CN206180889U - 一种自驱同步整流电源 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自驱同步整流电源.其包括一半桥电路，所述半桥电路的变压器原边一侧设置有限制变压器原边绕组电压的最大值小于输入电压的钳位单元.通过设置钳位单元，能够将变压器原边绕组的电压限制在预设的电压范围内，从而避免同步整流MOS的自驱电压过高的问题，有效的在电源异常状态时，保护同步整流MOS.并进一步的，还设置了预充电电阻单元，可以迅速的使第一电容充电，缩短进入稳态工作的时间，降低了开机时的同步整流自驱电压，进一步的保护同步整理MOS，提高开关的工作可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及半桥电路技术领域，尤其涉及一种自驱同步整流电源。
背景技术
随着电子技术的不断发展，许多电路的工作电流要求越来越大，这对于开关电源的设计造成了很大的影响。由于整流二极管的导通压降较高，使得输出端整流管在较大电流输出时，损耗非常突出，导致传统的二极管整流电路无法使用。
同步整流是一种采用通态电阻极低的专用功率MOS取代整流二极管从而降低损耗的技术。在传统的基于半桥的方案中，很容易通过变压器的副边取电，实现副边的同步整流自驱动(同步整流中要求MOS栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能)。
由于半桥工作原理，通常情况下不需要考虑上下逼同步整流管互通导致损坏的问题，使用上述基于半桥的自驱同步整流可以很好的降低物料成本，无需外加芯片。
但是，低压MOS管(DS电压小于100V)GS电压通常要求小于20V。由于为自驱方式，即使在设计中将电源正常工作时的驱动电压确保在10V以下，若在电源过流，短路等不正常工作状态下，变压器原边绕组的电压波动，也无法保证GS电压小于20V。
由此，在实际应用中，变压器副边的同步整流MOS经常会因自驱的电压过高导致损坏，开关电源在实际使用中的可靠性受到一定的影响。
因此，现有技术还有待发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种自驱同步整流电源，旨在解决现有技术中同步整流MOS因自驱的电压过高导致损坏的问题。
为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：
一种自驱同步整流电源，包括一半桥电路，其中，所述半桥电路的变压器原边一侧设置有限制变压器原边绕组电压的最大值小于输入电压的钳位单元。
所述的自驱同步整流电源，其中，所述半桥电路的变压器原边一侧设置有与变压器原边绕组分压的第一电容；
所述第一电容与一预充电电阻单元连接；所述预充电电阻单元限流以缩短所述第一电容充电至平衡状态的时间。
所述的自驱同步整流电源，其中，所述钳位单元包括第一钳位二极管和第二钳位二极管；
所述第一钳位二极管的N端与输入电压端连接，所述第二钳位二极管的P端与地连接，第一及第二钳位二极管的钳位端与所述第一电容连接，将所述第一电容的正端电压值限制在0到输入电压之间。
所述的自驱同步整流电源，其中，所述预充电电阻单元具体包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第四电阻；
所述第一电容的一端依次与第二电阻、第一电阻以及输入电压连接，还通过第三电阻、第四电阻接地，所述第一电容的另一端接地。
有益效果：本实用新型提供的一种自驱同步整流电源，通过设置钳位单元，能够将变压器原边绕组的电压限制在预设的电压范围内，从而避免同步整流MOS的自驱电压过高的问题，有效的在电源异常状态时，保护同步整流MOS。
进一步的，还设置了预充电电阻单元，可以迅速的使第一电容充电，缩短进入稳态工作的时间，降低了开机时的同步整流自驱电压，进一步的保护同步整理MOS，提高开关的工作可靠性。
附图说明
图1为本实用新型具体实施例的自驱同步整流电源的电路图。
具体实施方式
本实用新型提供一种自驱同步整流电源。为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，为半桥方案的工作原理。其包括第一开关管Q1和Q2，设置在变压器副边侧的第一同步整流管Q3和第二同步整流管Q4，完成同步整流。输入电压为VH+。
第一开关管Q1和第二开关管Q2交替导通，能量由变压器原边向副边传递。其中，当Q1导通时，变压器原边绕组上电压Vp为原边绕组T1-A电流Ip从0开始正向增长，T1-A\T1-E绕组感应电势“*”端为“正”极性，故同步整流管Q4导通，Q3截止。
当Q1关断，Q2导通时，变压器绕阻T1-A电势*为负的Ip绕组T1-A从零反向增长，同步整流管Q3导通，Q4截止。
第一开关管Q1、和第二开关管Q2同时关断的时间为死区，在死区内原边绕组T1-A电流Ip下降到0。
由此，自驱同步整流MOS管(Q3或者Q4)GS电压Vgs具体为：
其中，Vp为变压器原边绕组电压，Ns为变压器副边绕组匝数，Np为变压器原边绕组匝数。
由公式(1)可知，自驱同步整流MOS管(Q3或者Q4)GS电压Vgs与变压器原边绕组电压Vp成正比关系。因此，可以通过控制Vp来保证GS电压Vgs在预设的波动范围内。
如图1所示，为本实用新型具体实施例的自驱同步整流电源，其包括上述的半桥电路。
所述半桥电路的变压器原边一侧设置有限制变压器原边绕组电压最大值不超过输入电压VH+的钳位单元100。通过设置所述钳位单元100，能够很好的将变压器原边绕组电压限制在预设的范围之内，从而实现对于自驱同步整流MOS管的保护。
具体的，如图1所示，所述钳位单元100包括第一钳位二极管D1和第二钳位二极管D2。
其中，所述第一钳位二极管D1的N端与输入电压端连接，为参考端，另一端(即钳位端)与第一电容C3连接。所述第二钳位二极管D2的P端与地连接，为参考端，另一端则与所述第一电容C3连接。通过上述设置，可以将所述第一电容的正端电压值限制在0到输入电压VH+之间。
当电源处于异常状态(例如过流、短路状态时)，会导致反馈环的剧烈变动，因此Q1、Q2开通复位会产生不平衡，C3正端电压会剧烈的波动。电压不能在近似为稳定的
例如，当Q1开通时间长，Q2开通时间短，第一电容C3正端电压可能高于VH+。当Q2开通时间长，Q1开通时间短，第一电容C3正端电压会小于0V。相对应地，当第一电容C3的正端电压小于0V时，在没有钳位单元的情况下，变压器原边绕组电压Vp将大于VH+，最终导致同步整流MOS的驱动电压过高。
设置上述钳位二极管后，第一电容C3的最高电压被D1钳位到VH+，最低电压被D2钳位到0V，第一电容C3的正端电压值会被钳位在0-VH+之间。
由此，自驱同步整流MOS管(Q3或者Q4)GS电压Vgs极限值为：
可以依据实际的情况，从设计或者选型上进行考虑即可将可以驱同步整流MOS管(Q3或者Q4)GS电压控制在规格范围内，有效的保证了电源的可靠运行。
进一步的，所述半桥电路的第一电容C3与一预充电电阻单元200连接。所述预充电电阻单元限流以缩短所述第一电容充电至平衡状态的时间。所述第一电容C3与变压器原边绕组分压，以下以第一电容C3为对象进行分析。
由于其电气特性，电容在瞬时接通时，其电压并不会瞬时改变，需要一个充电的过程以达到稳态状态。
如图1所示，根据伏秒平衡原则，在稳态工作时，第一电容C3上的电压可以近似认为为输入电压的一半，即变压器原边绕组的电压也为因此，此时自驱同步整流MOS管(Q3或者Q4)GS电压Vgs为：
但在常规线路开机时，由于第一电容C3上的电压值并不会随着输入电压的接通而瞬时变化，因此，此时变压器原边绕组的电压为VH+，相对应的，此时自驱同步整流MOS管(Q3或者Q4)GS电压Vgs为
在设置了上述一预充电电阻单元200后，预充电单元200可以使第一电容C3迅速充电到稳态工作的电压值，使得线路启动时，变压器原边绕组的电压为使自驱同步整流MOS管(Q3或者Q4)GS电压Vgs(即变压器副边驱动电压)降低一半，有效的降低了启动时的驱动电压。
具体的，如图1所示，所述预充电电阻单元200包括：第一子单元和第二子单元。
所述第一子单元与所述第一电容串联连接；输入电压通过第一子单元向第一电容充电；所述第二子单元与所述第一电容并联连接。
更具体的，所述预充电电阻单元200具体包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3以及第四电阻R4。
所述第一电容C3的一端依次与第二电阻R2、第一电阻R1以及输入电压端连接。第一电容C3通过第一电阻R1和第二电阻R2充电。所述第一电容C3还通过第三电阻R3、第四电阻R4接地，所述第一电容的另一端接地。
应当说明的是，所述电阻具体可以采用现有技术中任何合适类型，具有特定电阻的电阻，例如各种型号的贴片电阻等。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及本实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种自驱同步整流电源，包括一半桥电路，其特征在于，所述半桥电路的变压器原边一侧设置有限制变压器原边绕组电压的最大值小于输入电压的钳位单元；所述半桥电路的变压器原边一侧设置有与变压器原边绕组分压的第一电容；
所述第一电容与一预充电电阻单元连接；所述预充电电阻单元限流以缩短所述第一电容充电至平衡状态的时间；
所述钳位单元包括第一钳位二极管和第二钳位二极管；
所述第一钳位二极管的N端与输入电压端连接，所述第二钳位二极管的P端与地连接，第一及第二钳位二极管的钳位端与所述第一电容连接，将所述第一电容的正端电压值限制在0到输入电压之间。
2.根据权利要求1所述的自驱同步整流电源，其特征在于，所述预充电电阻单元具体包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻以及第四电阻；
所述第一电容的一端依次与第二电阻、第一电阻以及输入电压连接，还通过第三电阻、第四电阻接地，所述第一电容的另一端接地。
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| CN110138224A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-08-16 | 上海安费诺永亿通讯电子有限公司 | 一种支持多线圈切换的无线充电接收端及移动终端 |
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