[實用新型]同步整流反激式直流-直流電源轉換裝置

有效

• 申請號: 201820570623.6
• 申請日: 2018-04-20
• 公開（公告）號: CN208143094U
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 謝小高;張麗娜;董漢菁
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/38;H02M1/08
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

本實用新型公開了一種同步整流反激式直流?直流電源轉換裝置，本實用新型通過在原邊功率開關管正常開通之前先利用一個窄脈沖信號使得原邊功率開關管開通一下，將副邊同步整流管關斷，通過控制窄脈沖的寬度或幅值降低原副邊共通電流的幅值，從而降低共通電流帶來的電路損耗，防止開關器件損壞。因此本實用新型的控制電路及轉換裝置使得同步整流反激式直流?直流轉換器在電流斷續模式、臨界連續模式及連續模式都可以正常工作。

技術領域

本實用新型專利涉及一種直流-直流電源轉換裝置，特別是適用于電流連續、斷續或臨界斷續等各種工作模式的帶同步整流的反激式直流-直流電源轉換裝置。

背景技術

直流/直流轉換是最基本的電能變換形式之一。反激變換器由于其拓撲簡單，元器件少等特點，在小功率開關電源中被廣泛使用，通常在100～200W以下。反激變換器的損耗主要包括原邊開關管的損耗、變壓器損耗、吸收電路的損耗以及副邊整流器的損耗。其中，輸出端整流器的損耗是反激式變換器的主要損耗之一，在低電壓、大電流的輸出情況下，整流管的損耗占的比重尤為突出。

為了減小整流管的損耗，一種主要的手段是同步整流技術。圖1所示為一種采用了同步整流技術的反激式直流-直流電源轉換裝置，其中所示同步整流控制電路100為一種最常用的現有技術的同步整流控制電路的簡化原理圖。

如圖1所示，當原邊功率開關管Q1關斷，能量從變壓器T的原邊轉移到副邊，同步整流管Q_SR的體二極管導通續流，同步整流管Q_SR的漏極VD變成負壓。當VD電壓低于基準電壓VTH1時，比較器101輸出翻轉，使觸發器103置位，觸發器103的輸出經驅動電路104驅動后，輸出同步整流管的控制信號Vg_SR，控制同步整流管Q_SR導通。同步整流管Q_SR導通可以大大降低輸出整流器的導通壓降，達到減小損耗、提高效率的目的。隨著續流電流減小，VD電壓升高，當VD電壓高于基準電壓VTH2時，比較器102輸出翻轉，使觸發器103復位，控制同步整流管Q2關斷。另外，在同步整流控制電路100中還加入了最小導通時間電路107和或門108來以防止VD波形的振蕩導致同步整流管Q_SR的控制信號Vg_SR在開通的時候誤關斷，另加入了最小關斷時間電路105和與門106設置一個最小關斷時間，避免同步整流管Q_SR在關斷后重新開通。

采用圖1所示同步整流控制方式，由于從同步整流控制電路100檢測到VD達到基準電壓至同步整流管控制信號翻轉，控制電路存在不可避免的延時，包括同步整流管的開通延時Td1和關斷延時Td2，如圖2和圖3所示。其中圖2所示為圖1所示反激變換器工作在電流斷續模式或臨界斷續模式時的主要波形，圖3所示為圖1所示反激變換器工作在電流連續模式時的主要波形。

由圖2可以看到，當VD電壓達到基準VTH2，經過延時Td2之后同步整流管Q_SR的控制信號Vg_SR從高電平翻轉為低電平，同步整流管Q_SR關斷，其體二極管流過副邊電流。由于反激變換器工作在電流斷續模式或臨界斷續模式時，副邊電流下降斜率較小，因此同步整流管Q_SR的關斷時間可以控制在副邊電流過零點之前，因此不會發生同步整流管Q_SR與原邊功率開關管Q1的共通。

如圖3所示，在電流連續模式下，在t3時刻原邊功率開關管Q1開通，流經同步整流管Q_SR的電流開始以較大斜率迅速下降，相應的VD電壓開始上升；在t4時刻，VD電壓達到基準VTH2，再經過延時Td2之后的t5時刻同步整流管Q_SR才關斷。由此可見，在t3至t5這段區間內，原邊功率開關管Q1和同步整流管Q_SR都是處于共通的狀態，因此會產生較大的共通電流，使反激變換器工作異常，甚至造成電路損壞。

因此，圖1所示的現有的同步整流控制技術僅適用于反激變換器工作在電流斷續模式或臨界斷續模式，具有較大的局限性。而很多應用情況或工作條件下，為了優化裝置效率，會希望設計反激變換器進入電流連續模式。