CN101262177A - 电流控制同步整流驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电流控制同步整流驱动电路，包括电流互感器ST、整形与复位电路、推挽功率放大电路和驱动自供电电路，电流互感器ST将同步整流管SR的电流信号检测出后经整形与复位电路转换为电压信号并整形为方波电压信号，然后由推挽功率放大电路将驱动电压信号进行功率放大后驱动同步整流管SR，储能电容SC1给整个驱动电路供电。本发明电路结构简单，可以向高频化集成化发展，有效地降低了成本；并且同步整流驱动功耗降低，轻载效率高，损耗低。本发明适用拓扑广，不仅可使用在反激电路，也可适用于谐振半桥电路、正激电路等各种拓扑。

Description

电流控制同步整流驱动电路
技术领域
本发明涉及一种同步整流驱动电路。更具体地说，本发明涉及一种电流控制同步整流驱动电路。
背景技术
随着半导体技术的发展，为了降低集成电路功耗供电电压将进一步降低，低压大电流供电越来越多。当输出电压降低时，二极管的导通压降较高，快恢复二极管(FRD)或超快恢复二极管(SRD)可达1.0～1.2V，即使采用低压降的肖特基二极管，也会产生大约0.6V的压降，它将降低转换器的效率。同步整流技术的出现，提高了效率、热性能、功率密度、可制造性和可靠性，随着同步整流器件和控制技术的发展，同步整流应用也在迅速发展。
同步整流技术按其驱动信号类型可分为电压驱动和电流驱动。
电压驱动方式中不同的拓扑其驱动方式各异，很多拓扑的应用受到限制，驱动信号受输入电压影响，由于无电流反馈不适于在DCM状态下工作，并联连接时会引起电流环流等等。
电流驱动同步整流管是通过检测流过自身的电流来获得同步整流管驱动信号。同步整流管流过正向电流时导通，在电流为零时关断，使反向电流不能流过同步整流管。同步整流管和二极管一样只能单向导通，可应用在各类变换器拓扑电路中，因此电流驱动同步整流器是十分有发展前景的。但现有电流驱动同步整流技术功率损耗大，电路复杂工作频率低，不易于控制等，影响了它的应用。在现有技术中，如图1所示为具有能量回馈电流控制同步整流驱动电路(US.Patent NO.6597587 B1，On Jul，22，2003)，电流互感器次级绕组有三组，两组用于能量回馈，加工复杂，成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，而提供一种高效电流控制同步整流驱动电路。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：电流控制同步整流驱动电路，包括电流互感器ST、整形与复位电路、推挽功率放大电路和驱动自供电电路，其特征在于：
所述的电流互感器ST，用于检测同步整流管SR的电流信号；其一次侧与同步整流管SR串联，二次侧接整形与复位电路的输入端；
所述的整形与复位电路，将电流互感器ST二次侧检测出来的同步整流管SR电流信号转换为电压信号并整形，并且在同步整流管SR电流为零时使电流互感器ST复位；其输入接电流互感器ST二次侧，输出接推挽功率放大电路的输入端；
所述的推挽功率放大电路，将从整形与复位电路输出的驱动信号进行功率放大后驱动同步整流管SR；其输入接整形与复位电路，输出连接同步整流管SR的门极；
所述的驱动自供电电路，将电流互感器ST能量存储在电容SC1上，产生一个随同步整流管SR中电流变化而变化的电压源，给整个驱动电路供电；其输入接电流互感器ST二次侧，输出端接推挽功率放大电路。
本发明的电流控制同步整流驱动电路，电流互感器ST将同步整流管SR的电流信号检测出后经整形与复位电路转换为电压信号并整形为方波电压信号，然后由推挽功率放大电路将驱动电压信号进行功率放大后驱动同步整流管SR，储能电容SC1给整个驱动电路供电。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、电流互感器ST二次侧只有一组绕组，电路结构简单，可以向高频化集成化发展，降低了成本。
2、由于整流电路驱动电压随同步整流管SR电流变化自动调整，轻载时驱动电压降低，使同步整流驱动功耗降低，提高了轻载效率，减少损耗，降低成本。
3、适用拓扑广，不仅可使用在反激电路，也可适用于谐振半桥电路、正激电路等各种拓扑。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为现有技术中电流控制同步整流驱动电路图。
图2为本发明电流控制同步整流驱动电路框图。
图3为本发明高电压输出电流控制同步整流驱动电路实施方式的电路图。
图4为本发明低电压输出电流控制同步整流驱动电路实施方式的电路图。
图5为本发明自供电电流控制同步整流驱动电路实施方式的电路图。
图6为图3实施方式在反激同步整流应用的电路图。
图7为图3实施方式在半桥LLC同步整流应用的电路图。
具体实施方式
图1为现有技术中电流控制同步整流驱动电路图，其缺陷前面已经描述过了，在此不再赘述。
参照附图3，本发明的高电压输出电流控制同步整流驱动电路，包括电流互感器ST、整形与复位电路、推挽功率放大电路与驱动自供电电路。
所述的整形与复位电路由二极管SD1、二极管SD2、二极管SD3，电阻SR1、电阻SR2、电阻SR3和三极管SQ1组成，二极管SD1的阴极接电流互感器ST二次侧的非同名端、三极管SQ1的集电极和电阻SR3的一端，阳极接电阻SR1的一端；电阻SR1的另一端接二极管SD2的阳极、电阻SR2的一端和三极管SQ1的基极；二极管SD2的阴极接电流互感器ST二次侧的同名端、电阻SR2的另一端和二极管SD3的阴极；二极管SD3的阳极接三极管SQ1的发射极，电阻SR3的另一端和地。
同步整流管SR流过电流信号时电流互感器ST将信号检测出然后由电阻SR3、二极管SD3转换成驱动电压信号；同步整流管SR电流为零时，电流互感器ST二次侧经电阻SR1、电阻SR2、二极管SD1、二极管SD2复位，同时三极管SQ1导通将驱动电压信号关闭。
所述的推挽功率放大电路由三极管SQ2和三极管SQ3组成，将驱动电压信号进行功率放大后驱动同步整流管SR。所述的三极管SQ2为NPN型管，所述的三极管SQ3为PNP型管，三极管SQ2的基极接三极管SQ3的基极和电流互感器ST二次侧的非同名端，三极管SQ2的发射极接三极管SQ3的发射极和同步整流管SR的控制极，三极管SQ3的集电极接地。
所述的驱动自供电电路包括二极管SD4、电容SC1和齐纳二极管VR1，二极管SD4的阳极接电流互感器ST二次侧的非同名端，阴极接三极管SQ2的集电极、电容SC1的一端和齐纳二极管VR1的阴极，电容SC1的另一端接齐纳二极管VR1的阳极和地。
驱动自供电电路的输入接电流互感器ST二次侧，经二极管SD4整流、电容SC1滤波后为驱动电路的供电。齐纳二极管VR1作为限压保护，防止驱动电压过高损坏同步整流管SR。由于整流电路驱动电压随同步整流管SR电流变化自动调整，轻载时驱动电压降低，使同步整流驱动功耗降低，这是提高轻载效率和降低成本的关键点之一。
本发明的发明点是：首先电流互感器ST二次侧只用一组绕组就实现了驱动电流信号的检测、驱动电路电源供给功能；其次，电流信号经整形与复位电路后转换驱动电压信号输出，并在同步整流管SR电流为零时使电流互感器ST复位；然后，驱动电压信号经推挽功率放大电路后驱动整流管；最后，由驱动电路自供电电路给驱动电路供电。本发明电路相对简单、体积小、效率高，成本较低，实现容易，不受电路拓扑限制，使用方便，是一个非常有实用价值和经济效益的发明。
参照图4，本发明低电压输出电流控制同步整流驱动电路，包括电流互感器ST、整形与复位电路、推挽功率放大电路与驱动电路自供电电路，与图3实施方式的高电压输出电流控制同步整流驱动电路相比主要是驱动电路自供电电路的电容SC1滤波、齐纳二极管VR1位置进行了调整，其余结构不变。所述的驱动自供电电路包括二极管SD4、电容SC1和齐纳二极管VR1，二极管SD4的阳极接电流互感器ST二次侧的非同名端，阳极接三极管SQ2的集电极、电容SC1的一端和齐纳二极管VR1的阴极；电容SC1的另一端接齐纳二极管VR1的阳极和输出正端。
参照图5，本发明的自供电电流控制同步整流驱动电路，包括电流互感器ST、整形与复位电路、推挽功率放大电路与驱动电路自供电，与图3实施方式中的高电压输出电流控制同步整流驱动电路相比主要是驱动电路自供电电路与供电电路的增加了二极管SD5，当输出电压较低时(低于20V)，可以将部分能量通过二极管SD5回馈到输出。
图6所示是图3实施方式在反激电路同步整流电路的应用。
图7所示是图3实施方式在半桥LLC谐振电路同步整流电路的应用。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是发明的保护范围。
应该理解到的是：上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1、电流控制同步整流驱动电路，包括电流互感器ST、整形与复位电路、推挽功率放大电路和驱动自供电电路，其特征在于：
所述的电流互感器ST，用于检测同步整流管SR的电流信号；其一次侧与同步整流管SR串联，二次侧接整形与复位电路的输入端；
所述的整形与复位电路，将电流互感器ST二次侧检测出来的同步整流管SR电流信号转换为电压信号并整形，并且在同步整流管SR电流为零时使电流互感器ST复位；其输入接电流互感器ST二次侧，输出接推挽功率放大电路的输入端；
所述的推挽功率放大电路，将从整形与复位电路输出的驱动信号进行功率放大后驱动同步整流管SR；其输入接整形与复位电路，输出连接同步整流管SR的门极；
所述的驱动自供电电路，将电流互感器ST能量存储在电容SC1上，产生一个随同步整流管SR中电流变化而变化的电压源，给整个驱动电路供电；其输入接电流互感器ST二次侧，输出端接推挽功率放大电路。
2、如权利要求1所述的电流控制同步整流驱动电路，其特征在于所述的整形与复位电路由二极管SD1、二极管SD2、二极管SD3，电阻SR1、电阻SR2、电阻SR3和三极管SQ1组成，二极管SD1的阴极接电流互感器ST二次侧的非同名端、三极管SQ1的集电极和电阻SR3的一端，阳极接电阻SR1的一端；电阻SR1的另一端接二极管SD2的阳极、电阻SR2的一端和三极管SQ1的基极；二极管SD2的阴极接电流互感器ST二次侧的同名端、电阻SR2的另一端和二极管SD3的阴极；二极管SD3的阳极接三极管SQ1的发射极，电阻SR3的另一端和地。
3、如权利要求1所述的电流控制同步整流驱动电路，其特征在于所述的推挽功率放大电路由三极管SQ2和三极管SQ3组成，所述的三极管SQ2为NPN型管，所述的三极管SQ3为PNP型管，三极管SQ2的基极接三极管SQ3的基极和电流互感器ST二次侧的非同名端，三极管SQ2的发射极接三极管SQ3的发射极和同步整流管SR的控制极，三极管SQ3的集电极接地。
4、如权利要求1所述的电流控制同步整流驱动电路，其特征在于所述的驱动自供电电路包括二极管SD4、电容SC1和齐纳二极管VR1。
5、如权利要求4所述的电流控制同步整流驱动电路，其特征在于所述的二极管SD4的阳极接电流互感器ST二次侧的非同名端，阴极接三极管SQ2的集电极、电容SC1的一端和齐纳二极管VR1的阴极，电容SC1的另一端接齐纳二极管VR1的阳极和地。
6、如权利要求5所述的电流控制同步整流驱动电路，其特征在于所述的驱动自供电电路还包括二极管SD5，所述二极管SD5的阳极接二极管SD4的阴极，二极管SD5的阴极接输出正端。
7、如权利要求4所述的电流控制同步整流驱动电路，其特征在于所述二极管SD4的阳极接电流互感器ST二次侧的非同名端，阳极接三极管SQ2的集电极、电容SC1的一端和齐纳二极管VR1的阴极；电容SC1的另一端接齐纳二极管VR1的阳极和输出正端。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20080910