CN1464629A - 反激电路的新型同步整流驱动电路 - Google Patents

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本发明公开了一种反激电路的新型同步整流驱动电路，所述的同步整流管S2的门极充电电路包括一个NPN三极管Q4、电阻R3和二极管D3，所述的同步整流管S2的门极放电电路包括NPN三极管Q3、二极管D2、电阻R2和电容C2，它的主要特点是该电路能确保同步整流管S2在主开关管S1开通之前关断，从而避免共同导通，同时驱动变压器Tr2的付边电路由分立元件构成，简化了电路结构，但可靠性高，成本低廉。

Description

反激电路的新型同步整流驱动电路
                         技术领域
本发明涉及开关电源，具体地说是一种反激电路的新型同步整流驱动电路。
                         背景技术
传统的反激电路(即以肖特基二极管作为输出整流二极管的反激电路，如图1所示)由于其电路结构简单，元器件个数少，成本低廉等原因，在小功率隔离电路中应用十分广泛。但随着现代高速超大规模集成电路的飞速发展，集成电路的电源电压随之下降，工作电流却随之增加。因此在低压大电流输出时，如果仍采用肖特基二极管作为输出整流二极管，那么输出二极管上的导通损耗会很大。而由于低电压功率MOSFET的导通电阻很小，例如20A的功率MOSFET的导通电阻仅为6-8mΩ。80年代初即陆续将其应用于低压输出的DC-DC开关电源，称为同步整流管(Synchronous Rectifier)。为了减少导通损耗，如图2所示同步整流技术也被应用于反激电路中。
同步整流管的驱动方式有外驱动(Externally-driven)和自驱动(Self-driven)两种。自驱动方式的特点是电路结构简单但却有共同导通问题。外驱动方式(如图3所示)虽然运用起来比较灵活，但却增加了电路的复杂性、成本并相应使电路的可靠性下降。
                         发明内容
本发明要解决的是现有的同步整流驱动电路在降低整流管的导通损耗的同时，会产生主开关管和同步整流管的共同导通，使电路的可靠性下降的问题。解决上述问题采用的技术方案是：反激电路的新型同步整流驱动电路，包括主开关管S1、同步整流管S2、主变压器Tr1、PWM控制器U1、输出电容Co和驱动变压器Tr2，所述的驱动变压器Tr2付边设有同步整流管S2的门极充电电路和门极放电电路，并且主开关管S1的开通延时Td1大于同步整流管S2的放电时间Td2。
本发明的反激电路的新型同步整流驱动电路，只要电路满足Td1＞Td2，同步整流管S2就可以在主开关管S1开通之前关断，从而避免共同导通。
所述的同步整流管S2的门极充电电路包括一个NPN三极管Q4，集电极连接到电源正端，集电极与基极之间串接电阻R3，发射极与二极管D3的阳极相连后连接到同步整流管S2的门极，基极与二极管D3的阴极相连后连接到同步整流管S2的门极放电电路。所述的同步整流管S2的门极放电电路包括NPN三极管Q3，发射极与二极管D2的阳极连接到电源负端，基极与二极管D2的阴极相连后连接到驱动变压器Tr2付边的正端。驱动变压器Tr2的付边电路由分立元件构成，简化了电路结构，但可靠性高，成本低廉。
所述的三极管Q3的基极与二极管D2阴极的连接端和驱动变压器Tr2付边的正端之间串接电阻R2，可提高电路的抗干扰能力，防止三极管Q3误导通。所述的电阻R2两端并联电容C2，可加速三极管Q3的开通。所述的驱动变压器Tr2原边串联稳压管Z1，可以减小变压器Tr2的原边驱动电压，从而可以减小变压器Tr2的伏秒积，使变压器Tr2的体积进一步减小。所述主开关管S1的门极上串联稳压管Z2，可进一步延迟主开关管S1的开通时间，确保同步整流管S2在主开关管S1开通前就关断。
                         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是肖特基二极管作为输出整流二极管的反激电路。
图2是输出为同步整流的反激电路。
图3是外驱动的同步整流反激电路。
图4(A)是本发明反激电路的新型同步整流驱动电路。
图4(B)是图4(A)电路中各点的主要波形。
图5是本发明增加了稳压管Z1、Z2的同步整流驱动电路。
                         具体实施方式
参照图4(A)，反激电路的新型同步整流驱动电路，包括主开关管S1、同步整流管S2、主变压器Tr1、PWM控制器U1、输出电容Co和驱动变压器Tr2，同步整流管S2的门极充电电路包括一个NPN三极管Q4，其集电极连接到电源正端，集电极与基极之间串接电阻R3，发射极与二极管D3的阳极相连后连接到同步整流管S2的门极，基极与二极管D3的阴极相连后连接到Q3的集电极。所述的同步整流管S2的门极放电电路包括NPN三极管Q3，发射极与二极管D2的阳极连接到电源负端，基极与二极管D2的阴极相连，再与一个由电阻R2与电容C2并联的电路串联后连接到驱动变压器Tr2付边的正端。
图4(B)则是电路工作中各点主要的波形，其中Vgs为PWM控制器U1的输出电平，Vgs1为主开关管S1的驱动电压波形，Vgs2为同步整流管S2的驱动电压波形，Vp为驱动变压器Tr2的原边电压波形，Vgq3为三极管Q3基极-射极的电压波形，Vgq4为三极管Q4基极-射极的电压波形。
上述电路的工作原理是：(1)t＜t1时，PWM控制器的输出电平Vgs为零。t＝t1时刻，Vgs翻转为正，驱动变压器原边电压Vp同时为正，三极管Q3导通(电容C2可加速三极管Q3的开通)，同步整流管S2的门极电荷通过三极管Q3释放(其放电时间为Td2)，同步整流管S2关断。而同时，Vgs通过电阻R1对主开关管S1的门极电容充电，当Vgs1的电压仍小于VT1(VT1为主开关管S1的开通门槛电压)时，主开关管S1仍然处于关断状态(其开通延时为Td1)。只要满足：
        Td1＞Td2                             (1)同步整流管S2就可以在主开关管S1开通之前关断，从而避免共同导通。此后，Vgs1的电压继续增加，当Vgs1大于VT1时，主开关管S1导通。(2)当t＝t2时刻，PWM控制器U1的输出电平Vgs翻转为零。主开关管S1关断。而同时，驱动变压器原边电压Vp为负，三极管Q3关断，三极管Q4的
基极-射极的电压为正，从而使三极管Q4导通，电压VC通过三极管Q4对
同步整流管S2的门极电容充电，Vgs2上升。当Vgs2大于VT2(VT2为同步整
流管S2的开通门槛电压)时，同步整流管S2导通。
图5所示电路是在图4实施例的基础上，在驱动变压器Tr2原边串联稳压管Z1，可以减小变压器Tr2的原边驱动电压，从而可以减小变压器Tr2的伏秒积，使变压器Tr2的体积进一步减小。在主开关管S1的门极上串联一个稳压管Z2，进一步延迟主开关管S1的开通时间，确保同步整流管S2在主开关管S1开通前就关断。

Claims (9)

1、反激电路的新型同步整流驱动电路，包括主开关管S1、同步整流管S2、主变压器Tr1、PWM控制器U1、输出电容Co和驱动变压器Tr2，其特征在于在所述的驱动变压器Tr2付边设有同步整流管S2的门极充电电路和门极放电电路，并且主开关管S1的开通延时Td1大于同步整流管S2的放电时间Td2。
2、如权利要求1所述的反激电路的新型同步整流驱动电路，其特征在于所述的同步整流管S2的门极充电电路包括一个三极管Q4。
3、如权利要求2所述的反激电路的新型同步整流驱动电路，其特征在于所述的三极管Q4为NPN型，集电极连接到电源正端，集电极与基极之间串接电阻R3，发射极与二极管D3的阳极相连后连接到同步整流管S2的门极，基极与二极管D3的阴极相连后连接到同步整流管S2的门极放电电路。
4、如权利要求1所述的反激电路的新型同步整流驱动电路，其特征在于所述的同步整流管S2的门极放电电路包括三极管Q3。
5、如权利要求4所述的反激电路的新型同步整流驱动电路，其特征在于所述的三极管Q3为NPN型，发射极与二极管D2的阳极连接到电源负端，基极与二极管D2的阴极相连后连接到驱动变压器Tr2付边的正端，集电极与充电电路相连。
6、如权利要求5所述的反激电路的新型同步整流驱动电路，其特征在于所述的三极管Q3的基极与二极管D2阴极的连接端和驱动变压器Tr2付边的正端之间串接电阻R2。
7、如权利要求6所述的反激电路的新型同步整流驱动电路，其特征在于所述的电阻R2两端并联电容C2。
8、如权利要求1～7任何一项所述的反激电路的新型同步整流驱动电路，其特征在于所述的驱动变压器Tr2原边串联稳压管Z1。
9、如权利要求8所述的反激电路的新型同步整流驱动电路，其特征在于所述主开关管S1的门极上串联稳压管Z2。
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