CN105186850B - 防止变换器关机后重启动的电路及相应的变换器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路，其在自驱动同步整流直流/直流变换器关机后立即锁死PWM主控制电路并保持延时一段时间，在所述保持延时时间内，即使直流/直流变换器发生反灌引起输入电压Vin升高且大于欠压保护释放点时，也不会引起直流/直流变换器重启动。同时，本发明实施例还提供了相应的一种自驱动同步整流直流/直流变换器。实施本发明实施例，可以避免直流/直流变换器关机后反灌引起的重启动，可以在关机后，使输出电压单调下降，不会产生反弹，从而提升了电源可靠性。

Description

防止变换器关机后重启动的电路及相应的变换器

技术领域

本发明涉及直流/直流变换器，尤其涉及一种防止变换器关机后重启动的电路及相应的变换器。

背景技术

同步整流技术广泛应用在低压大电流直流/直流变换器中，在这种变换器中采用MOSFET代替二极管进行整流，能够有效减小通态损耗，提高变换器的效率。在自驱动同步整流直流/直流变换器中，功率绕组或者辅助绕组的电压信号可以作为对应的激励来给整流管SR1和续流管SR2提供驱动。自驱动同步整流因其简单易用，在低压大电流直流/直流变换器中得到了广泛应用。

图1a是现有技术中业界常用的自驱动同步整流直流/直流变换器的结构示意图，它主要包括主开关管S1、磁复位电路、主变压器T、同步整流管SR1和SR2、自驱动电路等，其中Cs是结点A上的等效电容，它可以是主开关管S1的寄生电容、磁复位电路的等效电容、变压器T的寄生电容或/和由变压器T的副边耦合到原边的等效电容中的一种或多种组合。

图1b是图1a的一种典型应用，其磁复位电路是由辅助开关管S2、箝位电容Cc构成的有源箝位电路，其自驱动电路是由同步整流管SR1和SR2的栅极分别连接到变压器T的主绕组副边线圈的两端。

图1c是图1a的另一种典型应用，其磁复位电路是由电容Cr和变压器T的励磁电感构成的谐振复位电路，其自驱动电路是连接变压器的辅助绕组副边线圈的信号，并经过由Vref1、Q1、Q2组成的稳压电路后驱动同步整流管SR1和SR2。

但是，现有的这几种自驱动同步整流直流/直流变换器存在如下的不足之处：

在电源断开后，由于输入电压Vin降低触发欠压保护电路动作，PWM主控制电路关闭主开关管S1的驱动DRV1，输出电压开始下降。

但是，由于变压器T的励磁电感和结点A上的等效电容Cs的谐振，使得变压器会出现正负交替的电压信号，该信号被主绕组或者辅助绕组耦合到副边线圈，使得第一同步整流管SR1和第二同步整流管SR2交替导通，输出电容Cout上的能量通过变压器向输入电容Cin反灌，从而导致输入电容Vin的电压升高。

如果输出电容Cout很大，回馈的能量使得Vin迅速升高至欠压保护电路的恢复点，使欠压保护电路释放，使PWM主电路重启动，主开关管S1重新获得驱动，使得能量再次从输入电容Cin传输到输出电容Cout。

故输出电压在关机后的下降过程中出现反弹，不能满足时序的要求。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种防止变换器关机后重启动的电路及相应的变换器，可以避免变换器发生反灌引起的重启动，可提升电源可靠性。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路，用于自驱动同步整流直流/直流变换器中，包括：

关机信号处理电路，用于连接自驱动同步整流直流/直流变换器，并接收关机信号，其包括第一关机信号处理电路和第二关机信号处理电路，所述关机信号经所述第一关机信号处理电路获得第一判断信号，所述关机信号经所述第二关机信号处理电路获得第二判断信号；

判断电路，其具有第一判断输入端、第二判断输入端和判断输出端，当关机信号发生时，所述第一判断信号输入至所述第一判断输入端，所述第二判断信号输入至第二判断输入端，使所述判断电路状态实现翻转，并通过判断输出端输出一个控制信号，所述控制信号可以直接或者间接的连接于所述自驱动同步整流直流/直流变换器中的PWM主控制电路，将自驱动同步整流直流/直流变换器中主开关管的驱动信号关闭并持续一预定时间。

其中，所述第一关机信号处理电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，所述第一电阻R1连接于关机信号和所述判断电路的第一判断输入端之间；所述第二电阻R2和所述第一电容C1并联后连接于所述判断电路的第一判断输入端和地之间。

其中，所述第二关机信号处理电路包括第三电阻R3和第四电阻R4，所述第三电阻R3连接于关机信号和所述判断电路的第二判断输入端之间，所述第四电阻R4连接于所述判断电路的第二判断输入端和地之间。

其中，所述判断电路包括一运放比较器U1以及第一三极管Q1，其中：

所述第一判断输入端为所述运放比较器U1的正输入端，所述第二判断输入端为所述运放比较器U1的负输入端；

所述第一三极管Q1其基极连接所述运放比较器U1的输出端，其发射级连接地，其集电极作为所述判断电路的判断输出端，连接所述PWM主控制电路。

其中，所述关机信号来自所述PWM主控制电路的SS引脚或来自所述自驱动同步整流直流/直流变换器中欠压保护电路的引脚；所述判断电路的判断输出端连接所述PWM主控制电路的SSL引脚或其他引脚。

其中，进一步包括图腾柱电路，所述图腾柱电路包括第二三极管Q2和第三三极管Q3，其中，所述第二三极管Q2与所述第三三极管Q3的基板均连接所述关机信号，所述第二三极管Q2的集电极连接一电源Vcc的正极；所述第二三极管Q2的发射极与所述第三三极管Q3的发射极相连并连接在所述第一电阻R1上；所述第三三极管Q3的集电极与所述电源Vcc的负极均接地。

其中，在所述判断电路的第一判断输入端与第一偏置电阻R5的一端相连，在所述判断电路的第二判断输入端与第二偏置电阻R6的一端相连，所述第一偏置电阻R5的另一端与所述第二偏置电阻R6的另一端均通过固定参考电平Vref2接地。

其中，进一步包括：

第一放电电路，其包括：第七电阻R7和第四三极管Q4，其中，所述第七电阻R7连接在所述自驱动同步整流直流/直流变换器的输入电源Vin与所述第四三极管Q4的集电极之间，所述第四三极管Q4其发射极接地，其基极与所述运放比较器U1的输出端相连；

第二放电电路，其包括第八电阻R8和第五三极管Q5，其中，所述第八电阻R8连接在所述自驱动同步整流直流/直流变换器的输出电容Cout的一端与所述第五三极管Q5的集电极之间，所述第五三极管Q5其发射极连接所述输出电容Cout的另一端，其基极通过一隔离电路与所述运放比较器U1的输出端相连；

相应地，本发明实施例的另一方面还提供一种自驱动同步整流直流/直流变换器，其至少包括主开关管S1、磁复位电路、主变压器T、同步整流管SR1和SR2、自驱动电路、欠压保护电路和PWM主控制电路；进一步包括前述的防止直流/直流变换器关机后重启的电路。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

在本发明实施例中，当检测变换器关机后，立即锁死PWM主控制电路并保持延时一段时间，在所述保持延时时间内，变换器中的主开关管S1的驱动信号被持续拉低；

另外，在所述保持延时时间内，如果发生反灌，反灌引起的输入电压Vin升高，即使大于欠压保护释放点，也不会引起变换器重启，同时输入电压Vin因变换器本身电路的消耗回落至低于欠压保护，使输出电压单调下降，不会产生反弹；

其次，在所述保持延时时间结束后，变换器处于可工作状态，从而提升电源可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1a是现有的一种自驱动同步整流直流/直流变换器的结构示意图；

图1b是图1a的一个实施例的电路原理图；

图1c是图1a的另一个实施例的电路原理图；

图2是本发明提供的一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路的第一实施例的应用电路图；

图3是本发明提供的一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路的第二实施例的应用电路图；

图4是本发明提供的一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路的第三实施例的应用电路图；

图5是本发明提供的一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路的第四实施例的应用电路图；

图6是本发明提供的一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路的第五实施例的应用电路图；

图7是本发明提供的一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路的第六实施例的应用电路图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以式例本发明可以用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例一

如图2所示，示出了本发明提供的一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路的第一实施例的应用电路图；在该实施例中，该电路用于自驱动同步整流直流/直流变换器中，其包括：

关机信号处理电路，用于连接自驱动同步整流直流/直流变换器，并接收关机信号，其包括第一关机信号处理电路和第二关机信号处理电路，所述关机信号经所述第一关机信号处理电路获得第一判断信号，所述关机信号经所述第二关机信号处理电路获得第二判断信号；

判断电路，其具有第一判断输入端、第二判断输入端和判断输出端，当关机信号发生时，所述第一判断信号输入至所述第一判断输入端，所述第二判断信号输入至第二判断输入端，使所述判断电路状态实现翻转，并通过判断输出端输出一个控制信号，所述控制信号可以直接或者间接的连接于所述自驱动同步整流直流/直流变换器中的PWM主控制电路，将自驱动同步整流直流/直流变换器中主开关管的驱动信号关闭并持续一预定时间。

具体地，其中，第一关机信号处理电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，所述第一电阻R1连接于关机信号和所述判断电路的第一判断输入端之间；所述第二电阻R2和所述第一电容C1并联后连接于所述判断电路的第一判断输入端和地之间；

所述第二关机信号处理电路包括第三电阻R3和第四电阻R4，所述第三电阻R3连接于关机信号和所述判断电路的第二判断输入端之间，所述第四电阻R4连接于所述判断电路的第二判断输入端和地之间；

所述判断电路包括一运放比较器U1以及第一三极管Q1，其中：

所述第一判断输入端为所述运放比较器U1的正输入端，所述第二判断输入端为所述运放比较器U1的负输入端；

所述第一三极管Q1其基极连接所述运放比较器U1的输出端，其发射级连接地，其集电极作为所述判断电路的判断输出端，连接所述PWM主控制电路。

在该实施例中，关机信号取自PWM主控制电路的软启动SS引脚，该SS引脚是信号输出引脚也是信号输入引脚。当变换器发生关机时，该引脚被PWM主控制电路内部拉低，输出电压为0V。当该信号被外部强制拉低为0V时，PWM主控制电路关闭主开关管S1的驱动信号DRV1。

其防止变换器关机后重启动的工作原理如下：变换器正常工作时，运放比较器U1的正输入端电压比负输入端电压低；当变换器发生关机时，SS引脚电压被PWM控制电路内部拉低，通过电阻R3，R4的分压，运放比较器U1的负输入端电压也被拉低，同时运放比较器U1的正输入端由于电容C1的存在，其电压通过电阻R1和R2进行缓慢放电，从而此时运放比较器U1的正输入端电压会出现比负输入端电压高的情形，从而运放比较器U1进行翻转输出一个高电平信号，该高电平信号会使第一三极管Q1导通，并强制拉低SS引脚。

这时如果发生反灌，Vin电压被升高到欠压保护恢复点，PWM主控制电路内部释放SS引脚，但由于SS引脚已经被第一三极管Q1强制拉低，PWM主控制电路仍然会关闭主开关管S1的驱动信号DRV1，变换器不会发生重启动。

此后电容C1缓慢进行放电，经过一段保持延时时间（即上述的预定时间，也为电容C1的放电时间），运放比较器U1的正输入端的电压降低，当低于负输入端电压时，运放比较器U1输出低电平，通过第一三极管Q1释放SS引脚，PWM主控制电路处于可工作状态。可以理解的是，在所述保持延时时间内，输入电容Cin的能量会被变换器内部电路消耗，低于欠压保护点。

从上面的分析可知，在该保护电路中，当变换器关机后，立即锁死PWM主控制电路并保持延时一段时间，在所述保持延时时间内，即使由反灌引起的输入电压Vin升高并大于欠压保护释放点，也不会引起变换器重启动；在所述保持延时时间内，输入电压Vin因变换器本身电路的消耗回落至低于欠压保护点；在所述保持延时时间结束后，变换器处于可工作状态。所述保持延时时间只发生在关机后，对于第一次上电，该电路不会发生延时，因此不影响上电时序，特别是上电延迟时间（Turn-on delay time）。

实施例二

如图3所示，示出本发明提供的一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路的第二实施例的应用电路图；在该实施例二中，其与图2示出的实施例一的主要区别在于，所述关机信号来自所述PWM主控制电路的软启动SS引脚，但判断电路的判断输出端连接其他引脚。其具体工作原理与图2中示出的电路的工作原理基本相同，可以一并参考前述的描述。

实施例三

如图4所示，示出本发明提供的一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路的第三实施例的应用电路图。在该实施例三中，其与图3示出的实施例二的主要区别在于，其中，关机信号取自于直流/直流变换器中的欠压保护电路。其具体工作原理与图3中示出的电路的工作原理基本相同，可以一并参考前述的描述。

实施例四

如图5所示，示出本发明提供的一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路的第四实施例的应用电路图。在图5中，其与图2示出的实施例一的主要区别在于，关机信号由SS经过一图腾柱电路后连接于第一电阻R1和三电阻R3，所述图腾柱电路包括有第二三极管Q2和第三三极管Q3，其中，所述第二三极管Q2与所述第三三极管Q3的基板均连接所述关机信号，所述第二三极管Q2的集电极连接一电源Vcc的正极；所述第二三极管Q2的发射极与所述第三三极管Q3的发射极相连并连接在所述第一电阻R1上；所述第三三极管Q3的集电极与所述电源Vcc的负极均接地。在该实施例中，第二三极管Q2为NPN管，而第三三极管Q3为PNP管。

实施例五

如图6所示，示出本发明提供的一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路的第五实施例的应用电路图。在图6中，其与图3示出的实施例二的主要区别在于，在运放比较器U1的输入端增加偏置电阻R5和R6，分别连接于第一判断输入端和第二判断输入端，以及增加了固定参考电平Vref2。具体地，在所述判断电路的第一判断输入端与第一偏置电阻R5的一端相连，在所述判断电路的第二判断输入端与第二偏置电阻R6的一端相连，所述第一偏置电阻R5的另一端与所述第二偏置电阻R6的另一端均通过固定参考电平Vref2接地。

实施例六

如图7所示，示出本发明提供的一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路的第六实施例的应用电路图。在图7中，其与图2示出的实施例一的主要区别在于，增加第一放电电路和第二放电电路。具体地，第一放电电路包括：第七电阻R7和第四三极管Q4，其中，所述第七电阻R7连接在所述自驱动同步整流直流/直流变换器的输入电源Vin与所述第四三极管Q4的集电极之间，所述第四三极管Q4其发射极接地，其基极与所述运放比较器U1的输出端相连；

第二放电电路，其包括第八电阻R8和第五三极管Q5，其中，所述第八电阻R8连接在所述自驱动同步整流直流/直流变换器的输出电容Cout的一端与所述第五三极管Q5的集电极之间，所述第五三极管Q5其发射极连接所述输出电容Cout的另一端，其基极通过一隔离电路与所述运放比较器U1的输出端相连。

可以理解的是该二个放电电路的作用是，在所述保持延时时间内，加速输入电容Cin和输出电容Cout的能量释放，有助于缩短所述第一关机信号处理电路的时间常数。

相应地，本发明实施例还提供了一种自驱动同步整流直流/直流变换器，其至少包括主开关管S1、磁复位电路、主变压器T、同步整流管SR1和SR2、自驱动电路、欠压保护电路和PWM主控制电路；以及进一步包括前述如图2至图7中描述的防止直流/直流变换器关机后重启的电路。

综上，实施本发明实施例，具有如下有益效果：

在本发明实施例中，当检测变换器关机后，立即锁死PWM主控制电路并保持延时一段时间，在所述保持延时时间内，变换器中的主开关管S1的驱动信号被持续拉低；

另外，在所述保持延时时间内，如果发生反灌，反灌引起的输入电压Vin升高，即使大于欠压保护释放点，也不会引起变换器重启，同时输入电压Vin因变换器本身电路的消耗回落至低于欠压保护，使输出电压单调下降，不会产生反弹。在所述保持延时时间内，不论变换器的反灌现象有没有结束，因输入电容Cin和输出电容Cout的能量不再足以将输入电压Vin升高至于欠压保护释放点，变换器不会发生重启动；

其次，在所述保持延时时间结束后，变换器处于可工作状态，从而提升电源可靠性；

同时，所述保持延时时间只发生在关机后，对于第一次上电，该电路不会发生延时，因此不影响上电时序，特别是上电延迟时间（Turn-on delay time）。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路，用于自驱动同步整流直流/直流变换器中，其特征在于，包括：

关机信号处理电路，用于连接自驱动同步整流直流/直流变换器，并接收关机信号，其包括第一关机信号处理电路和第二关机信号处理电路，所述关机信号经所述第一关机信号处理电路获得第一判断信号，所述关机信号经所述第二关机信号处理电路获得第二判断信号；

判断电路，其具有第一判断输入端、第二判断输入端和判断输出端，当关机信号发生时，所述第一判断信号输入至所述第一判断输入端，所述第二判断信号输入至第二判断输入端，使所述判断电路状态实现翻转，并通过判断输出端输出一个控制信号，所述控制信号可以直接或者间接的连接于所述自驱动同步整流直流/直流变换器中的PWM主控制电路，将自驱动同步整流直流/直流变换器中主开关管的驱动信号关闭并持续一预定时间；

所述关机信号来自所述PWM主控制电路的软启动SS引脚或来自所述自驱动同步整流直流/直流变换器中欠压保护电路的引脚；所述判断电路的判断输出端连接所述PWM主控制电路的软启动SS引脚。

2.如权利要求1所述的一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路，其特征在于，所述第一关机信号处理电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一电容C1，所述第一电阻R1连接于关机信号和所述判断电路的第一判断输入端之间；所述第二电阻R2和所述第一电容C1并联后连接于所述判断电路的第一判断输入端和地之间。

3.如权利要求２所述的一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路，其特征在于，所述第二关机信号处理电路包括第三电阻R3和第四电阻R4，所述第三电阻R3连接于关机信号和所述判断电路的第二判断输入端之间，所述第四电阻R4连接于所述判断电路的第二判断输入端和地之间。

4.如权利要求3所述的一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路，其特征在于，所述判断电路包括一运放比较器U1以及第一三极管Q1，其中：

所述第一判断输入端为所述运放比较器U1的正输入端，所述第二判断输入端为所述运放比较器U1的负输入端；

所述第一三极管Q1其基极连接所述运放比较器U1的输出端，其发射级连接地，其集电极作为所述判断电路的判断输出端，连接所述PWM主控制电路。

5.如权利要求3或4所述的一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路，其特征在于，所述关机信号经过一图腾柱电路连接至所述第一电阻R1和第三电阻R3，所述图腾柱电路包括有第二三极管Q2和第三三极管Q3，其中，所述第二三极管Q2与所述第三三极管Q3的基板均连接所述关机信号，所述第二三极管Q2的集电极连接一电源Vcc的正极；所述第二三极管Q2的发射极与所述第三三极管Q3的发射极相连并连接在所述第一电阻R1上；所述第三三极管Q3的集电极与所述电源Vcc的负极均接地。

6.如权利要求1至4任一项所述的一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路，其特征在于，在所述判断电路的第一判断输入端与第一偏置电阻R5的一端相连，在所述判断电路的第二判断输入端与第二偏置电阻R6的一端相连，所述第一偏置电阻R5的另一端与所述第二偏置电阻R6的另一端均通过固定参考电平Vref2接地。

7.如权利要求4所述的一种防止直流/直流变换器关机后重启的电路，其特征在于，进一步包括：

第一放电电路，其包括：第七电阻R7和第四三极管Q4，其中，所述第七电阻R7连接在所述自驱动同步整流直流/直流变换器的输入电源Vin与所述第四三极管Q4的集电极之间，所述第四三极管Q4其发射极接地，其基极与所述运放比较器U1的输出端相连；

第二放电电路，其包括第八电阻R8和第五三极管Q5，其中，所述第八电阻R8连接在所述自驱动同步整流直流/直流变换器的输出电容Cout的一端与所述第五三极管Q5的集电极之间，所述第五三极管Q5其发射极连接所述输出电容Cout的另一端，其基极通过一隔离电路与所述运放比较器U1的输出端相连。

8.一种自驱动同步整流直流/直流变换器，其至少包括主开关管S1、磁复位电路、主变压器T、同步整流管SR1和SR2、自驱动电路、欠压保护电路和PWM主控制电路；其特征在于，进一步包括权利要求1-7任一项所述的防止直流/直流变换器关机后重启的电路。