CN1529402A - 单端正激电源自驱动复位电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电源领域的单端正激电源自驱动复位电路，包括原边主开关管Q1、箝位开关管Q2、箝位电容C1和电流反馈装置ISC1；箝位开关管Q2与电流反馈装置ISC1、箝位电容C1逐一串联，组成一个复位电路，该复位电路并联于变压器的副边；箝位开关管Q2的导通与原边主开关管Q1的导通互为反相；该箝位开关管Q2利用变压器副边绕组进行自驱动。本发明解决了变压器磁芯的复位问题，并很好解决了一般自驱动箝位中箝位电容充放电损耗大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及高频开关电源领域，尤其涉及DC/DC同步整流单端正激电源的自驱动复位电路。
背景技术
在电源技术日趋成熟的同时，对于电源稳定性、易用性和节能性等方面的要求也日益提高，其中，DC/DC同步整流单端正激电源就是在这样的需求下不断发展的，在DC/DC同步整流单端正激电源中，单端正激转换器用来将输入的DC电压转换成不同输出的DC电压提供给负载。单端正激转换器通常依靠连接在电压源和变压器原边绕组之间的单个开关在开关接通并导电时，向变压器的副绕组提供正向输送的功率。为了让变压器的电感储能放电，在开关断开的期间需要使变压器磁芯“复位”，通常采用附加电路完成磁芯的复位过程。
一般的副边自驱动复位电路通常由一个开关管和电容组成，开关管直接采用变压器副边绕组进行驱动。电路形式如图1所示。其中Q1为原边主开关管，Q2为箝位开关管，C1为箝位电容，Q4、Q3分别为输出整流、输出续流管，L1为输出滤波电感，C2为输出滤波电容。该电路的工作原理如下：当原边开关管Q1关断以后，变压器的励磁能量从变压器的副边通过箝位开关管Q2、箝位电容C1释放，箝位电容上的电压升高。当剩余能量释放完后，箝位电容C1上的能量又通过箝位开关管返回变压器，使励磁电流反向，从而使变压器磁芯复位，同时主开关管Q1上的电压VQ1DS下降。当原边主开关管导通时，由于箝位电容的电压往往还大于箝位开关管Q2的VGS导通阈值，此时箝位开关管Q2还会开通一段时间，并且箝位电容C1上的电压和变压器副边电压串联通过Q2大电流放电，直到箝位电容C1上的电压低于Q2的VGS导通阈值为止。不仅如此，根据图2所示的现有电路关键器件Q1、Q2的时序图和主开关管Q1、箝位电容C1的电压波形图可以看出，箝位电容的电压变化幅值很大，其充放电能量和损耗都较大。Q1开通的一瞬间C1存在大电流放电，VC1下降幅度很大。这样就造成了过大的电容充放电损耗，在箝位开关管上引起较大的发热损耗，降低了电源的效率，也降低了电路的可靠性。这种现象在输入电压较低、原边主开关管驱动占空比较大的时候更为明显。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的电源损耗过大、可靠性低的缺点，以期提供一种可以使单端正激电源变压器磁芯有效复位、降低电源损耗、提高电源可靠性的电路。
为实现上述目的，本发明构造一种单端正激电源自驱动复位电路，包括原边主开关管Q1，其特征在于，还包括箝位开关管Q2、箝位电容C1和电流反馈装置ISC1；
所述箝位开关管Q2与所述电流反馈装置ISC1、箝位电容C1逐一串联，组成一个复位电路，该复位电路并联于变压器的副边；所述箝位开关管Q2的导通与所述原边主开关管Q1的导通互为反相；所述该箝位开关管Q2利用变压器副边绕组进行自驱动。
本发明所提出的单端正激电源自驱动复位电路，采用自驱动控制方式，解决了变压器磁芯的复位问题，并很好解决了一般自驱动箝位中箝位电容充放电损耗大的问题。在DC/DC电源模块中使用时，电源效率比原先的效率提高了3％-5％，由于该复位电路结构简单，可直接并联在变压器副边，所以其应用相当简便，降低了电源损耗、提高了电源的可靠性。
附图说明
图1是现有的一种副边自驱动复位电路图。
图2是图1所述电路关键器件Q1、Q2的时序图和主开关管Q1、箝位电容C1的电压波形图。
图3是本发明所述单端正激电源自驱动复位电路图。
图4是图3中关键器件Q1、Q2的时序图和主开关管Q1、箝位电容C1的电压波形图。
图5是作为本发明所述电路一个实施例的电路图。
图6是作为本发明所述电路另一个实施例的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明所述装置作进一步的详细说明。
本发明所构造的单端正激电源自驱动复位电路如图3所示，包括箝位开关管Q2、箝位电容C1以及电流反馈装置ISC1，其具体连接关系如下：开关管Q2、电流反馈装置ISC1、箝位电容C1逐一串联，组成一个复位电路，该复位电路并联于变压器的副边。箝位开关管Q2的导通与原边主开关管Q1的导通是互为反相的。该箝位开关管Q2利用变压器副边绕组进行自驱动。其具体工作原理是：当主开关管Q1导通时，变压器T向副边输出能量，此时箝位开关管Q2处于关断状态。当主开关管Q1关断后，变压器T副边电压反向升高，箝位开关管Q2导通，变压器T的剩余能量通过箝位开关管Q2以及电流反馈装置ISC1给箝位电容C1充电，箝位电容C1的电压上升；当箝位电容C1上的电压上升到一定值后，变压器T的剩余能量释放完毕，箝位电容C1通过箝位开关管Q2以及电流反馈装置ISC1向变压器副边进行谐振放电。当主开关管Q1又转为导通时，变压器副边电压正向升高，变压器副边电压和箝位电容C1上的电压串联，并通过箝位开关管Q2以及电流反馈装置ISC1大电流放电，此时电流反馈装置ISC1检测到这个大电流放电信号，立即迅速关断箝位开关管Q2，停止箝位电容C1的大电流放电，断开了箝位电路的回路。减小了箝位电容C1的大电流充放电损耗，提高了电源的效率和可靠性。
图4是图3电路的关键器件Q1、箝位开关管Q2的开关时序图和主开关管Q1的DS极电压波形图以及箝位电容C1的电压波形图，图中横轴为时间，波形图的纵轴为电压。从图4中可以看出，主开关管Q1和箝位开关管Q2的开关状态是反相的。主开关管Q1关断后，主开关管Q1电压受箝位电容C1的箝位，变化趋势和箝位电容C1的充放电趋势完全相同。图4中虚线波形为对比图2中的箝位电容C1充放电曲线，可以看出来在本发明中，箝位电容的充放电曲线较为平缓，充放电损耗要小得多。
图5为本发明的一个实施例，其中Q1为主开关管，T为变压器，Q4、Q3分别为输出同步整流管、输出同步续流管，L1为滤波电感，C2为滤波电容，C1为箝位电容，R1为放电检测电阻，Q2为箝位开关管，Q5为电流反馈管。本实施例的箝位开关管用N沟道MOS管，电流反馈装置用P沟道MOS管Q5。所述箝位开关管Q2的漏极与所述变压器T副边的同相端相连，源极与所述检测电阻R1的一端相连，所述检测电阻的另一端与所述的箝位电容C1一端相连，栅极与所述变压器T副边的反相端相连。所述P沟道MOS管Q5的漏极与所述变压器T副边的反相端相接，所述P沟道MOS管的源极与箝位电容C1的另一端相连，所述P沟道MOS管Q5的栅极与所述变压器T副边的同相端相接。
当原边主开关管Q1处于关断状态时，变压器副边反向电压使箝位开关管Q2和P沟道MOS管Q5开通，并进行变压器的磁芯复位。
当原边主开关管Q1由关断转为导通时，变压器副边电压正向升高，副边电压和箝位电容C1上的电压串联，并通过箝位开关管Q2以及P沟道MOS管Q5以及R1大电流放电，在R1上产生一个压降VR1，Q2的VGS电压等于箝位电容C1上的电压VC1减去Q5上的压降VDS，再减去R1的压降VR1，通过选择合适的电阻R1，可以使Q2的VGS电压很快降低到小于Q2导通阈值以下，让Q2关断；Q2关断以后，也切断了C1通过Q2加在Q5的GS极上的电压回路，这样，Q5也被关断，C1通过Q5加在Q2的GS极上的电压回路也被持续关断了。于是Q2和Q5都一直保持关断状态，直到Q1关断，变压器副边电压反向升高后再次开通Q2和Q5。
当Q2和Q5都截止以后，就断开了箝位电容C1的大电流放电回路。减小了箝位电容C1的大电流充放电损耗，实现了本发明的目的，提高了电源的效率和可靠性。R1的选取应该适中，太小就会减慢电流检测的速度，C1的充放电电流仍然很大；R1阻值太大又会造成回路的阻尼太大，在R1上产生过多的热能损耗。选取时以在Q1开通瞬间能够较快关断Q2，C1电压下跌不明显为准。
图6为本专利的另一种实施例，在图5的基础上，电阻R1被省略，通过选择导通电阻稍大一点的Q5，来代替图5中R1的电流检测的作用。这样，Q2的VGS电压等于箝位电容C1上的电压VC1减去Q5上的压降VDS，在原边MOS管Q1开通的瞬间，也能使Q2的VGS电压很快下降，减小箝位电容C1的大电流放电时间，和充放电损耗。
Claims (4)
1、一种单端正激电源自驱动复位电路，包括原边主开关管Q1，其特征在于，还包括箝位开关管Q2、箝位电容C1和电流反馈装置ISC1；
所述箝位开关管Q2与所述电流反馈装置ISC1、箝位电容C1逐一串联，组成一个复位电路，该复位电路并联于变压器的副边；所述箝位开关管Q2的导通与所述原边主开关管Q1的导通互为反相；所述该箝位开关管Q2利用变压器副边绕组进行自驱动。
2、根据权利要求1所述的单端正激电源自驱动复位电路，其特征在于，还包括变压器T、输出同步整流管Q4、输出同步续流管Q3、滤波电感L1、滤波电容C2、箝位电容C1和放电检测电阻R1；
所述箝位开关管Q2的漏极与所述变压器T副边的同相端相连，源极与所述放电检测电阻R1R1的一端相连，所述放电检测电阻R1的另一端与所述箝位电容C1一端相连，栅极与所述变压器T副边的反相端相连；所述电流反馈装置ISC1的漏极与所述变压器T副边的反相端相接，源极与所述箝位电容C1的另一端相连，栅极与所述变压器T副边的同相端相接。
3、根据权利要求1或者2所述的单端正激电源自驱动复位电路，其特征在于，所述箝位开关管Q2用N沟道MOS管。
4、根据权利要求1或者2所述的单端正激电源自驱动复位电路，其特征在于，所述电流反馈装置ISC1用P沟道MOS管。
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