專利名稱：一種用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路，尤其涉及一種用于BUCK變換器的用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路。
傳統(tǒng)的Buck電路的主開關(guān)管通常采用MOSFET，而續(xù)流管由于受驅(qū)動芯片功能、驅(qū)動復雜性等問題的困擾，通常采用肖特基二極管。很明顯對于低電壓、大電流輸出，肖特基續(xù)流管消耗大量的功率，導致該電路的效率難以提高。
已有的Buck變換器用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路之一，如

圖1所示，該驅(qū)動方案利用兩個互補的第三、第四三極管Q3、Q4實現(xiàn)驅(qū)動信號的反向及放大，方案簡單，但是由于基極的驅(qū)動電阻R8、R9的限流作用，使得續(xù)流管(MOSFET管)的開通和關(guān)斷較慢，導致主開關(guān)管Q1與續(xù)流管Q2的交叉導電損耗較大。
已有的Buck變換器用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路之二，與圖1所示的已有同步驅(qū)動方案不同之處在于，該電路在圖1的基礎(chǔ)上進行了改進，分別在驅(qū)動電阻R7、R8上并聯(lián)了加速電容C5、C6，使得主開關(guān)管Q1與續(xù)流管Q2的交叉導通損耗能夠大大減少，但是在模塊關(guān)機，即脈寬調(diào)制電路(PWM芯片)停止工作的情況下，續(xù)流管Q2由于極間電容Cgs的電荷存儲作用，極間電壓Vgs一直為高電平，續(xù)流管Q2處于導通狀態(tài)，導致模塊關(guān)機反壓出現(xiàn)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路，包括脈寬調(diào)制電路、主開關(guān)管驅(qū)動電路和續(xù)流管驅(qū)動電路，脈寬調(diào)制電路一路通過主開關(guān)管驅(qū)動電路控制主開關(guān)管的開關(guān)，續(xù)流管驅(qū)動電路包括反相微分電路和互補功率放大電路，反相微分電路的輸入端與脈寬調(diào)制電路的輸出端相連，反相微分電路的輸出端接至互補功率放大電路的輸入端，互補功率放大電路的輸出端接續(xù)流管的控制端。
由于采用了以上的方案，反相微分電路驅(qū)動互補功率放大電路工作，通過調(diào)節(jié)反相微分電路的參數(shù)可以降低互補功率放大電路的交叉導電損耗；另外，在模塊關(guān)機時，即脈寬調(diào)制電路停止工作后，通過調(diào)節(jié)反相微分電路的微分時間。這樣，續(xù)流管的極間電容上的電荷很快通過互補功率放大電路放掉，續(xù)流管不會一直導通，從而避免了模塊出現(xiàn)關(guān)機反壓現(xiàn)象。
圖4是本發(fā)明用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路第三種實施例電路圖。
圖5是本發(fā)明用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路第四種實施例電路圖。
圖6是本發(fā)明用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路第五種實施例電路圖。
圖7是本發(fā)明用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路第六種實施例電路圖。
圖8是本發(fā)明用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路第七種實施例電路圖。
具體實施例方式下面通過具體的實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述。
本發(fā)明的具體實施施方案為用于BUCK變換器的同步整流驅(qū)動電路，包括脈寬調(diào)制電路PWM、主開關(guān)管驅(qū)動電路1、延時電路4和續(xù)流管驅(qū)動電路2，續(xù)流管驅(qū)動電路2包括互補功率放大電路5和反相微分電路3，互補功率放大電路5包括第三和第四三極管Q3、Q4，脈寬調(diào)制電路PWM一路通過延時電路4和主開關(guān)管驅(qū)動電路1控制主開關(guān)管Q1的開關(guān)，另一路通過續(xù)流管驅(qū)動電路2控制續(xù)流管Q2的開關(guān)，反相微分電路的輸入端與脈寬調(diào)制電路PWM的輸出端相連，反相微分電路的輸出端A接至互補功率放大電路5的輸入端，互補功率放大電路5的輸出端接至續(xù)流管Q2的控制端，反相微分電路3用于控制互補功率放大電路5的通斷。在脈寬調(diào)制電路PWM停止工作后，使得互補功率放大電路5的輸入端在一個脈沖周期內(nèi)變?yōu)榈碗娖?，續(xù)流管Q2立即關(guān)斷。延時電路4可以配合反相微分電路3調(diào)節(jié)主開關(guān)管Q1和續(xù)流管Q2的導通時序，減少交叉損耗。如圖3至圖8所示，可以采用隔離電路，變壓器T1隔離變壓器或光電耦合管為隔離光是耦合管，使得主開關(guān)管驅(qū)動信號與續(xù)流管驅(qū)動信號隔離，可以減少前級電路對后級電路的干擾。在不采用隔離電路時光電耦合管U1和變壓器T1的接地端相連。當使用隔離電路時，變壓器T1的原級和副級之間的接地端分開，而光電耦合管U1的發(fā)光二極管與光敏三極管之間的接地端相分開。
對于上述方案可用于BUCK變換器、BOOST變換器和BUCK變換器、BOOST變換器的變形變換器等。
實施例一如圖3至8所示，所述的延時電路4，包括相互并聯(lián)的第四電阻R4和第二二極管D2，第二二極管D2的正極與主開關(guān)管驅(qū)動電路1相連，第二二極管D2的負極B與脈寬調(diào)制電路相連。反相微分電路3包括第一耦合電容C2、變壓器T1、第二耦合電容C3、第一二極管D1和第一電阻R1，所述的第一耦合電容C2的一端B作為反向微分電路的輸入端，另一端接至變壓器的輸入端，變壓器的異名輸出端與第二耦合電容C3的一端相連，第二耦合電容C3的另一端A為反相微分電路的輸出端，它與變壓器同名輸出端之間接有相并聯(lián)的第一二極管D1和第一電阻R1，第一二極管D1的正極接變壓器的同名輸出端。第三和第四三極管Q3、Q4的基極相互連接作為互補功率放大電路5的輸入端，第三、第四三極管Q3、Q4的發(fā)射極分別接有第二電阻R2和第三電阻R3，第二電阻R2和第三電阻R3另一端相互連接，作為互補功率放大電路5的輸出端，接至續(xù)流管Q2的控制端。該電路中的第一電阻R1的阻值應足夠大，這樣能保證互補功率放大電路5正常工作。
第四電阻R4和第二二極管D2組成的延時電路4是為了配合第二電阻R2和第三電阻R3調(diào)節(jié)主開關(guān)管Q1和續(xù)流管Q2的導通時序，減少交叉導通損耗。通常情況是第二電阻R2大約10歐姆，第三電阻R3為0歐姆。調(diào)節(jié)第二電阻R2是改變續(xù)流管Q2導通的快慢，調(diào)節(jié)第三電阻R3是改變續(xù)流管Q2關(guān)斷的快慢。調(diào)節(jié)第二電阻R2和第三電阻R3努力實現(xiàn)續(xù)流管Q2的開通與主開關(guān)管Q1的開通盡量錯開，避免兩者同時導通造成不必要的損耗。
該電路的工作原理如下當B點電壓為高電平時，通過第二耦合電容C3耦合到變壓器上，當原邊上端為高電平時，變壓器的同名端即副邊下端為高電平，第一二極管D1導通，A點為低電平，與B點電平相反，這就是所謂的反相。
當B點電壓變低時，第二耦合電容C3通過第一電阻R1、變壓器副邊放電，A點的電壓呈指數(shù)關(guān)系下降，這就是所謂微分電路。調(diào)節(jié)第一電阻R1、第二耦合電容C3的大小，可以讓微分電路A點電壓保持高電平的時間不超過一個周期后即為低電平。A點為低電平時，續(xù)流管極間電容Cgs上存儲的電荷通過第三電阻R3、第四三極管Q4放掉，續(xù)流管極間電容Cgs放電完畢，也就是續(xù)流管驅(qū)動電壓Vgs下降為低電平，從而續(xù)流管Q2關(guān)斷。
脈寬調(diào)制電路PWM關(guān)斷后，B點一直是低電平，A點高電平最多一個周期，也就是續(xù)流管Q2最多只導通一周期，避免了關(guān)機反壓的出現(xiàn)。
實施例二如圖2至4所示，是本發(fā)明用于BUCK變換器的同步整流驅(qū)動電路圖。反相微分電路3包括光電耦合管U1、第五電阻R5、第六電阻R6、第四耦合電容C4和第七電阻R7，第五電阻R5與光電耦合管的發(fā)光二極管正極相連，第五電阻的另一端作為反相微分電路的輸入端，光電耦合管的發(fā)光二極度管負極與地相連，穩(wěn)壓電源Vcc1l經(jīng)第六電阻R6和光電耦合管的光敏三極管相連。光電耦合管的光敏三極管的信號輸出端依次與第四耦合電容C4和第七電阻R7相連，第七電阻R7的另一端接地，第四耦合電容C4與第七電阻R7的相連端A為反相微分電路的輸出端。在互補功率放大電路5的第三、第四三極管Q3、Q4的發(fā)射極分別接有第二電阻R2、第三電阻R3，第二電阻R2和第三電阻R3的另一端相互連接，作為互補功率放大電路5的輸出端，接至續(xù)流管Q2的控制端。
該電路的工作原理如下當發(fā)光二極管導通、光敏三極管也導通，光電耦合管的的發(fā)光二極管正極與光敏三極管的信號輸出端電平剛好相反。發(fā)光二極管正極高光敏三極管的信號輸出端為低，發(fā)光二極管正極低光敏三極管的信號輸出端為高，即所謂的反相。第六電阻R6起到限流作用。反相微分電路3的微分原理如下光電耦合管的發(fā)光二極管正極為高電平時，光敏三極管的信號輸出端為低電平，通過第四耦合電容C4耦合后，A點也為低電平；當發(fā)光二極管正極為低電平時，光敏三極管的信號輸出端為高電平，通過第四耦合電容C4耦合后，A點也為高電平。不過高、低電平都不會持續(xù)太久，以高電平為例，第四耦合電容C4沖滿電后，A點的電平就下去了，也是按指數(shù)規(guī)律下降的，我們同樣可選擇第七電阻R7、第四耦合電容C4的大小，讓A點高電平的持續(xù)時間不超過一個脈寬調(diào)制周期。
在關(guān)機后，脈寬調(diào)制電路(PWM芯片)停止工作，的發(fā)光二極管正極為低電平，光敏三極管的信號輸出端將一直為高電平，A點高電平不會持續(xù)一個周期，亦即Q2不會一直導通下去，造成關(guān)機反壓。
另外，由于光電耦合管U1有耦合電容，在續(xù)流管Q2導通和關(guān)斷的過程中，可以加速續(xù)流管的導通和關(guān)斷，從而減少主開關(guān)管Q1、續(xù)流管Q2的交叉導電損耗，提高效率。
權(quán)利要求
1.一種用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路，包括脈寬調(diào)制電路(PWM)、主開關(guān)管驅(qū)動電路(1)，脈寬調(diào)制電路(PWM)一路通過主開關(guān)管驅(qū)動電路(1)控制主開關(guān)管(Q1)的開關(guān)，其特征是還包括續(xù)流管驅(qū)動電路(2)，所述的續(xù)流管驅(qū)動電路(2)包括反相微分電路(3)和互補功率放大電路(5)，所述的反相微分電路的輸入端與脈寬調(diào)制電路(PWM)的輸出端相連，反相微分電路的輸出端(A)接至互補功率放大電路(5)的輸入端，互補功率放大電路(5)的輸出端接續(xù)流管(Q2)的控制端。
2.如權(quán)利要求1所述的用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路，其特征是在脈寬調(diào)制電路(PWM)關(guān)斷后，所述的反相微分電路(3)的輸出端(A)在一個脈沖周期內(nèi)變?yōu)榈碗娖健?br> 3.如權(quán)利要求1所述的用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路，其特征是所述的反相微分電路(3)包括第一耦合電容(C2)、變壓器(T1)、第二耦合電容(C3)、第一二極管(D1)和第一電阻(R1)，所述的第一耦合電容(C2)的一端(B)作為反向微分電路的輸入端，另一端接至變壓器的輸入端，變壓器的異名輸出端與第二耦合電容(C3)的一端相連，第二耦合電容(C3)的另一端(A)為反相微分電路的輸出端，它與變壓器同名輸出端之間接有相并聯(lián)的第一二極管(D1)和第一電阻(R1)，第一二極管(D1)的正極接變壓器的同名輸出端。
4.如權(quán)利要求1所述的用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路，其特征是所述的反相微分電路(3)包括光電耦合管(U1)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)、第四耦合電容(C4)和第七電阻(R7)，第五電阻(R5)與光電耦合管的發(fā)光二極管正極相連，另一端作為反相微分電路的輸入端，穩(wěn)壓電源(Vcc1)經(jīng)第六電阻(R6)和光電耦合管的光敏三極管相連。光電耦合管的光敏三極管信號輸出端依次與第四耦合電容(C4)和第七電阻(R7)相連，第七電阻(R7)的另一端接地，第四耦合電容(C4)與第七電阻(R7)的相連端(A)為反相微分電路的輸出端。
5.如權(quán)利要求1至4中任何一個權(quán)利要求所述的用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路，其特征是還包括延時電路(4)，用于配合反相微分電路(3)調(diào)節(jié)主開關(guān)管(Q1)和續(xù)流管(Q2)的導通時序，減少交叉導通損耗。主開關(guān)管驅(qū)動電路(1)經(jīng)延時電路(4)控制脈寬調(diào)制電路。
6.如權(quán)利要求5所述的用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路，其特征是將用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路應用于BUCK變換器或BOOST變換器。
7.如權(quán)利要求5所述的用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路，其特征是所述的延時電路(4)，包括相互并聯(lián)的第四電阻(R4)和第二二極管(D2)，第二二極管(D2)的正極與主開關(guān)管驅(qū)動電路(1)相連，第二二極管(D2)的負極與脈寬調(diào)制電路相連。
8.如權(quán)利要求1至4中的任何一個權(quán)利要求所述的用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路，其特征是所述的互補功率放大電路(5)包括第三和第四三極管(Q3、Q4)、第二電阻(R2)和第三電阻(R3)，第三和第四三極管(Q3、Q4)的基極相互連接作為互補功率放大電路(5)的輸入端，第二電阻(R2)和第三電阻(R3)的一端分別與第三、第四三極管(Q3、Q4)的發(fā)射極相連，另一端相互連接，作為互補功率放大電路(5)的輸出端。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于直流變換器的同步整流驅(qū)動電路，包括脈寬調(diào)制電路、主開關(guān)管驅(qū)動電路、續(xù)流管驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路一路通過主開關(guān)管驅(qū)動電路控制主開關(guān)管的開關(guān)，續(xù)流管驅(qū)動電路包括反相微分電路和互補功率放大電路，反相微分電路的輸入端與脈寬調(diào)制電路的輸出端相連，反相微分電路的輸出端接至互補功率放大電路的輸入端，互補功率放大電路的輸出端接續(xù)流管的控制端。通過調(diào)節(jié)反相微分電路的參數(shù)可以降低互補功率放大電路的交叉導電損耗；通過調(diào)節(jié)反相微分電路的微分時間，使得互補功率放大電路的輸入端高電平信號保持時間不會超過一個脈沖周期。這樣，模塊關(guān)機時，不會出現(xiàn)關(guān)機反壓現(xiàn)象。
文檔編號H02M1/08GK1424811SQ0311353
公開日2003年6月18日 申請日期2003年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月6日
發(fā)明者田龍中, 唐隼 申請人:艾默生網(wǎng)絡能源有限公司