CN204993065U - 一种能量回馈电流型自驱动整流电路 - Google Patents

一种能量回馈电流型自驱动整流电路 Download PDF

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王淑惠
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Abstract

本实用新型涉及一种能量回馈电流型自驱动整流电路，其电流检测绕组N1的同名端连接至同步整流管MOSFET的漏极；驱动绕组N2的同名端连接至同步整流管MOSFET的门极，绕组N2的非同名端连接至同步整流管MOSFET的源极；能量回馈绕组N3的同名端连接至二极管D1的阳极，绕组N3的非同名端和磁复位绕组N4的同名端同时连接至直流电压源Vo的负极，绕组N4的非同名端连接至二极管D2的阳极；二极管D1和D2的阴极同时连接至直流电压源Vo的正极。本实用新型电路检测流过整流管的电流，通过电流互感器感应产生驱动电压，控制整流管的开通和关断，并能够实现能量回馈。

Description

一种能量回馈电流型自驱动整流电路
技术领域
本实用新型涉及一种自驱动整流电路，尤其涉及一种能量回馈电流型自驱动整流电路。
背景技术
随着现代高速超大规模集成电路尺寸的不断减小，一些芯片的功耗不断降低，其供电电压也不断下降。如某些笔记本电脑、高速数据处理系统的电源电压已经下降到3.3V，甚至1.5V。一般情况下低电压输出的DC/DC开关变换器常采用肖特基二极管作为输出整流管，其正向压降约为0.4～0.6V，在低电压大电流输出时，占变换器的总损耗很大，因而，如何减小肖特基整流管带来的损耗，是提高功率变换器效率的关键。同步整流技术的出现，正好顺应了这个要求，该技术采用了低导通阻抗的功率MOS管代替肖特基管，使得整流管上的损耗得以大大的降低。
常用的同步整流电路有外驱动同步整流、电压型自驱动同步整流以及电流型自驱动同步整流三种方式。外驱动同步整流可以提供较为准确的控制时序，实现较高的整流效率，但缺点是驱动电路复杂，需要有控制检测、定时逻辑、同步变压器等，且驱动电路有损耗，成本升高；电压型自驱动同步整流电路简单，但适应性较差，效率低，不适合并联；传统的电流型自驱动同步整流电路其缺点在于电流检测元件有附加损耗，降低电路效率。
实用新型内容
针对以上问题本实用新型提供了一种新型的具有能量回馈功能的电流型自驱动同步整流电路，其通过检测电流方向，从而产生驱动电压，控制半导体开关器件的开通和关断，并且能够将电流检测元件损耗回馈给驱动电源。该同步整流电路具有损耗小、成本低的优点，可应用于正激、反激、推挽和半桥式PWM变换器及谐振变换器等各种拓扑。
为了解决以上问题本实用新型提供了一种能量回馈电流型自驱动整流电路，其特征在于：包括电流检测电路、能量回馈电路、驱动电路和同步整流管MOSFET、直流电压源Vo；
所述电流检测电路、能量回馈电路、驱动电路由一个电流互感器实现，它有四个绕组：电流检测绕组N1、驱动绕组N2、能量回馈绕组N3、磁复位绕组N4，能量回馈绕组N3和磁复位绕组N4的回路中分别串联二极管D1、D2，驱动电源Vo为直流电压源；
电流检测绕组N1的同名端(同名端为绕组上标记有点的一端，其他绕组的同名端相同)连接至同步整流管MOSFET的漏极；
驱动绕组N2的同名端连接至同步整流管MOSFET的门极，驱动绕组N2的非同名端(非同名端为绕组上未标记点的一端，其他绕组的非同名端相同)连接至同步整流管MOSFET的源极；
能量回馈绕组N3的同名端连接至二极管D1的阳极，能量回馈绕组N3的非同名端和磁复位绕组N4的同名端同时连接至直流电压源Vo的负极，磁复位绕组N4的非同名端连接至二极管D2的阳极；二极管D1和D2的阴极同时连接至直流电压源Vo的正极。
所述电流检测绕组N1用于检测流过整流管MOSFET体二极管的电流方向，电流正方向如图示箭头方向。
所述驱动绕组N2中通过感应电流检测绕组N1中的电流从而产生驱动电压，当同步整流管MOSFET中正向电流上升或反向电流下降时，同步整流管MOSFET栅源极电压变正，同步整流管MOSFET导通；反之当同步整流管MOSFET中正向电流降为零并趋于反向或反向电流上升时，同步整流管MOSFET栅源极电压变负，整流管关断。
所述能量回馈绕组N3在同步整流管MOSFET中正向电流上升或反向电流下降时，其绕组电压上升使二极管D1导通，将能量馈送到直流电压源Vo：反之当同步整流管MOSFET中正向电流降为零并趋于反向或反向电流上升时，二极管D1关断。
所述磁复位绕组N4在同步整流管MOSFET中正向电流降为零并趋于反向或反向电流上升时，其绕组电压使二极管D2导通，二极管D1封锁，电流互感器磁芯复位，磁场储能回馈到直流电压源Vo。
本实用新型应用于DC-DC变换器中，用于取代肖特基二极管或快恢复二极管整流电路，能够提高DC-DC变换器的效率。本实用新型电路检测流过整流管的电流，通过电流互感器感应产生驱动电压，控制整流管的开通和关断，并能够实现能量回馈。本实用新型电路实现简单，成本低、损耗小，其特点是驱动波形无死区，驱动运行不受输入电压影响，驱动电路工作与电路拓扑无关，可应用于并联运行的DC-DC变换器，不会出现某个变换器吸收功率，而导致电路损坏。
附图说明
图1为能量回馈电流型自驱动框图。
图2为能量回馈电流型自驱动整流电路图。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作进一步详细说明。
如图1、2所示，本实用新型提供了一种能量回馈电流型自驱动整流电路，包括电流检测电路、能量回馈电路、驱动电路和同步整流管MOSFET、直流电压源Vo；
所述电流检测电路、能量回馈电路、驱动电路由一个电流互感器实现，它有四个绕组：电流检测绕组N1、驱动绕组N2、能量回馈绕组N3、磁复位绕组N4，能量回馈绕组N3和磁复位绕组N4的回路中分别串联二极管D1、D2，驱动电源Vo为直流电压源：
电流检测绕组N1的同名端(同名端为绕组上标记有点的一端，其他绕组的同名端相同)连接至同步整流管MOSFET的漏极；
驱动绕组N2的同名端连接至同步整流管MOSFET的门极，驱动绕组N2的非同名端(非同名端为绕组上未标记点的一端，其他绕组的非同名端相同)连接至同步整流管MOSFET的源极；
能量回馈绕组N3的同名端连接至二极管D1的阳极，能量回馈绕组N3的非同名端和磁复位绕组N4的同名端同时连接至直流电压源Vo的负极，磁复位绕组N4的非同名端连接至二极管D2的阳极；二极管D1和D2的阴极同时连接至直流电压源Vo的正极。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不限制于本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (1)

1.一种能量回馈电流型自驱动整流电路，其特征在于：包括电流检测电路、能量回馈电路、驱动电路和同步整流管MOSFET、直流电压源Vo；
所述电流检测电路、能量回馈电路、驱动电路由一个电流互感器实现，它有四个绕组：电流检测绕组N1、驱动绕组N2、能量回馈绕组N3、磁复位绕组N4，能量回馈绕组N3和磁复位绕组N4的回路中分别串联二极管D1、D2，驱动电源Vo为直流电压源：
电流检测绕组N1的同名端连接至同步整流管MOSFET的漏极；
驱动绕组N2的同名端连接至同步整流管MOSFET的门极，驱动绕组N2的非同名端连接至同步整流管MOSFET的源极；
能量回馈绕组N3的同名端连接至二极管D1的阳极，能量回馈绕组N3的非同名端和磁复位绕组N4的同名端同时连接至直流电压源Vo的负极，磁复位绕组N4的非同名端连接至二极管D2的阳极；二极管D1和D2的阴极同时连接至直流电压源Vo的正极。
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