基于耦合線圈降低同步整流驅(qū)動(dòng)電路損耗的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電路應(yīng)用方法技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于耦合線圈降低同步整流驅(qū)動(dòng)電路損耗的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)電子設(shè)備越來越依賴，為了方便人們?cè)诔鲂袝r(shí)攜帶電子產(chǎn)品，出現(xiàn)了越來越多的便攜式電子產(chǎn)品，如:手機(jī)及平板電腦等。
[0003]如今，便攜式電子產(chǎn)品的體積越來越小，為了確保電子產(chǎn)品的安全性，其電源供電電壓要求越來越低，在一定功率下，其電流要求就越大；然而電流的升高會(huì)帶來了一個(gè)很嚴(yán)峻的問題，就是由于二極管整流帶來的通態(tài)損耗大導(dǎo)致開關(guān)變換器效率低的問題。針對(duì)這一問題，利用低導(dǎo)通電阻的功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Mosfet)來代替二極管整流，即同步整流技術(shù)，對(duì)效率提升作用非常明顯；而采用低電壓功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Mosfet)進(jìn)行同步整流面臨的關(guān)鍵技術(shù)問題就是功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Mosfet)驅(qū)動(dòng)的同步問題。
[0004]功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Mosfet)驅(qū)動(dòng)主要分為自驅(qū)動(dòng)和外驅(qū)動(dòng)兩種類型。其中，自驅(qū)動(dòng)按照同步驅(qū)動(dòng)信號(hào)源的類型分為電壓型自驅(qū)動(dòng)和電流型自驅(qū)動(dòng)；外驅(qū)動(dòng)由于成本較高，電壓型自驅(qū)動(dòng)受輸入電壓變化范圍影響，所以較少采用；電流型自驅(qū)動(dòng)是一種較理想的同步整流驅(qū)動(dòng)方案，但是同步整流驅(qū)動(dòng)電路損耗大的問題一直備受關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于耦合線圈降低同步整流驅(qū)動(dòng)電路損耗的方法，具有功耗低、通用性好及可工作于電流斷續(xù)和連續(xù)模式的特點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案在于:基于耦合線圈降低同步整流驅(qū)動(dòng)電路損耗的方法，具體按照以下步驟實(shí)施:
[0007]步驟1、構(gòu)建同步整流驅(qū)動(dòng)電路；
[0008]步驟2、經(jīng)步驟I構(gòu)建出同步整流驅(qū)動(dòng)電路后，檢測(cè)整流支路電流信號(hào)，用檢測(cè)到的電流信號(hào)來同步驅(qū)動(dòng)的開通信號(hào)；
[0009]步驟3、經(jīng)步驟2待同步整流驅(qū)動(dòng)電路輸出高電平后，同步整流驅(qū)動(dòng)電路通過內(nèi)部電路的調(diào)節(jié)，使得電流互感器a副邊短路，隨著整流支路電流的變化，自適應(yīng)的調(diào)節(jié)電流互感器a副邊的電壓脈沖寬度到最優(yōu)狀態(tài)；
[0010]步驟4、經(jīng)步驟3，利用勵(lì)磁電流和電流互感器a副邊電流的關(guān)系將同步整流管關(guān)斷。
[0011]本發(fā)明的特點(diǎn)還在于:
[0012]步驟I具體按照以下方法實(shí)施:
[0013]在整流支路上添加一個(gè)電流互感器a，電流互感器a來檢測(cè)電流信號(hào)；在電流互感器a的副邊連接一個(gè)開關(guān)管，利用開關(guān)管導(dǎo)通將副邊短路的原理來降低同步整流驅(qū)動(dòng)電路的損耗；
[0014]在開關(guān)管所在的支路上再加一個(gè)電流互感器b，電流互感器b的副邊并聯(lián)一個(gè)二極管C，二極管c的兩端再并聯(lián)一個(gè)三級(jí)管a ;其中，二極管c的陰極接三極管a的基極，二極管c的陽極接三極管a的發(fā)射極；
[0015]再將電流互感器a的副邊A端子接到二極管a的陽極；二極管a的陰極分別接到二極管b的陽極、Mosfet驅(qū)動(dòng)器的輸入端以及三極管a的集電極；將二極管b的陰極接到三極管b的發(fā)射極和Mosfet驅(qū)動(dòng)器的電源端；
[0016]在Mosfet驅(qū)動(dòng)器的電源端和接地端并聯(lián)一個(gè)電容，在三極管b的發(fā)射極和基極之間并聯(lián)一個(gè)電阻R1，三極管b的集電極與電阻R3的一端連接，電阻R 3的另一端和開關(guān)管的柵極連接；三極管b的基極和穩(wěn)壓管的陰極連接，穩(wěn)壓管的陽極與Mosfet驅(qū)動(dòng)器的接地端連接，Mosfet驅(qū)動(dòng)器的輸出端和輸入端并聯(lián)一個(gè)電阻R2，在開關(guān)管的柵極和Mosfet驅(qū)動(dòng)器的輸出端接一個(gè)二極管山所述二極管d的陰極接Mosfet驅(qū)動(dòng)器的輸出端，二極管d的陽極接開關(guān)管的柵極；
[0017]將電流互感器a副邊的B端、開關(guān)管的漏極、三極管a的發(fā)射極、穩(wěn)壓管的陽極、Mosfet驅(qū)動(dòng)器的接地端全部接在一起然后引出一根線作為同步整流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的接地端，從Mosfet驅(qū)動(dòng)器的輸出端引出一根線作為同步整流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的另一端。
[0018]步驟I中的Mosfet驅(qū)動(dòng)器型號(hào)為TC1413。
[0019]步驟2具體按照以下步驟實(shí)施:
[0020]步驟2.1、經(jīng)步驟I構(gòu)建出同步整流驅(qū)動(dòng)電路后，接通同步整流驅(qū)動(dòng)電路，電流h流過同步整流Mosfet寄生二極管，即流過電流互感器a的原邊，由電流互感器a副邊感應(yīng)出電流i2，電流“分別流過二極管a、二極管b，完成給電容充電；
[0021]步驟2.2、經(jīng)步驟2.1給電容充電后，待Mosfet驅(qū)動(dòng)器輸入端電壓等于電容兩端的電壓后，由Mosfet驅(qū)動(dòng)器輸出高電平驅(qū)動(dòng)同步整流Mosfet工作。
[0022]步驟3具體按照以下步驟實(shí)施:
[0023]步驟3.1、電流互感器a副邊電流繼續(xù)給電容充電，待電容(6)電壓到達(dá)穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，穩(wěn)壓管中有電流流過使得三極管(13)導(dǎo)通，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通；
[0024]步驟3.2、經(jīng)步驟3.1開關(guān)管導(dǎo)通后，將電流互感器a副邊短路，此時(shí)電流互感器a副邊電流全部流過開關(guān)管，但電流互感器a副邊電壓變成零，減小了電流互感器副邊電壓和電流的交疊，降低了同步整流驅(qū)動(dòng)電路的損耗。
[0025]步驟4具體按照以下方法實(shí)施:
[0026]將電流互感器a等效到副邊的勵(lì)磁電流大于電流互感器a副邊電流時(shí)，電流互感器b副邊電流驅(qū)動(dòng)三極管a導(dǎo)通，將Mosfet驅(qū)動(dòng)器輸入端電壓變?yōu)榱?，Mosfet驅(qū)動(dòng)器輸出低電平關(guān)斷同步整流Mosfet，同時(shí)開關(guān)管的柵源電壓通過二極管放電，開關(guān)管關(guān)斷，同步整流驅(qū)動(dòng)電路停止工作。
[0027]本發(fā)明的有益效果在于:
[0028]1.本發(fā)明基于耦合線圈降低同步整流驅(qū)動(dòng)電路損耗的方法中，采用將電流互感器a副邊并聯(lián)開關(guān)的方式，當(dāng)同步整流驅(qū)動(dòng)電路輸出驅(qū)動(dòng)滿足要求后，開通所并聯(lián)的開關(guān)管，即將電流互感器a的副邊短路，短路的方式使電流互感器a副邊的電壓電流交疊減小，從而降低附加驅(qū)動(dòng)電路的功率損耗。
[0029]2.由于在實(shí)際電路中流過功率Mosfet的電流是變化的，導(dǎo)致電流互感器a副邊電流也是變化的，由于每次電流互感器a副邊電流流過二極管a、二極管b給電容充電，必須要充電到穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值才能使三極管b導(dǎo)通，然后驅(qū)動(dòng)開關(guān)管導(dǎo)通，隨著電流互感器a副邊電流大小的變化，電流互感器a副邊的電壓脈沖寬度可以自動(dòng)調(diào)節(jié)寬度，始終使電流互感器a副邊的電壓脈沖寬度處于最優(yōu)化的狀態(tài)，最優(yōu)化的電壓脈沖寬度降低了電流互感器a的副邊損耗。
[0030]3.在本發(fā)明基于耦合線圈降低同步整流驅(qū)動(dòng)電路損耗的方法中，通過在開關(guān)管的支路中加入電流互感器b的方式，使得當(dāng)電流互感器a的等效到副邊的勵(lì)磁電流大于電流互感器a的副邊電流時(shí)，開關(guān)管支路電流方向反轉(zhuǎn)，則電流互感器b副邊電流驅(qū)動(dòng)三極管a導(dǎo)通將Mosfet驅(qū)動(dòng)器的輸入端拉低，同步整流驅(qū)動(dòng)電路輸出低電平；這樣就可以通過控制電流互感器a的勵(lì)磁電流的大小來使得同步整流驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)低電平輸出準(zhǔn)確的同步于整流支路的電流信號(hào)，進(jìn)一步的降低整流支路的通態(tài)損耗。
[0031 ] 4.本發(fā)明基于耦合線圈降低同步整流驅(qū)動(dòng)電路損耗的方法不僅可以在電流斷續(xù)情況下使用，還可以在電流連續(xù)的情況下使用，凡是需要用到同步整流技術(shù)的地方都可以使用。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明的基于耦合線圈降低同步整流驅(qū)動(dòng)電路損耗的方法中涉及的同步整流驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖中，1.同步整流Mosfet寄生二極管，2.電流互感器a，3.電流互感器b，4.Mosfet驅(qū)動(dòng)器，5.開關(guān)管，6.電容，7.二極管a，8.二極管b，9.二極管c，10.穩(wěn)壓管，
11.二極管d，12.三級(jí)管a，13.三極管b，14.電阻R1,15.電阻R2,16.電阻R3。
【具體實(shí)施方式】
[0034]本發(fā)明基于耦合線圈降低同步整流驅(qū)動(dòng)電路損耗的方法，如圖1所示，具體按照以下步驟實(shí)施:
[0035]步驟1、構(gòu)建同步整流驅(qū)動(dòng)電路，具體方法如下:
[0036]同步整流驅(qū)動(dòng)電路，具體如圖1所示，圖1中的虛線框內(nèi)表示的是替代現(xiàn)有整流二極管的同步整流Mosfet，其所在的支路即為整流支路；
[0037]在整流支路上添加一個(gè)電流互感器a2，電流互感器a2來檢測(cè)電流信號(hào)；在電流互感器a2的副邊連接一個(gè)開關(guān)管5，利用開關(guān)管5導(dǎo)通將副邊短路的原理來降低同步整流驅(qū)動(dòng)電路的損耗；
[0038]在開關(guān)管5所在的支路上再加一個(gè)電流互感器b3，電流互感器b3的副邊并聯(lián)一個(gè)二極管c9，二極管c9的兩端再并聯(lián)一個(gè)三級(jí)管al2 ;其中，二極管c9的陰極接三極管al2的基極，二極管c9的陽極接三極管al2的發(fā)射極；
[0039]再將電流互感器a2的副邊A端子接到二極管a7的陽極；二極管a7的陰極分別接到二極管b8的陽極、Mosfet驅(qū)動(dòng)器4的輸入端以及三極管al2的集電極；將二極管b8的陰極接到三極管bl3的發(fā)射極和Mosfet驅(qū)動(dòng)器4的電源端；
[0040]在Mosfet驅(qū)動(dòng)器4的電源端和接地端并聯(lián)一個(gè)電容6，在三極管bl3的發(fā)射極和基極之間并聯(lián)一個(gè)電阻R1H,三極管bl3的集電極與電阻R316的一端連接，電阻R316的另一端和開關(guān)管5的柵極連接；三極管bl3的基極和穩(wěn)壓管10的陰極連接，穩(wěn)壓管10的陽極與Mosfet驅(qū)動(dòng)器4的接地端連接，Mosfet驅(qū)動(dòng)器4的輸出端和輸入端并聯(lián)一個(gè)電阻R215，在開關(guān)管5的柵極和Mosfet驅(qū)動(dòng)器4的輸出端接一個(gè)二極管dll，二極管dll的陰極接Mosfet驅(qū)動(dòng)器4的輸出端，二極管dll的陽極接開關(guān)管5的柵極；
[0041]將電流互感器a2副邊的B端、開關(guān)管5的漏極、三極管al2的發(fā)射極、穩(wěn)壓管10的陽極、Mosfet驅(qū)動(dòng)器4的接地端全部接在一起然后引出一根線作為同步整流驅(qū)動(dòng)信號(hào)的接地端，從Mosfet驅(qū)動(dòng)器4的輸出端引出一根線作為