CN100592614C - 一种源极驱动的反激变换电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种源极驱动的反激变换电路，包括：启动电路、吸收电路、变压器、第一开关MOS管、频率发生器和输出电路；还包括：第二开关MOS管，其栅极接频率发生器，源极接地，漏极接第一开关MOS管的源极；反馈电路，连接于第一开关MOS管的栅极、源极之间；辅电源电路，连接于第一开关MOS管的栅极和地之间。因为对第一开关MOS管采用源极驱动方式，实现软启动、软关断，通断过程平缓过渡，能很好的抑制第一开关MOS管在开通时候电流上出现的突发短时尖峰，从而降低了开通损耗，提高产品效率，并且将第一开关MOS管关断瞬间变压器漏感中电量进行利用，进一步提高产品效率。同时为产品频率提高的设计提供可能。

Description

一种源极驱动的反激变换电路

技术领域

本发明涉及一种反激变换电路，特别涉及一种源极驱动的反激变换电路。

背景技术

目前常用的反激变换电路如图1所示，主要由启动电路、吸收电路、变压器T1、第一开关MOS管Q1、频率发生器和输出电路组成。电压输入分三路，一路依次串接启动电路和频率发生器后再接第一开关MOS管Q1栅极；一路经吸收电路后接变压器T1初级绕组N1异名端和第一开关MOS管Q1漏极；一路接变压器T1初级绕组N1同名端，变压器T1初级绕组N1异名端接第一开关MOS管Q1漏极，第一开关MOS管Q1源极接地；变压器T1次级绕组N2两端接输出电路到负载。

其中启动电路为第一电阻R1；吸收电路为第三电阻R3并联第三电容C3后串接第二二极管D2，此部分的作用是吸收变压器T1漏感能量；频率发生器采用电源管理芯片PWMIC；输出电路由第一二极管D1和第一电容C1串接组成，变压器T1次级绕组N2异名端接第一二极管D1阳极，第一二极管D1阴极经第一电容C1后和变压器T1次级绕组N2同名端共地连接，其中第一电容C1两端为电压输出端。

此电路的工作原理是电压经输入端Vin输入后，经第一电阻R1触发电源管理芯片PWMIC开始工作，当电源管理芯片PWMIC输出高电平时，第一开关MOS管Q1开通，电流流入变压器T1初级绕组N1，此时变压器T1进行储能。当电源管理芯片PWMIC输出低电平时，第一开关MOS管Q1关断，电量经变压器T1耦合至变压器T1次级绕组N2，将能量经输出电路提供给负载。由于关断瞬间变压器T1漏感中电量只能经吸收电路释放，即通过第二二极管D2进入RC网络第三电阻R3以及第三电容C3，从而消耗在第三电阻R3上，造成一定的能量损耗，使电路效率降低。如图2所示，由于对第一开关MOS管Q1开通时候的米勒效应没有任何保护措施，从而第一开关MOS管Q1在开通时候电流上会出现一个短时尖峰，而此时第一开关MOS管Q1的开通损耗是得不到控制。

发明内容

本发明目的在于提供一种高效率的反激变换电路，该电路采用源极驱动方式，从而改善电路系统在关断瞬间和导通时的能量损耗。

本发明采用以下方案实现上述目的：一种源极驱动的反激变换电路，包括：启动电路、吸收电路、变压器、第一开关MOS管、频率发生器和输出电路，输入电量分三路接入，第一路接变压器初级绕组N1同名端，变压器初级绕组N1异名端接第一开关MOS管漏极，第二路经吸收电路后接变压器初级绕组N1的异名端和第一开关MOS管漏极，第三路经启动电路接频率发生器和第一开关MOS管栅极，变压器次级绕组N2两端经输出电路后接负载，其特征在于，还包括：第二开关MOS管，其栅极接频率发生器，源极接地，漏极接第一开关MOS管的源极；反馈电路，连接于第一开关MOS管的栅极、源极之间；辅电源电路，连接于第一开关MOS管的栅极和地之间；

其中所述辅电源电路，包括第四二极管和第二电容，第四二极管阴极接第一电阻，第四二极管阳极接地，第二电容并联在第四二极管两端，用于吸收变压器和第一开关MOS管能量后，于下一个工作周期进行放电，将能量回馈给电路使用。

其中所述反馈电路，包括第四电阻和第三二极管，第四电阻串联连接第三二极管的阴极后，第四电阻连接第一电阻，第三二极管阳极接第一开关MOS管源极，用于组成能量释放回路并对第一开关MOS管源极电压进行箝位。

所述的第一开关MOS管和第二开关MOS管都是N沟道型MOS管。

所述的第四二极管是齐纳二极管。

本发明还可以做以下改进：

所述在第一开关MOS管的源极和漏极并联连接一个第五电容，作用是在变压器原边N1的漏感到辅助电源电容C2的通路上加入隔直电容，改善电路动态性能。

所述在第四电阻两端并联连接一个第四电容，作用是在变压器TX1原边N1的漏感到辅助电源电容C2的通路上加入隔直电容，改善电路动态性能。

还增设第五二极管和变压器辅助绕组N3，第五二极管的阳极与变压器辅助绕组N3的同名端串联连接后，第五二极管的阴极接第一电阻，变压器辅助绕组N3的异名端接地。

在小功率或者低电压输入应用中，可去除所述的吸收电路。

本发明相对现有技术优点在于：

因为对第一开关MOS管采用源极驱动方式，实现软启动、软关断，通断过程平缓过渡，能很好的抑制第一开关MOS管在开通时候电流上出现的突发短时尖峰，从而降低了开通损耗，提高产品效率，并且将第一开关MOS管关断瞬间变压器漏感中电量进行利用，进一步提高产品效率。同时为产品频率提高的设计提供可能。

说明书附图

图1是现有技术电路图；

图2是现有技术的第一开关MOS管导通电流波形图；

图3是本发明电路方框图；

图4是本发明实施例一的电路图；

图5是本发明实施例一的第一开关MOS管导通电流波形图；

图6是本发明实施例二的电路图；

图7是本发明实施例三的电路图；

图8是本发明实施例四的电路图；

图9是本发明实施例五的电路图。

具体实施方式

实施例一

如图3、图4所示，本发明采用以下方案实现上述目的：一种源极驱动的反激变换电路，包括：启动电路、吸收电路、变压器T1、第一开关MOS管Q1、频率发生器和输出电路，输入电量分三路接入：第一路接变压器T1初级绕组N1同名端，经变压器T1初级绕组N1异名端接第一开关MOS管Q1的漏极，经第一开关MOS管Q1的源极串接第二开关MOS管Q2的漏极，再经第二开关MOS管Q2的源极接地；第二路经吸收电路后接变压器T1异名端和第一开关MOS管Q1漏极；第三路接启动电路后分四支路，第一路经辅电源电路接地，第二路经频率发生器接第二开关MOS管Q2的栅极，第三路接反馈电路，第四路接第一开关MOS管Q1的栅极，变压器T1次级绕组N2两端经输出电路后接负载。

其中启动电路为第一电阻R1，一端接输入端Vin，一端接频率发生器；

反馈电路，包括第四电阻R4和第三二极管D3，第四电阻R4串联连接第三二极管D3的阴极后，第四电阻R4连接第一电阻R1，第三二极管D3阳极接第一开关MOS管Q1源极，用于组成能量释放回路并对第一开关MOS管Q1源极电压进行箝位；

辅电源电路，包括第四二极管D4和第二电容C2，第四二极管D4阴极接第一电阻R1，阳极接地，第二电容C2并联在第四二极管D4两端，用于吸收变压器T1和第一开关MOS管Q1能量后，于下一个工作周期进行放电，将能量回馈给电路使用；

吸收电路，包括第三电阻R3、第三电容C3和第二二极管D2，第三电阻R3与第二二极管D2的阴极串联连接后，第三电阻R3接变压器T1初级绕组N1，第二二极管D2的阳极接变压器T1初级绕组N1的异名端，在第三电阻R3两端并联第三电容C3，形成变压器T1初级绕组N1漏感的吸收回路；；

频率发生器为电源管理芯片PWMIC；

输出电路，包括第一二极管D1和第一电容C1，第一二极管D1的阳极接变压器T1次级绕组N2的异名端，第一二极管D1的阴极接负载，第一电容C1一端接第一二极管D1的阴极，第一电容C1的另一端与变压器次级绕组N2同名端共地连接；

具体的工作原理是：电路启动时电流通过第一电阻R1后一路给辅电源电路的第二电容C2充电，一路给电源管理芯片PWMIC供电，当电压上升到电源管理芯片PWMIC工作电压时，电源管理芯片PWMIC开始驱动第二开关MOS管Q2。在电源管理芯片PWMIC的导通占空比ton阶段时，第二开关MOS管Q2导通，V1点电位被拉低，而第一开关MOS管Q1的栅极电位不变，由于第一开关MOS管Q1的栅-源极电压Vgs增大，从而使第一开关MOS管Q1被驱动导通，此时电流流经变压器T1初级绕组N1、第一开关MOS管Q1、第二开关MOS管Q2，而且逐渐上升，变压器T1进行储能。

当电源管理芯片PWMIC的输出信号翻转时，输出信号由高电平跳变为低电平，第二开关MOS管Q2被关断。在电源管理芯片PWMIC工作于关断占空比toff阶段时，由于第二开关MOS管Q2被关断，V1点电位逐渐抬高，而第一开关MOS管Q1的栅极电位不变，第一开关MOS管Q1的栅-源极电压Vgs逐渐减小，直到第一开关MOS管Q1的栅-源极电压Vgs低于关断阀值时，第一开关MOS管Q1开始截至，变压器T1将能量传递至输出电路。当电源管理芯片PWMIC的输出信号再次翻转时，输出信号由低电平跳变为高电平，使第二开关MOS管Q2重新导通。如此往复，此电路便工作在自激振荡状态。

当电路工作在关断占空比toff阶段时，随着第一开关MOS管Q1和第二开关MOS管Q2的相继关断，变压器T1初级绕组N1的漏感能量通过第一开关MOS管Q1漏-源极之间的寄生电容Cds1、第三二极管D3、第四电阻R4释放给辅电源电路的第二电容C2充电，之后于下一个工作周期进行放电，提供给电路能量，避免回流能量因无释放回路而成为干扰信号，实现回流能量的合理利用，使产品效率提高。同时，第一开关MOS管Q1的栅-源极间结电容Cgs1在导通时所储能量也经过第三二极管D3、第四电阻R4释放给辅电源电路的第二电容C2充电。之后于下一个工作周期进行放电，将能量提供给电路使用，实现回流能量的合理利用，使产品效率提高。

如图5所示，采用本发明技术的电路，第一开关MOS管Q1的导通电流在启动很好地消除了米勒效应，电流波形平滑上升。

实施例二

如图6所示，相对实施例一不同的的是，在第一开关MOS管Q1源极漏极两端并接一个第五电容C5，作用是在变压器T1初级绕组N1的漏感到辅电源第二电容C2的通路上加入隔直电容，改善电路动态性能。

实施例三

如图7所示，相对实施例一不同的是，在反馈电路第四电阻R4两端并接一个第四电容C4，作用是在变压器T1初级绕组N1的漏感到辅电源第二电容C2的通路上加入隔直电容，改善电路动态性能。

实施例四

如图8所示，相对实施例一不同的是，去掉吸收电路。在小功率或者低电压输入应用中，由于变压器T1初级绕组N1漏感较小，在实施例一的基础上，去除电路中的吸收电路，仍可将变压器T1的漏感能量全部反馈给辅助电源部分，起到同样的效果。

实施例五

如图9所示，相对实施例一不同的是，变压器T1增加一个辅助绕组N3。输入端Vin经第一电阻R1后连接第五二极管D5阴极，第五二极管D5阳极接辅助绕组N3同名端，辅助绕组N3异名端接地。同样起辅助电源的效果。

在电路工作过程中，由于第一开关MOS管Q1的通断是通过第二开关MOS管Q2对V1点电位的控制来实现，即第二开关MOS管Q2的驱动为源极电压驱动方式，实现软启动、软关断，通断过程平缓过渡，使第一开关MOS管Q1导通瞬间的电流突发尖峰被很好的抑制，从而降低了开通损耗，提高产品效率。同时为产品频率提高的设计提供可能。

本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下得出的其他任何与本发明相同或相近似的产品，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1、一种源极驱动的反激变换电路，包括：启动电路、吸收电路、变压器、第一开关MOS管、频率发生器和输出电路，输入电量分三路接入，第一路接变压器初级绕组N1同名端，变压器初级绕组N1异名端接第一开关MOS管漏极，第二路经吸收电路后接变压器初级绕组N1的异名端和第一开关MOS管漏极，第三路经启动电路接频率发生器和第一开关MOS管栅极，变压器次级绕组N2两端经输出电路后接负载，其特征在于，还包括：第二开关MOS管，其栅极接频率发生器，源极接地，漏极接第一开关MOS管的源极；反馈电路，连接于第一开关MOS管的栅极、源极之间；辅电源电路，连接于第一开关MOS管的栅极和地之间；

所述的辅电源电路包括：第四二极管和第二电容，第四二极管阴极接启动电路，第四二极管阳极接地，第二电容并联在第四二极管两端；

所述的反馈电路，包括第四电阻和第三二极管，第四电阻的一端串联连接第三二极管的阴极后，第四电阻的另一端连接启动电路，第三二极管阳极接第一开关MOS管源极。

2、根据权利要求1所述的一种源极驱动的反激变换电路，其特征在于，所述第四二极管是齐纳二极管。

3、根据权利要求1所述的一种源极驱动的反激变换电路，其特征在于，所述的第一开关MOS管和第二开关MOS管都是N沟道型MOS管。

4、根据权利要求1所述的一种源极驱动的反激变换电路，其特征在于，在第一开关MOS管的源极和漏极并联连接一个第五电容。

5、根据权利要求1所述的一种源极驱动的反激变换电路，其特征在于，还包括：所述第四电阻两端并联连接一个第四电容。

6、根据权利要求1所述的一种源极驱动的反激变换电路，其特征在于，还包括：第五二极管和变压器辅助绕组N3，第五二极管的阳极与变压器辅助绕组N3的同名端串联连接后，第五二极管的阴极接启动电路，变压器辅助绕组N3的异名端接地。

7、一种源极驱动的反激变换电路，包括：启动电路、变压器、第一开关MOS管、频率发生器和输出电路，输入电量分二路接入，第一路接变压器初级绕组N1同名端，变压器初级绕组N1异名端接第一开关MOS管漏极，第二路经启动电路接频率发生器和第一开关MOS管栅极，变压器次级绕组N2两端经输出电路后接负载，其特征在于，还包括：第二开关MOS管，其栅极接频率发生器，源极接地，漏极接第一开关MOS管的源极；反馈电路，连接于第一开关MOS管的栅极、源极之间；辅电源电路，连接于第一开关MOS管的栅极和地之间；

所述的辅电源电路包括：第四二极管和第二电容，第四二极管阴极接启动电路，第四二极管阳极接地，第二电容并联在第四二极管两端；

所述的反馈电路，包括第四电阻和第三二极管，第四电阻的一端串联连接第三二极管的阴极后，第四电阻的另一端连接启动电路，第三二极管阳极接第一开关MOS管源极。

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