CN216751523U - 一种开关电源中ORing FET的自动检测控制线路 - Google Patents

Abstract

一种开关电源中ORing FET的自动检测控制线路，该线路包含输入电压源、功率开关转换线路、功率开关驱动线路、同步整流线路、同步整流驱动线路、PWM控制芯片、输出电压采样线路、辅助供电线路、ORing FET和ORing FET采样控制线路，其特征在于，该线路通过采样ORing FET的Drain端和Source端两端的电压，利用误差放大器的工作原理，通过检测、比较ORing FET的Drain端和Source端两端电压的压降，来线性控制ORing FET的Gate对Source的电压；本实用新型提供的这种电路结构简单，成本低，器件少，易实现，能够有效的调节控制ORing FET的Gate对Source电压的大小，避免了输出端电压在轻载时的震荡，同时也阻止了输出端的电流反灌到开关电源内部，增加了开关电源的可靠性。

Description

一种开关电源中ORing FET的自动检测控制线路

技术领域

本实用新型涉及开关电源领域，特别是涉及一种开关电源中ORing FET的自动检测控制线路。

背景技术

开关电源作为一个电压电流的能量转换部件，广泛应用于现代电力电子的各个核心领域，随着技术的发展，市场对开关电源的功率需求越来越高，体积需求越来越小，在这种情况下，因为同步整流模式可以很好的降低损耗，提高效率，所以同步整流技术已经逐步取代了二极管整流技术。但是同步整流技术也面临着一些问题，其主要问题是开关电源在软起机过程中，同步整流管容易将模块原来已存储在输出端的电压电流，反灌到开关电源的输入端，造成反向输出电流过大，这种过大的电流，容易损坏开关电源的内部功率器件。为了减少这种过大的反灌电流，目前业界的主要做法是在开关电源输出端增加ORing FET，阻止反灌电流。增加了ORing FET，就需要有相应的ORing FET控制线路，业界也有专用的ORing FET控制芯片，但是这些专用的控制芯片只适合于特定的输出电压范围下才能应用，具有一定的局限性，另外，应用ORing FET控制芯片，开关电源在轻载条件下还容易造成输出电压的震荡。

为解决上述问题，本实用新型提供一种开关电源中ORing FET的自动检测控制线路，这种自动检测控制ORing FET线路不受输出电压范围的限制，同时也能解决输出电压轻载震荡的问题。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题是提供一种ORing FET的自动检测控制线路。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种开关电源中ORing FET的自动检测控制线路，该线路包含输入电压源、功率开关转换线路、功率开关驱动线路、同步整流线路、同步整流驱动线路、PWM控制芯片、输出电压采样线路、辅助供电线路、ORingFET和ORing FET采样控制线路，所述输出滤波线路的输出正端连接ORing FET的Source端及ORing FET采样控制线路的一个第一端口，ORing FET的Drain端是开关电源系统的输出正端，其连接ORing FET采样控制线路的一个第二端口，ORing FET采样控制线路的一个第三端口连接ORing FET的Gate端，其特征在于，该线路通过采样ORing FET的Drain端和Source端两端的电压，利用误差放大器的工作原理，通过检测、比较ORing FET Drain端和Source端两端电压的压降，来线性控制ORing FET 的Gate对Source的电压。

优选地，上述开关电源中ORing FET的自动检测控制线路，其特征在于，所述ORingFET是N型MOSFET，可以一个或者大于一个的MOS管并联。

优选地，上述开关电源中ORing FET的自动检测控制线路，其特征在于，所述ORingFET采样控制线路包含一个第一电阻、一个第二电阻、一个第三电阻，一个第四电阻、一个第五电阻、一个第一电容、一个第二电容、一个可控开关管、一个误差放大器、一个二极管，其中第一电阻的一端连接ORing FET的Drain端，另一端连接可控开关管的Drain端，可控开关管的Source端连接误差放大器的第一端口，第二电阻跨接在可控开关管的Gate和Source之间，第一电容和第三电阻并联后跨接在可控开关管的Gate端和误差放大器的第二端口之间，第二电容跨接在误差放大器的第一端口和第四端口之间，第四电阻的一端连接误差放大器的第二端口和第三端口，另一端连接误差放大器的第四端口、第五电阻的一端和二极管的阴极。

优选地，上述开关电源中ORing FET的自动检测控制线路，其特征在于，误差放大器的第二端口作为ORing FET采样控制线路的第一端口连接ORing FET的Source端，第一电阻的一端作为ORing FET采样控制线路的第二端口连接ORing FET的Drain端，二极管的阳极和第五电阻的另一端作为ORing FET采样控制线路的第三端口连接ORing FET的Gate端。

优选地，上述开关电源中ORing FET的自动检测控制线路，其特征在于，ORing FET采样控制线路的可控开关管是一个NMOS管，其Gate端与误差放大器的第五端口连接一个稳定的电压，此电压由辅助供电线路提供，比ORing FET的Source端高出一个定值电压VCC。

优选地，上述开关电源中ORing FET的自动检测控制线路，其特征在于，辅助供电线路的一个第一端口与输出电压采样线路的一个第一端口一起连接ORing FET的Source端，辅助供电线路的一个第二端口输出一个比ORing FET的Source 高VCC的电压，辅助供电线路的一个第三端口提供供电电压给PWM控制芯片的一个第一端口，输出电压采样线路的一个第二端口连接PWM控制芯片一个第二端口，PWM控制芯片的一个第三、第四端口分别提供PWM控制信号给功率开关驱动线路和同步整流驱动线路。

优选地，上述开关电源中ORing FET的自动检测控制线路，其特征在于，功率开关驱动线路和同步整流驱动线路分别连接并提供驱动控制信号给功率开关转换线路和同步整流线路，功率开关转换线路的输入端连接输入电压源，输出端连接同步整流线路，同步整流线路的输出端连接输出滤波线路。

本实用新型提供的这种ORing FET控制电路结构设计简单，成本低，器件少，易实现，能够有效的调节控制ORing FET Gate对Source电压的大小，避免输出端轻载时的震荡，同时阻止了输出端的电流反灌到开关电源内部，增加了开关电源的可靠性，使同步整流技术的应用更为广泛，为高新技术电子产品的性能提升做出贡献。

附图说明

图1是本实用新型提供的开关电源中ORing FET的自动检测控制线路示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型线路的实施方式，以详细说明本实用新型的技术方案。

如下图１中，开关电源系统中功率开关转换线路的输入端连接输入电压源，输出端连接同步整流线路，同步整流线路的输出端连接输出滤波线路，输出滤波线路的输出正端是Vo₊，负端是Vo_-，功率开关驱动线路和同步整流驱动线路分别连接并提供驱动控制信号给功率开关转换线路和同步整流线路，PWM控制芯片分别提供PWM控制信号给功率开关驱动线路和同步整流驱动线路，PWM控制芯片的供电电压由辅助供电线路提供。

线路10是ORing FET的线路，ORing FET Q1是一个N型MOSFET，也可以是多个NMOS管并联，Q1的Source端的信号是Vo₊，Drain端的信号是Voutput₊，Gate端的信号是Vg。

线路20是ORing FET采样控制线路，包含一个第一电阻R1、一个第二电阻R2、一个第三电阻R3，一个第四电阻R4、一个第五电阻R5、一个第一电容C1、一个第二电容C2、一个可控开关管Q2、一个误差放大器IC1、一个二极管CR1，其中R1的一端连接ORing FET Q1的Drain端，另一端连接Q2的Drain端，Q2的Source端连接IC1的第一端口，R2跨接在Q2的Gate和Source之间，C1和R3并联后跨接在Q2的Gate端和IC1的第二端口之间，C2跨接在IC1的第一端口和第四端口之间，R4的一端连接IC1的第二端口和第三端口，另一端连接IC1的第四端口、R5的一端和CR1的阴极，CR1的阳极和R5的另外一端连接Q1的Gate，Q2的Gate端和IC1的第五端口由辅助供电线路提供一个稳定的电压VCC+Vo₊。

ORing FET Q1的Gate端对Source的电压即Vgs，Source端对Drain的电压即Vsd，开关电源正常工作时，Vgs电平的大小取决于流过Q1的电流Ids和Q1 的内阻R_DS(on)的大小。当电流从Q1的Source端流向Drain端时，如果某时刻，Q1的Vgs电平为0V，则电流会经过Q1的寄生二极管Source端流向Drain端，这时Q1 Vsd的压降为寄生二极管的压降，这个电压压降会通过ORing FET采样控制线路检测放大，反馈作用在Q1的Vgs上，使得Q1的Vgs具有一定的电压，从而会让Q1的Id电流脱离Q1的寄生二极管，工作在饱和区；当流经Q1的Id电流大到一定程度时，经过ORing FET采样控制线路，使得Q1的工作状态从饱和区转到线性放大区，这样就会自动的减少Q1的导通损耗，相反，当Q1的电流从Source端流向Drain端电流减小到0A或反向电流时，Q1的Vsd压降会减小到0V或反向增大，同样会经过ORing FET采样控制线路检测到，Vg电平为0V，使得Q1的Gate脚电平为0V去关闭Q1的Id反向电流，防止Q1的电流从Drain端流向Source端。由于Q1的内阻R_DS(on)的存在，Q1的Vsd电压（Vo₊ -Voutput₊）随电源模块输出负载的变化而线性改变，所以IC1的输出可以得到线性控制，将IC1的输出作用在Q1的Vgs上，使得Vgs可以得到线性自动控制，这样就可以解决电源模块轻载时由于Q1的Vgs要么高电平要么低电平而引起输出电压的震荡问题，同时IC1的第五端口对第三端口的电压压差是VCC，所以IC1的供电不受输出电压Vo+的大小限制。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施线路，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施线路做出多种变更或修改。因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (7)

1.一种开关电源中ORing FET的自动检测控制线路，其特征在于，该线路包含输入电压源、功率开关转换线路、功率开关驱动线路、同步整流线路、同步整流驱动线路、PWM控制芯片、输出电压采样线路、辅助供电线路、输出滤波线路、ORing FET和ORing FET采样控制线路，所述输出滤波线路的输出正端连接ORing FET的Source端及ORing FET采样控制线路的一个第一端口，ORing FET的Drain端是开关电源系统的输出正端，其连接ORing FET采样控制线路的一个第二端口，ORing FET采样控制线路的一个第三端口连接ORing FET的Gate端。

2.如权利要求1所述的一种开关电源中ORing FET的自动检测控制线路，其特征在于，所述ORing FET是N型MOSFET，可以是一个或者大于一个的MOS管并联。

3.如权利要求1所述的一种开关电源中ORing FET的自动检测控制线路，其特征在于，所述ORing FET采样控制线路包含一个第一电阻、一个第二电阻、一个第三电阻，一个第四电阻、一个第五电阻、一个第一电容、一个第二电容、一个可控开关管、一个误差放大器、一个二极管，其中第一电阻的一端连接ORing FET的Drain端，另一端连接可控开关管的Drain端，可控开关管的Source端连接误差放大器的第一端口，第二电阻跨接在可控开关管的Gate和Source之间，第一电容和第三电阻并联后跨接在可控开关管的Gate端和误差放大器的第二端口之间，第二电容跨接在误差放大器的第一端口和第四端口之间，第四电阻的一端连接误差放大器的第二端口和第三端口，另一端连接误差放大器的第四端口、第五电阻的一端和二极管的阴极。

4.如权利要求3所述的一种开关电源中ORing FET的自动检测控制线路，其特征在于，误差放大器的第二端口作为ORing FET采样控制线路的第一端口连接ORing FET的Source端，第一电阻的一端作为ORing FET采样控制线路的第二端口连接ORing FET的Drain端，二极管的阳极和第五电阻的另一端作为ORing FET采样控制线路的第三端口连接ORing FET的Gate端。

5.如权利要求4所述的一种开关电源中ORing FET的自动检测控制线路，其特征在于，ORing FET采样控制线路的可控开关管是一个NMOS管，其Gate端与误差放大器的第五端口连接一个稳定的电压，此电压由辅助供电线路提供，比ORing FET的Source端高出一个定值电压VCC。

6.如权利要求1所述的一种开关电源中ORing FET的自动检测控制线路，其特征在于，辅助供电线路的一个第一端口与输出电压采样线路的一个第一端口一起连接ORing FET的Source端，辅助供电线路的一个第二端口输出一个比ORing FET的Source 高VCC的电压，辅助供电线路的一个第三端口提供供电电压给PWM控制芯片的一个第一端口，输出电压采样线路的一个第二端口连接PWM控制芯片一个第二端口，PWM控制芯片的一个第三、第四端口分别提供PWM控制信号给功率开关驱动线路和同步整流驱动线路。

7.如权利要求1所述的一种开关电源中ORing FET的自动检测控制线路，其特征在于，功率开关驱动线路和同步整流驱动线路分别连接并提供驱动控制信号给功率开关转换线路和同步整流线路，功率开关转换线路的输入端连接输入电压源，输出端连接同步整流线路，同步整流线路的输出端连接输出滤波线路。

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