CN1855684A - 跨接隔离层驱动同步整流器 - Google Patents

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Abstract

一种开关电源电路，其包括电源变压器，该电源变压器具有铁芯、初级线圈和次级线圈。第一开关具有控制信号输入端且与电源变压器的初级线圈相连接。同步整流器具有控制信号输入端且与电源变压器的次级线圈相连接。信号变压器具有初级线圈和次级线圈，且第一接线具有与第一开关的控制信号输入端相连接的第一端和与信号变压器的初级线圈相连接的第二端。

Description

跨接隔离层驱动同步整流器
技术领域
本发明通常涉及一种具有同步整流器的开关电源，具体地，涉及一种驱动该同步整流器的电路。
背景技术
在开关电源的领域，通过使用同步整流器和同步续流开关(synchronous free-wheeling switch)来提高电源的效率是众所周知的。该开关电源通常具有变压器，其有一个初级线圈和两个次级线圈。第一次级线圈为整流和施加载荷提供电源。第二或辅助次级线圈为控制同步整流器和续流开关提供信号。
因为电源尺寸持续减小，所以常常没有足够的空间给具有两个次级线圈的变压器。在具有平面电源变压器的电源中，初级线圈和主要次级线圈占据了电路板的宽度，从而给辅助次级线圈剩下最小的空间。因此，在当前技术领域中需要发展自励同步整流器(self-drivensynchronous rectifier)开关电源的开关驱动信号的替代方法。
发明内容
本发明涉及具有第一变压器的开关电源电路，该第一变压器具有铁芯、初级线圈和次级线圈。第一开关具有控制信号输入端且与第一变压器的初级线圈相连接。同步整流器具有控制信号输入端且与第一变压器的次级线圈相连接。第二变压器具有初级线圈和次级线圈。第一接线具有与第一开关的控制信号输入端相连接的第一端和与第二变压器的初级线圈相连接的第二端。
另一方面，印刷电路板包括具有初级线圈、次级线圈和芯区的电源变压器。第一开关覆盖区具有第一控制信号焊接点且与电源变压器的初级线圈相连接。同步整流器覆盖区具有第二控制信号焊接点且与电源变压器的次级线圈相连接。信号变压器覆盖区具有初级线圈焊接点和次级线圈焊接点，并且第一轨迹连接在第一控制信号焊接点和信号变压器覆盖区的一个初级线圈焊接点之间。
在另一方面，开关电源电路具有第一变压器，该第一变压器包括铁芯、具有第一端和第二端的初级线圈，以及具有第一端和第二端的次级线圈。第一初级开关具有第一控制信号输入端且与第一变压器的初级线圈的第一端相连接。第二初级开关具有第二控制信号输入端且与第一变压器的初级线圈的第二端相连接。同步整流器具有整流器控制信号输入端且与第一变压器的次级线圈的第一端相连接。续流开关具有控制信号输入端且与第一变压器的次级线圈的第二端相连接。第二变压器包括具有第一端和第二端的初级线圈，和具有第一端和第二端的次级线圈。第一导线将第一控制信号输入端和第二变压器的初级线圈的第一端相连接；并且第二导线将第二控制信号输入端和第二变压器的初级线圈的第二端相连接。
根据下面的详细说明，本发明的更进一步应用领域会很明显。需要理解详细说明和特定示例，指本发明的优选实施例，目的仅在于说明而不在于限制本发明的范围。
附图说明
可参考附图和详细说明，完全理解本发明，其中：
图1示出了本发明的开关电源的电路图；和
图2示出了印刷电路板的平面图。
具体实施方式
下面的说明仅仅是在特征方面的示例，而不对本发明、其应用或使用进行限制。
图1示出了开关电源10的各种实施例之一。该电源10具有电源变压器T1，如具有初级线圈12和次级线圈14的平面或者线绕变压器。铁芯16耦合初级线圈12和次级线圈14之间的磁通。在一些实施例中，电源变压器T1是平面的设计。初级线圈12的第一端16与第一初级开关晶体管Q1相连接。初级线圈12的第二端18与第二初级开关晶体管Q2相连接。如本领域所知的，开关晶体管Q1的栅极和开关晶体管Q2的栅极都连接到初级开关驱动器20。第一初级开关晶体管Q1的源极和第二初级开关晶体管Q2的源极都接地22。
信号变压器T2，如平面或者线绕变压器，具有初级线圈24和次级线圈26。初级线圈24的第一端28通过接线27与第一初级开关晶体管Q1的栅极相连接。初级线圈24的第二端30通过第二条接线32与第二初级开关晶体管Q2的栅极相连接。第一接线27和第二接线32穿过电源变压器T1的铁芯16。第一和第二接线27、32优选设置为穿过铁芯16的平行对34。信号变压器T2的第二线圈26的第一端36设置为确定同步开关Q3的控制信号输入端38。第二端40设置为确定续流开关Q4的控制信号输入端42。同步开关驱动器44的电路被连接在第一和第二端36、40与控制输入端38、42之间。同步开关驱动器44可以包括倍压器或者其它本领域已知的驱动器电路，其将驱动信号施加给晶体管Q3和Q4。
电源10的输出方具有与电源变压器T1的次级线圈14相连接的电路。次级线圈14的第一端46与续流开关Q4的漏极相连接。续流开关Q4的源极与同步开关Q3的源极相连接。同步开关Q3的漏极与次级线圈14的第二端48相连接。续流开关Q4的漏极与电感L1的一端相连接。该电感L1的另一端与电容C1的一端相连接。该电容C1的另一端与续流开关Q4的源极和同步开关Q3的源极相连接。在电容C1上获得输出电压+VOUT，并且该电压+VOUT将电源供应给电阻R1代表的负载。电压+VOUT根据参考节点-VOUT而测得。
现在参考图2示出的印刷电路板(PCB)50。PCB 50具有多个焊接点形成的覆盖区。每个覆盖区的焊接点被排列成图案，该图案与相关于特定覆盖区的器件的引线图案紧密配合。多个覆盖区为电源电路10的几个器件提供了固定点。例如，覆盖区52为第一初级开关晶体管Q1提供了焊接点。第二覆盖区54为第二初级开关晶体管Q2提供了焊接点。芯区56设置用于固定铁芯16并且可占据PCB 50的宽度。覆盖区58为变压器T2提供了焊接点。覆盖区60为晶体管Q3提供了焊接点。覆盖区62为三级管Q4提供了焊接点。虚线64围绕的区域为初级开关驱动器20的元件提供了覆盖区。虚线66围绕的区域为同步开关驱动器44、电感L1和电容C1提供了覆盖区。第一接线27和第二接线32的路径从覆盖区52和54的焊接点到变压器T2的焊接点58。接线27和32穿过变压器T1的芯区56。接线27和32的平行排列34形成了对变压器T2的初级线圈24的差分输入连接(differential inputconnection)。差分输入布置最小化了芯区56中的磁通引入的电压耦合，避免了由于将信号不必要地耦合到接线27和32，从而耦合到变压器T2的初级线圈上。
本发明的说明仅仅作为特征的示例，因此不违背本发明要旨的变化也包括在本发明的范围内。这样的变化不认作背离本发明的精神和范围。

Claims (21)

1.一种开关电源电路包括：
第一变压器，其具有铁芯、初级线圈和次级线圈；
第一开关，其具有控制信号输入端，且与所述第一变压器的所述初级线圈相连接；
同步整流器，其具有控制信号输入端，且与电源变压器的所述次级线圈相连接；
第二变压器，其具有初级线圈和次级线圈；和
第一接线，其具有与所述第一开关的所述控制信号输入端相连接的第一端和与所述第二变压器的所述初级线圈相连接的第二端。
2.如权利要求1所述的开关电源电路还包括：
第二开关，其具有控制信号输入端，且与所述第一变压器的所述初级线圈相连接；
续流开关，其具有控制信号输入端，且与所述第一变压器的所述次级线圈相连接；
第二接线，其具有与所述第二开关的所述控制信号输入端相连接的第一端和与所述第二变压器的所述初级线圈相连接的第二端。
3.如权利要求2所述的开关电源，其中所述第一和第二接线的路线大体相互平行。
4.如权利要求3所述的开关电源，其中所述第一和第二接线的路线还穿过所述第一变压器的铁芯。
5.如权利要求1所述的开关电源，其中所述第一接线的路线穿过所述第一变压器的铁芯。
6.如权利要求5所述的开关电源还包括开关驱动器电路，其连接在所述第二变压器的所述次级线圈和所述同步整流器的所述控制信号输入端之间。
7.如权利要求1所述的开关电源，其中所述第一变压器为平面变压器。
8.如权利要求7所述的开关电源，其中所述第二变压器是线绕变压器。
9.一种印刷电路板(PCB)包括：
电源变压器，其具有初级线圈、次级线圈和芯区；
第一开关覆盖区，其具有第一控制信号焊接点，并且与所述电源变压器的所述初级线圈相连接；
同步整流器覆盖区，其具有第二控制信号焊接点，并且与所述电源变压器的所述次级线圈相连接；
信号变压器覆盖区，其具有初级线圈焊接点和次级线圈焊接点；和
第一轨迹，其第一端与所述第一控制信号焊接点相连接，且第二端与所述信号变压器覆盖区的一个初级线圈焊接点中的相连接。
10.如权利要求9所述的PCB还包括：
第二开关覆盖区，其具有第三控制信号焊接点，且与所述电源变压器的所述初级线圈相连接；
续流开关覆盖区，其具有第四控制信号焊接点，且与所述电源变压器的所述次级线圈相连接；和
第二接线，其具有与所述第二开关的所述第三控制信号焊接点相连接的第一端和与所述信号变压器覆盖区的第二个初级线圈焊接点的相连接的第二端。
11.如权利要求10所述的PCB，其中所述第一和所述第二接线的路线大体相互平行。
12.如权利要求11所述的PCB，其中所述第一和第二接线的路线穿过所述电源变压器的铁芯。
13.如权利要求9所述的PCB，其中所述第一接线路线穿过所述电源变压器的铁芯。
14.如权利要求13所述的PCB，其还包括开关驱动器电路的焊接点，所述开关驱动器电路连接在所述信号变压器的所述次级线圈焊接点和所述第四控制信号焊接点之间。
15.如权利要求9所述的PCB，其中所述电源变压器为平面变压器。
16.如权利要求15所述的PCB，其中所述信号变压器为线绕变压器。
17.一种开关电源电路包括：
第一变压器，其包括铁芯、具有第一端和第二端的初级线圈以及具有第一端和第二端的次级线圈；
第一初级开关，其具有第一控制信号输入端，且与所述第一变压器的所述初级线圈的第一端相连接；
第二初级开关，其具有第二控制信号输入端，且与所述第一变压器的所述初级线圈的第二端相连接；
同步整流器，其具有整流器控制信号输入端，且与所述第一变压器的所述次级线圈的第一端相连接；
续流开关，其具有控制信号输入端，且与所述第一变压器的所述次级线圈的第二端相连接；
第二变压器，其包括具有第一端和第二端的初级线圈和具有第一端和第二端的次级线圈；
第一导线，其连接在所述第一控制信号输入端和所述第二变压器的所述初级线圈的第一端之间；和
第二导线，其连接在所述第二控制信号输入端和所述第二变压器的所述初级线圈的第二端之间。
18.如权利要求17所述的开关电源，其中所述第一和第二导线路线大体相互平行。
19.如权利要求18所述的开关电源，其中所述第一和第二导线路线穿过所述电源变压器的所述铁芯。
20.如权利要求17所述的开关电源，其还包括开关驱动器电路，其连接在所述信号变压器的所述次级线圈第一端和第二端、所述同步整流器的所述整流器控制信号输入端以及所述续流开关的所述控制信号输入端之间。
21.如权利要求17所述的开关电源，其中所述第一变压器是电源变压器，且所述第二变压器是信号变压器。
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