CN101656483A - 含零状态隔离变换器的同步整流驱动电路和方法 - Google Patents
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Abstract
一种含零状态隔离变换器的同步整流驱动电路和方法，属于直流电压变换领域。该电路包括一个电压采样元件，反相输入迟滞比较器、同相输入迟滞比较器和驱动放大电路。将采样电压分别接至反相迟滞比较器的反相端和同相迟滞比较器的同相端，两个迟滞比较器的输出端分别接至两个驱动放大电路得到两路同步整流驱动信号。本发明的主要技术特点是，通过本发明的采样电压与两个迟滞比较器相连，根据两个同步整流管导通期间的变压器绕组电压特征来变换得到同步整流管的驱动信号，保证零状态时为两个同步整流管提供开通的驱动信号，有利于提高变换器的效率。可适用于单管正激、双管正激、谐振正激、推挽、全桥、对称控制半桥等含零状态的变换器。
Description
技术领域
本发明涉及含零状态隔离变换器的同步整流驱动电路和方法，所谓零状态即指变压器绕组电压为零的时段，属于直流电压变换领域。
背景技术
现代社会，分布式电源系统逐渐取代集中式电源系统，广泛应用于通信设备电源、计算机及航空航天领域，并朝着高效率、高功率密度和高可靠性发展。随着信息技术的快速发展，高速超大规模集成电路尺寸不断减小，为了进一步提高微处理器处理电路的速度，实现更快速有效的数据处理，工作频率将进一步提高，供电电压将进一步降低，电流增大，为了达到高效率，必须采用同步整流技术。
同步整流技术(SR)驱动方法可分为电压型驱动和电流型驱动两类。电流型驱动利用电流互感器检测同步整流管电流使得副边二极管导通，将驱动线圈电压钳位，提供稳定的同步整流驱动信号。但电流型同步整流驱动方法存在电流互感器激磁电感引起驱动信号延迟和同步整流管关断抽流速度较慢的问题，目前电压型同步整流驱动方法的应用更为广泛。
目前的电压型同步整流驱动方法，都是根据主功率管的驱动信号变换得到互补的两个同步整流驱动信号，如Ma Yu，Ou yang Qian，Xie Xiao gao，Qian Zhaoming，“An Improved Synchronous Rectification Circuit in Active-clamp ForwardConverter”，Applied Power Electronics Conference，APEC 2007-Twenty SecondAnnual IEEE，2007，pp：757-760。同步整流关键技术及其主要拓扑分析中所述，这不利于波形含零状态的隔离型变换器(包括单管正激、双管正激、谐振正激、推挽、全桥、对称控制半桥等变换器)效率的进一步提高。隔离型变换器在零状态时，副边的两个同步整流管同时导通，为滤波电感电流和激磁电流提供通路。采用目前互补的同步整流驱动信号，在零状态时，只有一个同步整流管开通，另一个同步整流管没有驱动信号，未开通的同步整流管的电流经体二极管流通，影响变换效率。
发明内容
本发明的目的主要是针对上述电压型同步整流互补驱动方法存在的问题，给出含零状态隔离变换器的同步整流驱动电路和方法，在零状态时为两个同步整流管提供开通的驱动信号，提高变换器的效率。
一种含零状态隔离变换器的同步整流驱动电路，其特征在于：包括一个电压采样元件，反相输入迟滞比较器、同相输入迟滞比较器、第一驱动放大电路、第二驱动放大电路；其中电压采样元件的一端接至副边地，另一端分别接至反相迟滞比较器的反相端和同相迟滞比较器的同相端，反相迟滞比较器和同相迟滞比较器的输出端分别接至第一驱动放大电路和第二驱动放大电路得到两路同步整流驱动信号。
将得到的两路同步整流驱动信号分别接至所对应的主功率电路副边的两个同步整流管的门极，即可实现在零状态时同时驱动副边两个同步整流管，避免此时电流经同步整流管的体二极管流通而增大损耗，提高变换器的效率。
该电路和方法可适用于单管正激、双管正激、谐振正激、推挽、全桥、对称控制半桥等含零状态的变换器。
该电路和方法的电压采样元件可根据具体的输出电压条件和具体的隔离要求选择外加辅助绕组或采用自耦绕组的电压采样方式。采样方式较为灵活。
该电路和方法的驱动放大电路可以是由图腾柱构成的放大电路(此时同步整流管连成共源极)也可以是内部含泵升电路的驱动芯片所构成的放大电路等(此时同步整流管连成共漏极)。驱动放大电路的选择较为灵活。
附图说明
附图1是本发明所述含零状态隔离变换器的同步整流驱动方法电路示意图；
附图2是本发明中一种加隔离型辅助绕组为采样绕组的同步整流驱动方法应用于谐振复位正激电路示意图(同步整流管共源极连接)；
附图3是本发明中一种利用变压器副边绕组为采样绕组的同步整流驱动方法应用于谐振复位正激电路示意图(同步整流管共漏极连接)。
附图4是本发明中自耦型中心抽头绕组为采样绕组的同步整流驱动方法应用于谐振复位正激电路示意图；
附图5是本发明中自耦型绕组为采样绕组的同步整流驱动方法应用于谐振复位正激电路示意图；
附图6是本发明中一种加隔离型辅助绕组为采样绕组的同步整流驱动方法应用于全桥电路示意图(同步整流管共源极连接)；
附图7是本发明中所述加隔离型辅助绕组为采样绕组的同步整流驱动方法应用于谐振复位正激电路(同步整流管共源极连接)逻辑图。
图中标号名称：1是反相输入迟滞比较器；2是同相输入迟滞比较器；3是第一驱动放大电路；4是第二驱动放大电路；5是电压采样元件；Uin是直流电源电压；Vcc为芯片供电电压；绕组AB，CD是变压器的原副边绕组；绕组EF是变压器辅助绕组；Cf是输出滤波电容；Lf是输出滤波电感；RL是负载；Q、Q1、Q2为主功率MOS管；SR1、SR2是同步整流管；D1、D2为续流二极管；drive SR1、drive SR2为控制电路的输出端子和同步整流管的驱动端子；电阻R1/R1’、R2/R2’和Rf/Rf’为迟滞比较器的比例电阻。
具体实施方式
附图公开了本发明的几个具体实施例子，结合附图对本发明作进一步描述如下。
附图1，是本发明所述含零状态隔离变换器的同步整流驱动方法电路示意图；迟滞比较器1和2分别为反相输入和同相输入迟滞比较器，其门限电压UT+和UT-由基准电压、双向稳压管电压和反馈电阻、输入电阻决定。驱动电路可以根据主功率电路中同步整流管的连接而自由选择，若同步整流管以共源极相连，则可选择两路具有电流放大功能的图腾柱；若若同步整流管以共漏极相连，则可选择具有泵升电路功能的驱动芯片做驱动电路。
附图2是本发明中一种加隔离型辅助绕组为采样绕组的同步整流驱动方法应用于谐振复位正激电路示意图(同步整流管共源极连接)；从图中也可看出变换器副边的电压波形中的零状态时段，通过采样，该波形经过1、2两个迟滞比较器(各驱动的死区时间由迟滞比较器的门限电平UT+和UT-调节)便可得到驱动同步整流管的控制波形，迟滞比较器1、2的基准电压由输出电压分压得到，驱动电压值大小由两个双向稳压管的稳压值决定，再经过驱动电路接至同步整流管的门极，驱动模块可选择简易的图腾柱放大驱动电路。
附图3是本发明中一种利用变压器副边绕组为采样绕组的同步整流驱动方法应用于谐振复位正激电路示意图(同步整流管共漏极连接)，将副边绕组电压波形经过1、2两个迟滞比较器(各驱动的死区时间由迟滞比较器的门限电平UT+和UT-调节)便可得到驱动同步整流管的控制波形，驱动电压值大小由两个双向稳压管的稳压值决定，再经过驱动电路接至同步整流管的门极，此时驱动电路可选择具有泵升电路功能的驱动芯片。
附图4和附图5是本发明中两种自耦型变压器辅助绕组为采样绕组的同步整流驱动方法应用于谐振复位正激电路示意图；分别适用于输出电压较高和较低的两种场合。工作流程与附图3中所示的一致。
附图6是本发明中一种加隔离型辅助绕组同步整流驱动方法应用于全桥电路示意图(同步整流管共源极连接)；与附图2类似，全桥变换器副边的电压波形中含有两段零状态时段，通过采样，该波形经过1、2两个迟滞比较器(各驱动的死区时间由迟滞比较器的门限电平UT+和UT-调节)便可得到驱动同步整流管的控制波形，驱动电压值大小由两个双向稳压管的稳压值决定，再经过驱动电路接至同步整流管的门极，驱动模块可选择简易的图腾柱放大驱动电路。
下面以附图7中加隔离型辅助绕组同步整流驱动方法应用于谐振复位正激电路(同步整流管共源极连接)为例，利用saber软件仿真得到各驱动的逻辑图。从图中可以看出，该同步整流驱动波形很好的满足了在零状态时间段驱动同步整理管的需求，从而减少了体二极管的导通时间，有利于变换器效率的提高。
Claims (7)
1、含零状态隔离变换器的同步整流驱动电路，其特征在于：包括一个电压采样元件(5)，反相输入迟滞比较器(1)、同相输入迟滞比较器(2)、第一驱动放大电路(3)、第二驱动放大电路(4)；其中电压采样元件(5)一端接至副边地，另一端分别接至反相迟滞比较器(1)的反相端和同相迟滞比较器(2)的同相端，反相迟滞比较器(1)和同相迟滞比较器(2)的输出端分别接至第一驱动放大电路(3)和第二驱动放大电路(4)得到两路同步整流驱动信号。
2、根据权利要求1所述的含零状态隔离变换器的同步整流驱动电路，其特征在于：所述电压采样元件(5)为外加辅助绕组式或自耦绕组式。
3、根据权利要求1或2所述的含零状态隔离变换器的同步整流驱动电路，其特征在于：所述第一驱动放大电路(3)或第二驱动放大电路(4)为由图腾柱构成的放大电路或内部含泵升电路的驱动芯片所构成的放大电路。
4、一种利用权利要求1所述的含零状态隔离变换器的同步整流驱动电路的驱动方法，其特征在于：将该电路得到的两路同步整流驱动信号分别接至所对应的主功率电路副边的两个同步整流管的门极。
5、根据权利要求4所述的含零状态隔离变换器的同步整流驱动方法，其特征在于：电压采样方法可根据具体的输出电压条件和具体的隔离要求选择外加辅助绕组采样或采用自耦绕组的电压采样方法。
6、根据权利要求4所述的含零状态隔离变换器的同步整流驱动方法，其特征在于：所述第一驱动放大电路(3)或第二驱动放大电路(4)为由图腾柱构成的放大电路，此时主功率电路副边的两个同步整流管连成共源极。
7、根据权利要求4所述的含零状态隔离变换器的同步整流驱动方法，其特征在于：所述第一驱动放大电路(3)或第二驱动放大电路(4)为由内部含泵升电路的驱动芯片所构成的放大电路，此时主功率电路副边的同步整流管连成共漏极。
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|---|---|---|---|---|
| CN105337292A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-02-17 | 重庆臻远电气有限公司 | 一种同步采样电路 |
| CN108233450A (zh) * | 2016-12-19 | 2018-06-29 | 中惠创智（深圳）无线供电技术有限公司 | 一种谐振式无线供电系统及其同步整流电路 |
| CN110768515A (zh) * | 2018-07-27 | 2020-02-07 | 立锜科技股份有限公司 | 用于返驰式电源供应电路的零电压切换控制电路 |
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