[發明專利]一種同步整流轉換器及其開關管驅動方法

有效

• 申請號: 201810581857.5
• 申請日: 2018-06-07
• 公開（公告）號: CN108777543B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 黃建剛;王云松;吳傳奎;董淵;程劍濤
• 申請（專利權）人: 上海艾為電子技術股份有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M1/088
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王寶筠

本發明提供了一種同步整流轉換器及其開關管驅動方法，包括PWM控制電路、開關管驅動電路、第一開關管和第二開關管；開關管驅動電路根據控制信號端輸出的控制信號和使能信號端輸出的使能信號控制第一開關管和第二開關管的開關狀態；開關管驅動電路包括第一施密特觸發器和第二施密特觸發器；在第一開關管關閉的過程中，第一施密特觸發器根據第一開關管的柵極電壓控制第二開關管開啟；在第二開關管關閉的過程中，第二施密特觸發器根據第二開關管的柵極電壓控制第一開關管開啟，從而不需要依靠較長的延時時間來避免第一開關管和第二開關管同時開啟，進而可以提高同步整流轉換器的轉換效率。

技術領域

本發明涉及同步整流轉換器技術領域，更具體地說，涉及一種同步整流轉換器及其開關管驅動方法。

背景技術

DC/DC轉換器即直流/直流轉換器，是一種將輸入電壓轉換為有效輸出固定電壓的電壓轉換器。DC/DC轉換器一般分為三類:升壓型DC/DC轉換器、降壓型DC/DC轉換器以及升降壓型DC/DC轉換器。

現有的一種非同步整流降壓型DC/DC轉換器如圖1所示，包括PWM控制電路、開關管M1、二極管D1、電感L、電容C以及負載RL。當PWM控制電路控制開關管M1開啟時，輸入電壓Vg通過電感L向負載RL供電，同時也向電容C充電。在這個過程中，電容C及電感L中儲存電量。當PWM控制電路控制開關管M1關閉時，由電感L和電容C繼續向負載RL供電。其中，二極管D1為整流二極管，以便與電感L、電容C以及負載RL構成電路回路。

為了提高轉換效率，同步整流降壓型DC/DC轉換器如圖2所示，其采用開關管M2代替二極管D1作為整流元件，并通過PWM控制電路對開關管M1和開關管M2進行排他性通斷控制，即控制開關管M1開啟時，控制開關管M2關閉；控制開關管M1關閉時，控制開關管M2開啟。

常規的控制開關管M1和開關管M2進行排他性通斷的開關管驅動電路如圖3所示，包括2n+1個反相器組成的反相器鏈30和2n個反相器組成的反相器鏈31，n為大于1的整數。當PWM控制電路的PW端輸出的PWM信號為低電平時，開關管M1的柵極DR_P的電位為高電平，使得開關管M1關閉，通過反相器鏈30延時t_d后控制開關管M2的柵極DR_N的電位為高電平，使得開關管M2開啟；同理，當PWM信號為高電平時，開關管M2的柵極DR_N的電位為低電平，使得開關管M2關閉，通過反相器鏈31延時t_d后控制開關管M1的柵極DR_P的電位為低電平，使得開關管M1開啟。

但是，由于反相器的翻轉閾值約為Vdd/2，其與開關管M1和M2的關斷閾值Vth相差較大，因此，為了保證開關管M1開啟時開關管M2已經關閉，或者，開關管M2開啟時開關管M1已經關閉，就需要反相器鏈30和31的延時時間足夠長，但是，大部分情況下延時時間會過長，而過長的延時時間會降低整個同步整流轉換器的轉換效率。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種同步整流轉換器及其開關管驅動方法，以解決反相器鏈延時時間過長導致的同步整流轉換器轉換效率較低的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種同步整流轉換器，包括PWM控制電路、開關管驅動電路、第一開關管和第二開關管；

所述開關管驅動電路的第一輸入端與所述PWM控制電路的控制信號端相連，所述開關管驅動電路的第二輸入端與所述PWM控制電路的使能信號端相連，所述開關管驅動電路的第一輸出端與所述第一開關管的柵極相連，所述開關管驅動電路的第二輸出端與所述第二開關管的柵極相連；

所述開關管驅動電路根據所述控制信號端輸出的控制信號和所述使能信號端輸出的使能信號控制所述第一開關管和所述第二開關管的開關狀態；

所述開關管驅動電路包括第一施密特觸發器和第二施密特觸發器；