CN202424561U

CN202424561U - 同步整流驱动电路

Info

Publication number: CN202424561U
Application number: CN2011204930656U
Authority: CN
Inventors: 张国涛
Original assignee: SHENZHEN LUCKY VALLEY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN LUCKY VALLEY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-12-01
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2021-12-01

Abstract

本实用新型公开了一种同步整流驱动电路，其用于对同步整流电路进行驱动，与主变压器副边主绕组相连，所述的驱动电路包括运放控制电路、驱动单元及信号检测电路，所述的信号检测电路设于所述的驱动单元与所述的运放控制电路之间；所述的驱动单元包括驱动电容及MOS管。通过控制MOS管的导通与关断，实现了驱动电容与MOS管的分段驱动，输入电压范围可以扩大到4∶1，甚至更宽，更重要的是使同步整流管和同步续流管驱动电压的幅值在整个输入电压范围内得到合理分配，避免了同步整流管或同步续流管的损坏，降低了驱动电路带来的损耗，提高了整机的效率，并且，结构相对简单，效率高，通用性强，便于广泛应用。

Description

同步整流驱动电路

技术领域

本实用新型涉及同步整流驱动电路的技术领域，具体地讲，是指一种宽范围输入的同步整流驱动电路。

背景技术

同步整流技术目前在业界已日渐成熟，与传统的肖特基二极管整流对比，优势显而易见，随着通讯电子行业的发展，对开关变换器兼容性的要求越来越高，对开关变换器输入电压范围的要求也越来越宽。与此同时，同步整流的驱动电路方式也多样化，而驱动电路的性能对整个开关电源的可靠性影响较大，目前常用的同步整流驱动方式有自驱、他驱或两者相结合，由于自驱结构简单且成本较低，因而得到最为广泛的应用。

如图1、2所示的自驱结构，驱动电压直接取自主绕组上或通过耦合磁路绕组自驱动。因直接从主绕组上获得驱动电压受主绕组的影响，所以，在实际应用中，使用最多的是通过耦合磁路绕组的自驱动。但这两种自驱动，同步整流管和同步续流管驱动电压的幅值都会受到输入电压变化范围的限制，传统的自驱动只能适应2∶1的输入电压范围，当输入电压范围较宽时，如4∶1的输入电压，由于当输入电压处于高端与低端电压时的占空比的范围变化较大，所以，驱动电压幅值的变化也较大，在实际应用中，会出现驱动电压不足或导致驱动损耗增加，不但影响效率，甚至会损坏器件，不利于其它参数的最优设计。

因此，由于自驱动方式中同步整流管和同步续流管驱动电压的幅值受到输入电压变化范围的限制，严重影响现有自驱动方式在宽范围输入电压的开关变换器中，同步整流电路的通用性和广泛应用性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种同步整流驱动电路，其可克服上述缺陷，能适合宽范围输入，且能克服现有电路中同步整流管和同步结流管驱动电压的幅值受到输入电压变化范围限制的不足。

为实现上述目的，本实用新型采用如下结构：

一种同步整流驱动电路，其用于对同步整流电路进行驱动，与主变压器副边主绕组相连，所述的驱动电路包括运放控制电路、驱动单元及信号检测电路，所述的信号检测电路设于所述的驱动单元与所述的运放控制电路之间；所述的驱动单元包括驱动电容及MOS管。

优选地，上述的驱动电容及MOS管为两组，分别用做同步整流管和同步续流管的驱动。

优选地，上述的每组驱动电容的两端分别并联于每组MOS管的DS之间，第一组MOS管的D极连接到主变压器副边主绕组的同名端，S极则通过一个电阻连接到同步整流管的G极；第二组中MOS管的D极连接到主变压器副边主绕组的异名端，S极则通过一个电阻连接到同步续流管的G极。

优选地，上述的运放控制电路包括六个电阻、两个电容及两个比较器，所述电阻一的两端跨接在所述的比较器一的同相输入和输出端，所述电阻二的一端与所述的比较器一的输出相连，所述的电阻二的另一端与第一个MOS的G极相连，所述电阻三的两端跨接在所述的比较器二的同相输入和输出端，所述电阻四的一端与所述的比较器二的输出端相连，另一端与所述的第二个MOS的G极相连，所述电容一的一端与第一个MOS的G极相连，另一端连接到地，电容二的一端与第二个MOS的G极相连，另一端连接到地；电阻五的一端与开关变换器的输出端相连，另一端与电阻六及比较器一的输入端相连，电阻六的另一端接地。

优选地，上述的信号检测电路包括一个二极管，四个电阻、一个电容和一个稳压管，所述二极管的阳极连接到主变压器副边主绕组的同名端，阴极与电阻一的一端相连，所述的电阻一的另一端与电容一的一端和电阻二的一端相连；所述的电容一的另一端连接到地；所述的电阻二的另一端连接到稳压管的阴极和所述的运放控制电路，所述的稳压管的阳极连接到地，所述的电阻三的一端连接到稳压管的阴极，另一端连接到电阻四的一端和所述的运放控制电路；所述的电阻四的另一端连接到地。

采用上述技术方案后，使用时，通过控制MOS管的导通与关断，实现了驱动电容与MOS管的分段驱动，输入电压范围可以扩大到4∶1，甚至更宽，更重要的是使同步整流管和同步续流管驱动电压的幅值在整个输入电压范围内得到合理分配，避免了同步整流管或同步续流管的损坏，降低了驱动电路带来的损耗，提高了整机的效率，并且，结构相对简单，效率高，通用性强，便于广泛应用。

附图说明

图1是传统的绕组自驱动式同步整流驱动电路的电路原理图。

图2是图1中当输入电压处于高端时的同步整流管的驱动电压波形图。

图3是本实用新型的同步整流驱动电路的一具体应用例原理图。

图4是图3中当输入电压处于高端时的同步整流管的驱动电压波形图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参考图3所示，本实用新型公开了一种同步整流驱动电路，其用于对同步整流电路进行驱动，与主变压器副边主绕组Ns相连，其包括驱动单元1、运放控制电路2及信号检测电路3，其中：

在本实施例中，整流电路包括有同步整流管U1、同步续流管U2。

驱动单元1包括两驱动电容C1、C2、两电阻R1、R2及两MOS管Q1、Q2；其中，两MOS管Q1、Q2为N沟道MOS管，其D极分别连接到主变压器副边主绕组Ns的同名端和异名端，其S极分别通过电阻R1、R2连接到同步整流管U1和同步续流管U2的G极，网络DRV1和DRV2分别代表两MOS管Q1、Q2的G极，并通过缓冲电路与运放控制电路2的输出端相连；两电容C1、C2分别并联于两MOS管Q1、Q2的DS之间。

运放控制电路2包括六个电阻R11、R12、R13、R14、R15、R16、两个电容C6、C7及两个比较器U3-A、U3-B，其中：

电阻R11的两端跨接在比较器U3-A的同相输入和输出端，电阻R14的一端与比较器U3-A的输出相连，电阻R14的另一端与第一个MOS的G极相连，电阻R12的两端跨接在比较器U3-B的同相输入和输出端，电阻R15的一端与比较器U3-B的输出端相连，另一端与第二个MOS的G极相连，电容C6的一端与第一个MOS的G极相连，另一端连接到地，电容C7的一端与第二个MOS的G极相连，另一端连接到地。电阻R13的一端与开关变换器的输出端相连，另一端与电阻R16及比较器U3-A的输入端相连，电阻R16的另一端接地。

实际应用中，比较器U3-A用做反相迟滞比较器，比较器U3-B用做同相迟滞比较器，电阻R11与电阻R12分别为比较器U3-A、U3-B的回差电阻，分别跨接与比较器U3-A、U3-B的输出与同相输入端，电阻R14、R15和电容C6、C7分为比较器U3-A、U3-B输出的缓冲电阻和缓冲电容，经过缓冲后分别与MOS管Q1、Q2的G极相连，比较器U3的3脚与6脚相连，V0为开关变换器的输出端，V0经电阻R13、R16分压后，作为参考电压，与比较器U3的3脚相连。

信号检测电路3包括一个二极管D1、四个电阻R7、R8、R9、R10、一个电容C5和一个稳压管Z1，其中：

二极管D1、电阻R7及电容C5构成整流滤波电路，整流二极管D1的阳极与主变压器副边主绕组Ns的同名端相连，阴极与电阻R7的一端相连，电阻R7的另一端与电容C5的一端和电阻R8的一端相连；电容C5的另一端连接到地；电阻R8的另一端连接到稳压管Z1的阴极和运放控制电路2的比较器U3-B的同相输入端，稳压管Z1的阳极连接到地，电阻R9的一端连接到稳压管Z1的阴极，另一端连接到电阻R10的一端和运放控制电路2的比较器U3-A的反相输入端；电阻R10的另一端连接到地。

整流滤波后的电压经电阻R8、R9、R10串联分压后，在电阻R9与电阻R10的连接点与比较器U3-A的反相输入端相连，在电阻R8、R9的连接点与比较器U3-B的同相输入端相连，同时，稳压管Z1的阴极也连接在电阻R8与电阻R9的连接点上，稳压管Z1的阳极连接到地，起到限幅作用。

本领域的普通技术人员明白，对于宽范围4∶1的输入电压范围，采用绕组自驱时，低压占空比较大，高压占空比较小，同步整流管的驱动电压幅值在低压时最小，高压时最大，而同步续流管的驱动电压幅值刚好相反，即低压时最大，高压时最小，因此，控制MOS管Q1通断的比较器U3-A需采用反相输入，而控制MOS管Q2通断的比较器U3-B需采用同相输入，两者互补。

当输入电压处于18V时，同步整流管U1的驱动电压幅值最小，而同步续流管U2的驱动电压幅值最大，此时，主变压器副边主绕组Ns同名端的电压也较低，经采样分压送至比较器U3-A的反相输入电压也较低，低于比较器U3-A的同相输入的参考电压时，U3-A的输出脚为高电平，进而MOS管Q1导通，同步整流管U1的驱动电压直接来主变压器副边主绕组Ns的同名端的电压，并经同步整流管U1的GS电容回到主变压器副边主绕组Ns异名端，弥补低压时，同步整流管U1的驱动电压幅值较低的现象。比较器U3-B的同相输入电压低于反相输入的参考电压，比较器U3-B的输出脚为低电平，MOS管Q2不导通，主变压器副边主绕组Ns的异名端电压经电容C2和同步续流管U2的GS间的电容分压，并经同步续流管U2的GS电容回到主变压器副边主绕组Ns同名端，弥补低压时，同步续流管U2的驱动电压幅值较高的现象，值得注意的是，当MOS管Q1或Q2没有导通时，其体内二极管为电容C1或C2提供了放电通路，避免了额外增加放电回路的问题。

当输入电压处于72V时，比较器U3-A、U3-B的输出端电平与输入电压处于18V时的电平刚好相反，即比较器U3-A的输出脚为低电平，比较器U3-B的输出脚为高电平，此时驱动电路的工作原理同上，从而弥补了高压时，同步整流管U1的驱动电压幅值较高与同步续洲管U2的驱动电压幅值较低的现象。

MOS管Q1、Q2何时导通与关断可以根据电路实际应用情况对电路参数做出调整，具体可以调整运放控制单元电路和信号检测单元电路。通过合理的调整，可以使同步整流管和同步续流的驱动电压的幅值在整个输入电压范围内控制在一个合适的范围，且不影响驱动电压的上升或下降斜率，同时MOS管Q1、Q2的体内二极管也得到了合理的利用，因此，驱动损耗在整个输入电压范围内都相对较小，驱动电路中器件的封装可选用小型号的封装，驱动性能较好，从而提高了开关变换器的效率。

本实用新型也可在应用中根据具体的输出电压和匝比关系，用独立绕组的同名端来做采样电压，使采样电压在全电压输入范围内达到一合适的幅值，并非必须采用直接取自主变压器T1副边主绕组Ns的同名端来实现。而同步整流管和同步续流管的驱动电路也可单独应用，并且参考电压也可以通其它辅助电源经稳压后得到，以使该同步整流驱动电路获得满意的性能。

由图4可见，本实用新型采用上述技术方案后，通过控制MOS管的导通与关断，实现了驱动电容与MOS管的分段驱动，输入电压范围可以扩大到4∶1，甚至更宽，更重要的是使同步整流管和同步续流管驱动电压的幅值在整个输入电压范围内得到合理分配，避免了同步整流管或同步续流管的损坏，降低了驱动电路带来的损耗，提高了整机的效率，并且，结构相对简单，效率高，通用性强，便于广泛应用。

同时，同步整流管和同步续流管的驱动电压上升斜率较大，避免了同步整流管和同步续流管的体内二极管导通时间过长造成额外的损耗；当驱动电压较高时，MOS处于关断时，驱动电压通过驱动电容及同步管的GS间的电容分压，从而使驱动电压的幅值降低，此时，巧妙地利用了MOS的体内二极管给驱动电容放电，节省了额外增加放电二极管，而当驱动电压较低时，MOS导通，此时将驱动电容短路，驱动电压通过一电阻加到同步管的GS间，从而使驱动电压的幅值提高，而这个电阻提高了驱动电路的阻尼系数，可有效抑驱动电压中有变压器漏感产生的电压尖峰。无论MOS管是否导通，驱动电压的波形都没有发生改变，且幅值保持在合适的范围，不但使驱动电路本身的损耗减小，也使同步整流管和同步续流管的导通损耗降低，从而提高了开关变换器的效率；在两比较器的输出端分别设有缓冲电路，这是为了提高MOS管导通的速率。原因是MOS管在开通的瞬间会遇到两种情况，即MOS管的体内二极管是否处于放电导通状态，通过设置缓冲电路，无论处于哪种状态都可以使MOS迅速导通，所以在转换的过程中对输出波形没有任何影响。

由此可见，本实用新型可有效地解决当输入电压范围较宽时，自驱动电路中同步整流管和同步续流管驱动电压的幅值受到输入电压变化范围限制的不足，使同步整流管和同步续流管驱动电压的幅值在整个输入电压范围内得到合理分配，避免了同步整流管或同步续流管的损坏，降低了驱动电路带来的损耗，提高了整机的效率，并且，结构相对简单，成本低，效率高，通用性强，特别适合于各种宽范围输入的中、小功率开关变换器副边的同步整流的驱动。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种同步整流驱动电路，其用于对同步整流电路进行驱动，与主变压器副边主绕组相连，其特征在于：所述的驱动电路包括运放控制电路、驱动单元及信号检测电路，所述的信号检测电路设于所述的驱动单元与所述的运放控制电路之间；所述的驱动单元包括驱动电容及MOS管。

2.根据权利要求1所述的同步整流驱动电路，其特征在于：所述的驱动电容及MOS管为两组，分别用做同步整流管和同步续流管的驱动。

3.根据权利要求2所述的同步整流驱动电路，其特征在于：所述的每组驱动电容的两端分别并联于每组MOS管的DS之间，第一组MOS管的D极连接到主变压器副边主绕组的同名端，S极则通过一个电阻连接到同步整流管的G极；第二组中MOS管的D极连接到主变压器副边主绕组的异名端，S极则通过一个电阻连接到同步续流管的G极。

4.根据权利要求2所述的同步整流驱动电路，其特征在于：所述的运放控制电路包括六个电阻、两个电容及两个比较器，所述电阻一的两端跨接在所述的比较器一的同相输入和输出端，所述电阻二的一端与所述的比较器一的输出相连，所述的电阻二的另一端与第一个MOS的G极相连，所述电阻三的两端跨接在所述的比较器二的同相输入和输出端，所述电阻四的一端与所述的比较器二的输出端相连，另一端与所述的第二个MOS的G极相连，所述电容一的一端与第一个MOS的G极相连，另一端连接到地，电容二的一端与第二个MOS的G极相连，另一端连接到地；电阻五的一端与开关变换器的输出端相连，另一端与电阻六及比较器一的输入端相连，电阻六的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的同步整流驱动电路，其特征在于：所述的信号检测电路包括一个二极管，四个电阻、一个电容和一个稳压管，所述二极管的阳极连接到主变压器副边主绕组的同名端，阴极与电阻一的一端相连，所述的电阻一的另一端与电容一的一端和电阻二的一端相连；所述的电容一的另一端连接到地；所述的电阻二的另一端连接到稳压管的阴极和所述的运放控制电路，所述的稳压管的阳极连接到地，所述的电阻三的一端连接到稳压管的阴极，另一端连接到电阻四的一端和所述的运放控制电路；所述的电阻四的另一端连接到地。