CN207766141U - 一种应用于副边同步整流mos管的有源吸收电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于副边同步整流MOS管的有源吸收电路，包括驱动电路和箝位电路，所述驱动电路用于输入所述驱动信号DRV1，将所述驱动信号DRV1反向为负脉冲驱动信号DRV2，并将高电平箝位在零电平，确保输出驱动信号DRV3；所述箝位电路用于根据所述驱动电路输出的所述驱动信号DRV3箝位住副边同步整流MOS管上的电压应力，输出所述驱动信号DRV1。本实用新型通过提供的有源吸收电路控制副边同步整流MOS管的开关，吸收副边同步整流MOS管关断时的电压应力，且减少了开关损耗，本实用新型可以做到无损吸收，降低副边同步整流MOS管的电压应力，减少副边同步整流MOS管的关断损耗,提高电源整机的效率。

Description

一种应用于副边同步整流MOS管的有源吸收电路

技术领域

本实用新型涉及直流通信电源技术领域，特别是涉及一种应用于副边同步整流MOS管的有源吸收电路。

背景技术

直流通信电源常规采用ATCA架构，48V母线电源的要求对应为宽输入电压范围、高功率密度及大的输出电流。为了满足宽输入电压范围要求，电源只能通过选用硬开关PWM技术；为实现高功率密度，电源只能通过采用高的开关频率，来减小磁性器件的体积，满足小型化要求；而满足大的输出电流要求，电源一般采用副边同步整流技术，通过降低导通损耗，来进一步提高电源的高效率。副边同步整流MOS管在关断时，无法实现ZVS(ZeroCurrentSwith，零电流)关断，也即在副边同步整流MOS管关断过程中将流过该副边同步整流MOS管的电流从导通电流变化为零电流，因此，产生较高的变化斜率DI/DT，但由于该副边同步整流MOS管与变压器的漏感作用，则产生很高的瞬间尖峰电压DV/DT，若该尖峰电压在没有抑制的情况下，会成倍于副边同步整流MOS管关断的平台电压。

为了保证器件的可靠性，副边同步整流MOS管器件需要在满足最大电压应力下有一定的降额，无论是基于副边同步整流MOS管关断平台，还是基于副边同步整流MOS管关断尖峰选择副边同步整流MOS管都需要考虑MOS管的耐压等级，因此，使两者的MOS管选型有很大的差别，基于副边同步整流MOS管关断尖峰选择的MOS管的耐压等级，会比基于副边同步整流MOS管关断平台选择的MOS管的耐压等级高两倍以上，但是越高耐压等级的MOS管，其内阻越高，导致寄生参数越恶劣，会严重影响电源的整机效率。

因此，如何降低副边同步整流MOS管的电压应力，从而选用低耐压等级，低内阻的副边同步整流MOS管，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种应用于副边同步整流MOS管的有源吸收电路，以实现降低副边同步整流MOS管的电压应力，以达到选型低耐压低内阻的MOS管，同时提高电源的整机效率。

为达到上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

一种应用于副边同步整流MOS管的有源吸收电路，包括驱动电路和箝位电路，其中：

所述驱动电路的输入端与驱动信号DRV1相连，所述驱动电路的输出端与所述箝位电路的输入端相连，所述箝位电路的输出端输出所述驱动信号DRV1，所述驱动电路的接地端和所述箝位电路的接地端与公共地端相连；

所述驱动电路用于输入所述驱动信号DRV1，将所述驱动信号DRV1反向为负脉冲驱动信号DRV2，并将高电平箝位在零电平，确保输出驱动信号DRV3；

所述箝位电路用于根据所述驱动电路输出的所述驱动信号DRV3箝位住副边同步整流MOS管上的电压应力，输出所述驱动信号DRV1。

优选的，所述驱动电路包括驱动电容、箝位二极管、延时电阻、分压电阻以及反相箝位二极管，其中：

所述驱动电容的一端输入所述驱动信号DRV1，所述驱动电容将所述驱动信号DRV1反相为所述负脉冲驱动信号DRV2，所述驱动电容的另一端与所述箝位二极管的阳极相连，所述箝位二极管的阴极与所述公共地端相连；

所述延时电阻与所述反相箝位二极管并联，所述反相箝位二极管将所述负脉冲驱动信号DRV2及时翻转为所述驱动信号DRV3；

所述反相箝位二极管的阳极与所述箝位二极管的阳极相连，所述反相箝位二极管的阴极、所述延时电阻与所述分压电阻的公共端作为所述驱动电路的输出端与所述箝位电路相连，所述分压电阻的另一端与所述公共地端相连。

优选的，所述箝位电路包括箝位MOS管、箝位电容以及副边同步整流MOS管，其中：

所述箝位MOS管的G脚作为所述箝位电路的输入端与所述驱动电路的输出端相连；

所述箝位MOS管的S脚与所述公共地端相连，所述箝位MOS管的D脚与所述箝位电容的一端相连，所述箝位电容的另一端与所述副边同步整流MOS管的D脚相连；

所述副边同步整流MOS管的S脚与所述公共地端相连，所述副边同步整流MOS管的G脚作为所述箝位电路的输出端，输出所述驱动信号DRV1。

优选的，所述副边同步整流MOS管为NMOS开关管。

优选的，所述箝位MOS管为PMOS开关管。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开了一种应用于副边同步整流MOS管的有源吸收电路，包括驱动电路和箝位电路，其中：所述驱动电路的输入端与驱动信号DRV1相连，所述驱动电路的输出端与所述箝位电路的输入端相连，所述箝位电路的输出端输出所述驱动信号DRV1，所述驱动电路的接地端和所述箝位电路的接地端与公共地端相连；所述驱动电路用于输入所述驱动信号DRV1，将所述驱动信号DRV1反向为负脉冲驱动信号DRV2，并将高电平箝位在零电平，确保输出驱动信号DRV3；所述箝位电路用于根据所述驱动电路输出的所述驱动信号DRV3箝位住副边同步整流MOS管上的电压应力，输出所述驱动信号DRV1。本实用新型通过提供的有源吸收电路控制副边同步整流MOS管的开关，吸收副边同步整流MOS管关断时的电压应力，且减少了开关损耗，本实用新型可以做到无损吸收，降低副边同步整流MOS管的电压应力，减少副边同步整流MOS管的关断损耗,提高电源整机的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为传统的缓冲电路示意图；

图2为传统的另一种缓冲电路示意图；

图3为传统的另一种缓冲电路示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种应用于副边同步整流MOS管的有源吸收电路示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种应用于副边同步整流MOS管的有源吸收电路的驱动信号时序图；

图6为本实用新型实施例提供的应用有源吸收电路的正激副边同步整流电路；

图7为本实用新型实施例提供的应用有源吸收电路的副边全波同步整流电路；

图8为本实用新型实施例提供的应用有源吸收电路的反激同步整流电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

当副边同步整流MOS管硬关断时，电压和电流有很大的重叠，它引起的损耗是比较大。该损耗是与开关频率的大小成正比的。而为了提高电源的功率密度，直流电源一般采用100KHz以上的开关频率。因此电源的关断损耗很大影响了电源的整机效率。为了减小开关管关断交叠损耗及减小开关管上的电压应力需要增加缓冲电路。

传统的缓冲电路一般为RCD缓冲电路(如图1所示)及RC缓冲电路(如图2所示)。但这两种缓冲电路都不是无损的，吸收的能量最终会耗散到吸收电阻Rc上，严重影响到整机效率。而且吸收电阻需要电源给出足够的空间及散热措施保持电阻的可靠温升。这也影响电源的小型化发展。

可以将RD替换成有源器件，如图3所示的VT1。在副边同步整流MOS管VT2关断时，将箝位MOS管VT1导通，能通过箝位电容C2箝位住副边同步整流MOS管VT2上的电压应力。在副边同步整流MOS管VT2关断时，箝位MOS管VT1导通，箝位电容C2并联在箝位MOS管VT1的DS两端，通过箝位MOS管VT1向箝位电容C2充电，使副边同步整流MOS管VT2上的电压应力不会过高，箝位住副边同步整流MOS管VT2上的电压应力。当副边同步整流MOS管VT2导通时，箝位MOS管VT1关断，箝位电容C2上的电压保持，无须通过箝位MOS管VT1放电，这样可以降低损耗。但箝位MOS管VT1需要一个驱动电路，常规的原边控制芯片并没有提供该驱动信号，即使控制芯片有驱动信号，也需要从原边传输到副边，就需要增加原副边隔离驱动变压器或原边隔离驱动器。

如果直接从副边同步整流MOS管VT2的驱动上反向驱动电平，用于驱动箝位MOS管VT1，可以减少器件，从而降低电源成本及占板面积。但直接反向驱动电平，会使箝位MOS管VT1还没有完全关断时，副边同步整流MOS管VT2就导通，这样会造成箝位电容C2短路或过度放电。

本实用新型解决了以上RCD损耗大，以及箝位电容C2短路的问题。通过本实用新型提供的有源吸收电路控制一个自驱动有源器件的开关，吸收副边同步整流MOS管关断时的电压应力，且减少了开关损耗。通过本实用新型可以做到无损吸收，降低副边同步整流MOS管的电压应力，减少副边同步整流MOS管的关断损耗，提高电源整机的效率。另外，副边同步整流MOS管VT2的驱动信号可以直接从箝位MOS管VT1的驱动上提取，电路简单，有效且成本低。

如图4所示，本实用新型实施例提供一种应用于副边同步整流MOS管的有源吸收电路，包括驱动电路101和箝位电路102，其中：

驱动电路101的输入端与驱动信号DRV1相连，驱动电路101的输出端与箝位电路102的输入端相连，箝位电路102的输出端输出驱动信号DRV1，驱动电路101的接地端和箝位电路101的接地端与公共地端相连；驱动电路101用于输入驱动信号DRV1，将驱动信号DRV1反向为负脉冲驱动信号DRV2，并将高电平箝位在零电平，确保输出驱动信号DRV3；箝位电路102用于根据驱动电路101输出的驱动信号DRV3箝位住副边同步整流MOS管VT2上的电压应力，输出驱动信号DRV1。

具体的，如图4所示，上述的驱动电路101包括驱动电容C1、箝位二极管D1、延时电阻R1、分压电阻R2以及反相箝位二极管D2，其中：

所述驱动电容的一端输入所述驱动信号DRV1，所述驱动电容将所述驱动信号DRV1反相为所述负脉冲驱动信号DRV2，所述驱动电容的另一端与所述箝位二极管的阳极相连，所述箝位二极管的阴极与公共地端相连；

所述延时电阻与所述反相箝位二极管并联，所述反相箝位二极管将所述负脉冲驱动信号DRV2及时翻转为所述驱动信号DRV3；

所述反相箝位二极管的阳极与所述箝位二极管的阳极相连，所述反相箝位二极管的阴极、所述延时电阻与所述分压电阻的公共端作为所述驱动电路的输出端与所述箝位电路相连，所述分压电阻的另一端与所述公共地端相连。

具体的，如图4所示，所述箝位电路102包括箝位MOS管VT1、箝位电容C2以及副边同步整流MOS管VT2，其中：

所述箝位MOS管VT1的G脚作为所述箝位电路102的输入端与所述驱动电路101的输出端相连；所述箝位MOS管VT1的S脚与所述公共地端相连，所述箝位MOS管VT1的D脚与所述箝位电容C2的一端相连，所述箝位电容C2的另一端与所述副边同步整流MOS管VT2的D脚相连；所述副边同步整流MOS管VT2的S脚与所述公共地端相连，所述副边同步整流MOS管VT2的G脚作为所述箝位电路102的输出端，输出所述驱动信号DRV1。

如图4所示，可知上述副边同步整流MOS管VT2为NMOS开关管；箝位MOS管VT1为PMOS开关管。

如图4所示，需要说明的是，本实用新型实施例中，VT2为副边同步整流MOS管，VT1为箝位MOS管，箝位电容C2为吸收电容，分压电容C1为驱动电容，第一二极管D1为箝位二极管，延时电阻R1为限流电阻，反向箝位二极管D2为充电二极管，分压电阻R2为放电电阻。

如图5所示，图5为本实用新型实施例提供的应用于副边同步整流MOS管的有源吸收电路的驱动信号时序图。当副边同步整流MOS管VT2驱动电平DRV1(如图5所示)由高变低，副边同步整流MOS管VT2开始关断，副边同步整流MOS管VT2两端Vds的电压开始上升，分压电容C1与箝位二极管D1将该驱动电平DRV1由正变负，即为DRV2(如图5所示)，延时电阻R1限制了负电平的上升沿，使副边同步整流MOS管VT2延时导通，即为DRV3(如图5所示)，它避免在副边同步整流MOS管VT2还没有关断的时间箝位电容C2通过箝位MOS管VT1放电，当副边同步整流MOS管VT2的驱动电平DRV1由低变高时，分压电容C1与箝位二极管D1将该驱动电平DRV1由高变为零电平，反向箝位二极管D2导通，立即将箝位MOS管VT1的驱动电平由负电平转零电平，及时关断箝位MOS管VT1管，避免箝位电容C2通过箝位MOS管VT1放电。

该有源吸收电路可以用于多种方式的副边同步整流电路中，如正激副边同步整流电路，参见附图6所示；副边全波同步整流电路，参见附图7所示；反激同步整流电路，参见附图8所示，等等。以上各电路中的副边同步整流MOS管VT2A，VT2B，VT2C，VT2D，VT2E等效于图4中VT2。图4中箝位电容C2可以箝位住副边同步整流MOS管的电压应力。当副边同步整流MOS管VT2A，VT2B，VT2C，VT2D，VT2E驱动电平由高转低，副边同步整流MOS管关断，该有源吸收电路工作，箝位住副边同步整流MOS管的电压应力。

本实用新型公开了一种应用于副边同步整流MOS管的有源吸收电路，包括驱动电路和箝位电路，其中：所述驱动电路的输入端与驱动信号DRV1相连，所述驱动电路的输出端与所述箝位电路的输入端相连，所述箝位电路的输出端输出所述驱动信号DRV1，所述驱动电路的接地端和所述箝位电路的接地端与公共地端相连；所述驱动电路用于输入所述驱动信号DRV1，将所述驱动信号DRV1反向为负脉冲驱动信号DRV2，并将高电平箝位在零电平，确保输出驱动信号DRV3；所述箝位电路用于根据所述驱动电路输出的所述驱动信号DRV3箝位住副边同步整流MOS管上的电压应力，输出所述驱动信号DRV1。本实用新型通过提供的有源吸收电路控制副边同步整流MOS管的开关，吸收副边同步整流MOS管关断时的电压应力，且减少了开关损耗，本实用新型可以做到无损吸收，降低副边同步整流MOS管的电压应力，减少副边同步整流MOS管的关断损耗,提高电源整机的效率。另外，副边同步整流MOS管VT2的驱动信号可以直接从箝位MOS管VT1的驱动上提取，电路简单，有效且成本低。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种应用于副边同步整流MOS管的有源吸收电路，其特征在于，包括驱动电路和箝位电路，其中：

所述驱动电路的输入端与驱动信号DRV1相连，所述驱动电路的输出端与所述箝位电路的输入端相连，所述箝位电路的输出端输出所述驱动信号DRV1，所述驱动电路的接地端和所述箝位电路的接地端与公共地端相连；

所述驱动电路用于输入所述驱动信号DRV1，将所述驱动信号DRV1反向为负脉冲驱动信号DRV2，并将高电平箝位在零电平，确保输出驱动信号DRV3；

所述箝位电路用于根据所述驱动电路输出的所述驱动信号DRV3箝位住副边同步整流MOS管上的电压应力，输出所述驱动信号DRV1。

2.根据权利要求1所述的有源吸收电路，其特征在于，所述驱动电路包括驱动电容、箝位二极管、延时电阻、分压电阻以及反相箝位二极管，其中：

所述驱动电容的一端输入所述驱动信号DRV1，所述驱动电容将所述驱动信号DRV1反相为所述负脉冲驱动信号DRV2，所述驱动电容的另一端与所述箝位二极管的阳极相连，所述箝位二极管的阴极与所述公共地端相连；

所述延时电阻与所述反相箝位二极管并联，所述反相箝位二极管将所述负脉冲驱动信号DRV2及时翻转为所述驱动信号DRV3；

所述反相箝位二极管的阳极与所述箝位二极管的阳极相连，所述反相箝位二极管的阴极、所述延时电阻与所述分压电阻的公共端作为所述驱动电路的输出端与所述箝位电路相连，所述分压电阻的另一端与所述公共地端相连。

3.根据权利要求1所述的有源吸收电路，其特征在于，所述箝位电路包括箝位MOS管、箝位电容以及副边同步整流MOS管，其中：

所述箝位MOS管的G脚作为所述箝位电路的输入端与所述驱动电路的输出端相连；

所述箝位MOS管的S脚与所述公共地端相连，所述箝位MOS管的D脚与所述箝位电容的一端相连，所述箝位电容的另一端与所述副边同步整流MOS管的D脚相连；

所述副边同步整流MOS管的S脚与所述公共地端相连，所述副边同步整流MOS管的G脚作为所述箝位电路的输出端，输出所述驱动信号DRV1。

4.根据权利要求1所述的有源吸收电路，其特征在于，所述副边同步整流MOS管为NMOS开关管。

5.根据权利要求3所述的有源吸收电路，其特征在于，所述箝位MOS管为PMOS开关管。