105963303A
Authority: CN
Inventors: 金祖敏; 顾巍
Original assignee: SHENZHEN SUPLET HYBRID INTEGRATED CIRCUIT CO Ltd; BEIJING SUPLET Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN SUPLET HYBRID INTEGRATED CIRCUIT CO Ltd; BEIJING SUPLET Co Ltd
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2030-12-20
Also published as: CN102035394A

Abstract

本发明提供一种正激拓扑的同步整流驱动电路，包括连接在变压器的副边异名端和地之间的整流管Q3，以及连接在变压器的副边同名端和地之间的续流管Q2，变压器的副边同名端与电路的输出端之间连有输出电感L1；还包括变压器的辅助绕组T1B，变压器的辅助绕组T1B的异名端通过电阻R4与二极管D1的阴极、三极管VT1的集电极以及电阻R2的第一端的公共端相连，电阻R2的第二端与三极管VT1的基极以及稳压管D2的阴极相连，稳压管D2的阳极通过电阻R5接地，二极管D1的阳极与三极管VT1的发射级以及电阻R1的第一端连接，电阻R1的第二端与续流管Q2的栅极连接；变压器的辅助绕组T1B的同名端与电路的输出端连接。

Description

一种正激拓扑同步整流驱动电路

技术领域

本发明属于DC/DC电源电路领域，尤其涉及一种正激拓扑同步整流驱动电路的驱动电路。

背景技术

目前，输出低电压大电流的电源在通信领域中的应用越来越广，这就要求较高的电源转换效率。为了保持电源转换的高效率，通常采用副边的同步整流技术。

同步整流技术中的关键是驱动技术。现在使用最广的方式是自驱或绕组驱动的方式。其中电容复位的单端正激自驱同步整流拓扑因其电路简单、器件少、成本低廉而得到广泛应用，特别是在中小功率和体积受限的电源场合。在该同步整流的驱动技术中，续流管的驱动信号来自复位电容的复位电压，该复位电压的波形是抛物线型，当输入电压较高时，整个电源的占空比较小，将导致复位电压出现断续状态，进而使得续流管上的驱动电压在一个周期的后部分接近零，导致续流管的驱动不足，此时的电感的续流电流将通过续流管的体二极管，这是电源电路转换效率过低、续流管损坏的主要原因，也是影响该电源电路在应用中的可靠性的瓶颈。因此，现有技术中的同步整流驱动电路在输入电压变化范围较大时，整个电路的转换效率降低，并且容易损坏器件。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种正激拓扑同步整流驱动电路，在输入电压任意范围的变化的情况下，都能够保证整个电路较高的转换效率和器件的工作稳定性。

为实现上述目的，本发明提供一种正激拓扑的同步整流驱动电路，包括：连接在变压器T1A的副边异名端和地之间的整流管Q3，以及连接在变压器T1A的副边同名端和地之间的续流管Q2，变压器T1A的副边同名端与电路的输出端之间连有输出电感L1；所述整流管Q3和续流管Q2均是场效应管，所述整流管Q3的栅极与变压器T1A的副边同名端相连，整流管Q3的漏极与变压器T1A的副边异名端相连，整流管Q3的源极接地，所述续流管Q2的漏极与变压器T1A的副边同名端相连，所述续流管Q2的源极接地；

还包括变压器T1A的辅助绕组T1B，所述变压器T1A的辅助绕组T1B的异名端通过电阻R4与二极管D1的阴极、三极管VT1的集电极以及电阻R2的第一端的公共端相连，所述电阻R2的第二端与三极管VT1的基极以及稳压管D2的阴极相连，所述稳压管D2的阳极通过电阻R5接地，所述二极管D1的阳极与三极管VT1的发射级以及电阻R1的第一端连接，所述电阻R1的第二端与续流管Q2的栅极连接；

还包括输出电感L1的辅助电感L1A，所述辅助电感L1A的同名端与二极管D3的阳极相连，辅助电感L1A的异名端与接地，所述二极管D3的阴极与所述变压器T1A的辅助绕组T1B的同名端、以及电容C2的第一端相连，所述电容C2的第二端接地。

本发明还提供另一种正激拓扑的同步整流驱动电路，包括：连接在变压器T1A的副边异名端和地之间的整流管Q3，以及连接在变压器T1A的副边同名端和地之间的续流管Q2，变压器副边同名端与电路的输出端之间连有输出电感L1；所述整流管Q3和续流管Q2均是场效应管，所述整流管Q3和续流管Q2都是场效应管，所述整流管Q3的栅极与变压器T1A的副边同名端相连，整流管Q3的漏极与变压器T1A的副边异名端相连，整流管Q3的源极接地，所述续流管Q2的漏极与变压器T1A的副边同名端相连，所述续流管Q2的源极接地；

所述变压器T1A的辅助绕组T1B的同名端与电路的输出端连接。

本发明实施例提供的正激拓扑的同步整流驱动电路，可以完全避免原来由原来的续流管的驱动不足的问题，保证续流管在任何状态下都能够可靠导通，不论输入电压的变化范围有多大，电路工作在任何占空比的条件下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的正激拓扑的同步整流驱动电路的一个实施例的示意图；

图2是本发明提供的正激拓扑的同步整流驱动电路的另一个实施例的示意图；

图3是本发明提供的正激拓扑的同步整流驱动电路的再一个实施例的示意图；

图4是本发明提供的正激拓扑的同步整流驱动电路的再一个实施例的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明提供的正激拓扑的同步整流驱动电路的一个实施例的示意图。如图1所示，在该实施例中，同步整流驱动电路包括连接在变压器T1A的副边异名端和地之间的整流管Q3，以及连接在变压器T1A的副边同名端和地之间的续流管Q2。变压器T1A的副边同名端与电路的输出端之间连有输出电感L1。整流管Q3和续流管Q2均是场效应管，其中，整流管Q3的栅极与变压器T1A的副边同名端相连，整流管Q3的漏极与变压器T1A的副边异名端相连，整流管Q3的源极接地，整流管Q3的栅极与变压器T1A的副同名端相连；续流管Q2的漏极与变压器T1A的副边同名端相连，续流管Q2的源极接地。

上述驱动电路还包括变压器T1A的辅助绕组T1B，变压器T1A的辅助绕组T1B的异名端通过电阻R4与二极管D1的阴极、三极管VT1的集电极以及电阻R2的第一端的公共端相连。电阻R2的第二端与三极管VT1的基极以及稳压管D2的阴极相连。稳压管D2的阳极通过电阻R5接地。二极管D1的阳极与三极管VT1的发射级以及电阻R1的第一端连接。电阻R1的第二端与续流管Q2的栅极连接。

在本实施例中，上述驱动电路还包括输出电感L1的辅助电感L1A，辅助电感L1A的同名端与二极管D3的阳极相连，辅助电感L1A的异名端与接地。二极管D3的阴极与变压器T1A的辅助绕组T1B的同名端、以及电容C2的第一端相连，电容C2的第二端接地。

另外，在电路的输出端与地之间还可以接有电容C3。

在变压器T1A的原边一侧设置了复位电容C1、原边开关管Q1和放电电阻R1。

在本实施例中的同步整流驱动电路中，整流管Q3采用自驱方式，其驱动信号直接来自续流管Q2的漏极，当原边开关管Q1导通时，变压器T1A的副边同名端为正电压，该电压直接施加在整流管Q3的栅极上，使得整流管Q3导通，此时变压器T1A通过输出电感L1和整流管Q3向输出负载提供能量，并且输出电感L1的电流线性上升。

当原边开关管Q1关断时，整流管Q3关断。此时复位电容C1通过和变压器T1A的原边的励磁电感谐振实现变压器的磁复位，在此期间，复位电容C1上的复位电压上负下正，呈抛物线形状。变压器的辅助绕组T1B上的异名端为正电压，可以记为V_T1B，在图中满足上正下负。辅助绕组T1B上的异名端的电压与复位电容C1上的电压成正比例关系。输出电感的辅助绕组L1B通过二极管D3的整流，在电容C2上形成直流电压V_C2，该直流电压与整个电路的输出电压成正比例关系。变压器的辅助绕组T1B的异名端的电压V_T1B与电容C2上的直流电压V_C2叠加后，作为续流管Q2的驱动电压，可以记为V_{Q2_GS}。V_{Q2_GS}通过电阻R4和R2施加到续流管Q2的栅极上，使得续流管Q2导通，输出电缆L1的电流通过续流管Q2实现续流，输出电感L1上的电流线性下降。

当原边开关管Q1导通时，变压器辅助绕组T1B的电压V_T1B上负下正，其与电容上的电压V_C2叠加后得到一个负电压，二极管D2导通，通过电阻R2、R4和R5分压，而此时续流管Q2的栅极电容上的电荷通过二极管D1进行迅速放电，实现可靠关断。

由此可见，在复位电容C2的磁复位期间，变压器辅助绕组T1B的异名端为正，并且叠加了一个正的直流电压，使得加在续流管Q2上的整个驱动电压被提升，优选将这个提升的电压差设计成高于续流管Q2的开通电压V_{GS_th}，则可以完全避免原来由原来的续流管的驱动不足的问题，保证续流管在任何状态下都能够可靠导通，不论输入电压的变化范围有多大，电路工作在任何占空比的条件下。

需要说明的是，由于变压器的漏感和各种寄生电容的存在，通过变压器的耦合，续流管Q2的驱动高电压会产生产品电压尖峰。另外电路工作在瞬态条件下，变压器辅助绕组T1B的异名端的电压V_T1B也会产生较高的瞬态电压，而在本实施例中，如果高瞬态驱动电压通过R4、R5和R2的分压后高于稳压管D2的稳压值，则三极管VT1的基极电压将被钳位在一个固定的值上，通过三极管VT1，续流管Q2的驱动电压也被箝位在安全值内。因此可以认为，电阻R4，三极管VT1、电阻R2、电阻R5和稳压管D2构成了箝位电路。正如上文所述，该箝位电路能够有效抑制电路中的瞬态高压，保护续流管Q2，提高电路的稳定性。

另外，本发明提供的驱动电路中会在续流管Q2上产生一个负电压，由于电阻R5和稳压管D2的存在，该负电压被箝位在一个合适的值上，既能够保证续流管的可靠关断，又能够使得续流的驱动损耗控制在最小值，同时抑制续流管Q2的驱动负向高压的产生，提高电路的转换效率和可靠性。

图2示出了本发明提供的正激拓扑的同步整流驱动电路的另一个实施例的示意图。如图2所示，该实施例中的同步整流驱动电路与图1的区别仅在于变压器的原边主电路不同，即在图2中主电路采用有源箝位单端正激拓扑。具体地，主电路中设置了复位电容C1、原边开关管Q1、放电电阻R3和箝位管Q4。

图3示出了本发明提供的正激拓扑的同步整流驱动电路的再一个实施例的示意图。在图1和图2中示出的实施例中，续流管驱动信号中叠加的直流电压来自于输出电感L1，而在本实施例中，续流管驱动信号中叠加的直流电压来自输出电压。以下具体说明本实施例的具体实现。

如图3所示，该同步整流驱动电路包括连接在变压器T1A的副边异名端和地之间的整流管Q3，以及连接在变压器T1A的副边同名端和地之间的续流管Q2。变压器T1A的副边同名端与电路的输出端之间连有输出电感L1。整流管Q3和续流管Q2均是场效应管，其中，整流管Q3的栅极与变压器T1A的副边同名端相连，整流管Q3的漏极与变压器T1A的副边异名端相连，整流管Q3的源极接地，整流管Q3的栅极与变压器T1A的副同名端相连；续流管Q2的漏极与变压器T1A的副边同名端相连，续流管Q2的源极接地。

变压器T1A的辅助绕组T1B的同名端与电路的输出端连接。

图3中示出的同步整流驱动电路的工作原理与图1中的类似，只是在复位电容C2的复位期间，变压器辅助绕组T1B的异名端的电压与输出电压叠加，同样可以保证续流管在任意状态下都能够可靠导通。

图4示出了本发明提供的正激拓扑的同步整流驱动电路的另一个实施例的示意图。如图4所示，该实施例中的同步整流驱动电路与图3的区别仅在于变压器的原边主电路不同，即在图4中主电路采用有源箝位单端正激拓扑。具体地，主电路中设置了复位电容C1、原边开关管Q1、放电电阻R3和箝位管Q4。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种正激拓扑的同步整流驱动电路，其特征在于，包括：连接在变压器T1A的副边异名端和地之间的整流管Q3，以及连接在变压器T1A的副边同名端和地之间的续流管Q2，变压器T1A的副边同名端与电路的输出端之间连有输出电感L1；所述整流管Q3和续流管Q2均是场效应管，所述整流管Q3的栅极与变压器T1A的副边同名端相连，整流管Q3的漏极与变压器T1A的副边异名端相连，整流管Q3的源极接地，所述续流管Q2的漏极与变压器T1A的副边同名端相连，所述续流管Q2的源极接地；

2.一种正激拓扑的同步整流驱动电路，其特征在于，包括：连接在变压器T1A的副边异名端和地之间的整流管Q3，以及连接在变压器T1A的副边同名端和地之间的续流管Q2，变压器副边同名端与电路的输出端之间连有输出电感L1；所述整流管Q3和续流管Q2均是场效应管，所述整流管Q3的栅极与变压器T1A的副边同名端相连，整流管Q3的漏极与变压器T1A的副边异名端相连，整流管Q3的源极接地，所述续流管Q2的漏极与变压器T1A的副边同名端相连，所述续流管Q2的源极接地；

所述变压器T1A的辅助绕组T1B的同名端与电路的输出端连接。