[實(shí)用新型]單級(jí)正向同步整流驅(qū)動(dòng)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320434490.7
• 申請(qǐng)日: 2013-07-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203339981U
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬強(qiáng);白杰
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 航天長(zhǎng)峰朝陽(yáng)電源有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M7/217
• 分類(lèi)號(hào): H02M7/217
• 代理公司: 北京鼎佳達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11348
• 代理人: 侯蔚寰

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種整流驅(qū)動(dòng)電路技術(shù)，特別是一種單級(jí)正向同步整流驅(qū)動(dòng)電路。

背景技術(shù)

大部分采用通用方案的同步整流DC/DC電源變換器輸出電壓限于15V及以下。而通用同步整流技術(shù)方案又分為兩種方案，即次級(jí)自驅(qū)動(dòng)同步整流和它激控制同步整流，如圖1和圖2所示。

圖1為次級(jí)自驅(qū)動(dòng)同步整流，Q1為正向同步整流器，Q2為反向同步整流器。Q1的驅(qū)動(dòng)來(lái)自變壓器附邊的首頭，Q2的驅(qū)動(dòng)級(jí)來(lái)自變壓器附邊的尾頭，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓升高至門(mén)限時(shí)（一般為2V左右），MOS管導(dǎo)通，等效為低電阻狀態(tài)。由于變壓器附邊首尾頭電壓不會(huì)相同，所以Q1和Q2不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通，即不需要特別的設(shè)定死區(qū)時(shí)間。由于MOS管導(dǎo)通后等效為低電阻，具有很低的導(dǎo)通損耗，所以會(huì)大幅度降低損耗，提高效率。

如輸出電壓為5V，電流為40A時(shí)，輸出功率為200W，Q1和Q2的耐壓僅需要30V，而現(xiàn)在Q1和Q2的選擇可以選擇到1mΩ的MOS管，即其Q1和Q2的導(dǎo)通損耗為I2R=40A×40A×0.001Ω=1.6W。如果采用二極管的話(huà)，即使采用壓降最低的二極管，其在40A時(shí)壓降也有0.4V，那么其導(dǎo)通損耗為VA=0.4V×40A=16W。這樣可以看出，采用MOS管同步整流比采用二極管整流效率要高很多。雖然實(shí)際同步整流電路中還存在如驅(qū)動(dòng)損耗、開(kāi)關(guān)損耗等其它損耗，但也僅在0.5W-2W，比較而言同步整流效率還是明顯高出二極管整流。

上述計(jì)算僅是直流等效算法，實(shí)際計(jì)算值要更復(fù)雜，但僅為量的差別，差距不會(huì)到2倍，不影響定性結(jié)果。

可以看出自驅(qū)動(dòng)同步整流電路較簡(jiǎn)單。但是由于其驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)自變壓器附邊，而變壓器附邊電壓又和輸出電壓存在一定的比例關(guān)系，同時(shí)Q1和Q2的驅(qū)動(dòng)電壓上限有限制，故自驅(qū)動(dòng)同步整流僅適合輸出電壓為5V或5V以下的DC/DC變換器。如果輸出電壓高于5V，那么變壓器附邊感應(yīng)電壓會(huì)達(dá)到20V以上，會(huì)超出Q1和Q2的驅(qū)動(dòng)門(mén)限，導(dǎo)致Q1和Q2損壞，此時(shí)需要外加一些限壓電路進(jìn)行保護(hù)，但是限壓電路的存在對(duì)效率、死區(qū)時(shí)間存有一定影響，電壓越高越影響明顯。故采用此方式產(chǎn)品的電壓一般不超過(guò)15V。

圖2為它激控制同步整流，Q1為正向同步整流器，Q1為反向同步整流器。Q1和Q2的驅(qū)動(dòng)級(jí)來(lái)自同步整流控制IC。

它激控制同步整流具體功率回路工作原理與自驅(qū)動(dòng)同步整流相同。區(qū)別在于它激控制同步整流需要額外的它激控制電路。采用它激控制后，控制IC經(jīng)過(guò)隔離變壓器給控制IC信號(hào)為變壓器信號(hào)基準(zhǔn)，由于為功能IC，所以可以對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓、死區(qū)時(shí)間、信號(hào)等等都可以通過(guò)IC的外圍電路進(jìn)行設(shè)定，輔助電源、死區(qū)設(shè)定等詳細(xì)電路未在圖2中表示，但是所有的它激控制IC都具有以下幾個(gè)要求：

1，需要同步隔離驅(qū)動(dòng)信號(hào)；

2，控制IC需要附邊輔助供電；

3，需要外圍電路設(shè)定死區(qū)時(shí)間；

這樣可以得到，采用它激控制同步整流電路很復(fù)雜，設(shè)定不好容易導(dǎo)致故障。因IC內(nèi)部的模擬電路存在溫漂，所以抗溫度特性不如自激驅(qū)動(dòng)方式。除以上外，不同的它激控制IC也會(huì)有其它的附加功能，如占空比限制，短路檢測(cè)等也會(huì)增加電路的復(fù)雜性，對(duì)設(shè)計(jì)水平、元器件水平和工藝水平要求也更高。

它激控制同步整流電路由于是外部控制，所以可以彌補(bǔ)驅(qū)動(dòng)同步整流的缺點(diǎn)，效率會(huì)更高（比自驅(qū)動(dòng)方式高1%左右），同時(shí)可以適應(yīng)更高輸出電壓，理論上最高可以做到24V，但是高電壓同樣會(huì)帶來(lái)不利影響，如輔助供電損耗變大，MOS導(dǎo)通電阻很大，選擇余地很窄，高電壓時(shí)死區(qū)時(shí)間必須變長(zhǎng)，導(dǎo)致更高的輸出電壓時(shí)效率優(yōu)勢(shì)已不明顯，而且電路更加復(fù)雜。所以它激控制同步整流實(shí)際使用的常用輸出電壓一般在12V-15V效果最好。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于，克服自驅(qū)動(dòng)同步整流電路和它激控制同步整流的缺陷，提供一種既保留同步整流高效率優(yōu)勢(shì)，又不需要額外驅(qū)動(dòng)的電路，將驅(qū)動(dòng)電路相對(duì)于它激控制方式大大簡(jiǎn)化，同時(shí)二極管在耐壓超過(guò)150V時(shí)損耗比MOS管更小，選擇余地更大，能實(shí)現(xiàn)更高電壓的輸出。

本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種單級(jí)正向同步整流驅(qū)動(dòng)電路，包括DC/DC變換器的原邊驅(qū)動(dòng)級(jí)，隔離驅(qū)動(dòng)變壓器，正向同步整流器，附邊負(fù)向整流器，所述正向同步整流器采用正向同步整流MOS管，附邊負(fù)向整流器采用二極管整流，所述原邊驅(qū)動(dòng)級(jí)通過(guò)隔離驅(qū)動(dòng)變壓器驅(qū)動(dòng)正向同步整流器，配合反向二極管組成整流回路。