CN201466998U - 适用于倍压整流的同步整流驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于倍压整流的同步整流驱动电路，包括高频变压器T1、电流互感器CT1、输出电容C1、输出电容C2、同步整流管SR1、同步整流管SR2和两个分别用于驱动同步整流管SR1和同步整流管SR2的驱动单元，其特征在于所述的每个驱动单元包括一个整形与复位电路和一个驱动自供电电路。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：1.只需要一个电流互感器，实现两路SR的驱动，简化了电路，降低了成本。2.可以实现驱动电路的自供电和SR的浮驱动，驱动简单，无须能量回馈电路。3.适用于较高电压输出并采用低压同步整流器件，降低导通损耗，提高效率。

Description

适用于倍压整流的同步整流驱动电路

技术领域

本实用新型涉及一种同步整流驱动电路。更具体地说，本实用新型涉及一种适用于倍压整流电路的电流控制同步整流驱动电路。

背景技术

随着半导体工艺的进步，中低压MOSFET的导通电阻越来越小，因此在低压大电流的开关电源中，为了降低导通损耗，一般都采用同步整流技术。在一些中低压直流变换的应用中，变换器的输出电压一般为达到48伏以上，这种电压等级采用半波整流或者中心抽头整流结构，会导致整流器件的电压应力很高，无法采用低压器件，降低导通损耗。当电压高于60V输出时，一般只能采用二极管整流方式，因为200V以上电压等级的MOSFET成本较高，导通电阻较大，已经不适合在同步整流技术中应用。考虑到变压器漏感与MOSFET漏源之间的结电容会有振荡，造成电压尖峰，因此整流器件的电压应力会超过理想情况下的电压。

倍压整流技术可以消除整流器件上的电压尖峰，降低电压应力，使整流器件承受的耐压保持在输出电压。因此，采用这种结构能够采用低压MOSFET作为同步整流，降低导通损耗。但是，由于倍压整流结构中一个MOSFET需要浮驱动，驱动比较复杂。如果采用图一中的方法，需要两个电流互感器作为独立的采样和驱动，成本较高。而且由于电流互感器与同步整流管串接，互感器本身存在一些漏感，与MOSFET的漏源之间的结电容产生谐振，造成电压尖峰，降低倍压结构的电压箝位效果。

发明内容

为了减少电流互感器的数量，简化电路结构，降低成本，本实用新型提出了一种利用一个互感器产生两路驱动的方法。通过利用互感器的两个信号绕组，分别产生两路驱动对应得两个同步整流管。

为此，本实用新型采用以下的技术方案：适用于倍压整流的同步整流驱动电路，包括高频变压器T1、电流互感器CT1、输出电容C1、输出电容C2、同步整流管SR1、同步整流管SR2和两个分别用于驱动同步整流管SR1和同步整流管SR2的驱动单元，其特征在于电流互感器CT1的一次侧绕组N1与高频变压器的副边绕组串联，电流互感器CT1的两个二次侧绕组分别连接到两个驱动单元的输入端；所述的每个驱动单元包括：

一个整形与复位电路，将电流互感器CT1二次侧检测出来的受控的同步整流管的电流信号转换为电压信号并整形后形成驱动信号，并且在该同步整流管电流为零时使电流互感器CT1复位；所述的整形与复位电路的输入端接电流互感器CT1其中的一个二次侧；

一个驱动自供电电路，将电流互感器CT1采集的能量进行存储，并产生一个随同步整流管中半个开关周期内电流的平均值变化而变化的电压源，给整个驱动电路供电；所述的驱动自供电电路的输入端接电流互感器CT1的二次侧，其输出端接推挽功率放大电路。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、只需要一个电流互感器，实现两路SR的驱动，简化了电路，降低了成本。

2、可以实现驱动电路的自供电和SR的浮驱动，驱动简单，无须能量回馈电路。

3，适用于较高电压输出并采用低压同步整流器件，降低导通损耗，提高效率。

作为本实用新型的进一步改进，整形与复位电路的输出端还设有一个推挽功率放大电路，将从整形与复位电路输出的驱动信号进行功率放大后驱动相应的同步整流管；所述的推挽功率放大电路的输入端接整形与复位电路的输出端，其输出端连接受控的同步整流管的门极。

根据本实用新型，驱动电路与主电路可以采用这样的连接方式：高频变压器T1的非同名端接电流互感器CT1一次侧绕组N1的同名端，高频变压器T1的同名端接输出电容C1的负极和输出电容C2的正极；同步整流管SR1的源极接电流互感器CT1一次侧绕组N1的非同名端及同步整流管SR2的漏极，同步整流管SR的漏极接输出电容C1的正极，门极与其驱动单元的输出端相连；输出电容C2的负极接同步整流管SR2的源极；同步整流管SR2的门极与其驱动单元的输出端相连。

根据本实用新型，驱动电路与主电路还可以采用这样的连接方式：高频变压器T1的非同名端接电流互感器CT1一次侧绕组N1的同名端，高频变压器T1的同名端接输出电容C2的负极和同步整流管SR2的源极，同步整流管SR2的漏极接同步整流管SR1的源极和输出电容C1的正极，同步整流管SR2的门极接其驱动单元的输出端，输出电容C1的负极接电流互感器CT1一次侧绕组N1的非同名端，同步整流管SR1的漏极接输出电容C2的正极，同步整流管SR1的门极接其驱动单元的输出端。

根据本实用新型，一个典型的实施方式是：所述的整形与复位电路由二极管D1、二极管D2、二极管D7，电阻R1和三极管Q1组成，二极管D1的阴极接电流互感器CT1二次侧绕组N2的同名端、三极管Q1的集电极，阳极接电阻R1的一端、三极管Q1的基极和二极管D7的阳极，电阻R1的另一端接二极管D2和二极管D7的阴极、电流互感器CT1二次侧绕组N2的非同名端，二极管D2的阳极接三极管Q1的发射极；所述的推挽功率放大电路由NPN型三极管Q2和PNP型三极管Q3组成，三极管Q2的基极接三极管Q3的基极和电流互感器CT1二次侧绕组N2的同名端，三极管Q2的发射极接三极管Q3的发射极和同步整流管SR1的控制极，三极管Q3的集电极接二极管D2的正极。

作为本实用新型的再进一步的改进，在每个同步整流管的漏源极之间还设有一个误驱动保护电路。所述的误驱动保护电路由电阻R5、二极管D10和三极管Q7组成，电阻R5的一端接二极管D10的阴极和同步整流管SR1的漏极，另一端接二极管D10的阳极和三极管Q7的基极；三极管Q7的集电极接驱动单元，发射极接同步整流管SR1的源极。

根据本实用新型，所述的驱动自供电电路包括贮能电容C3和二极管D3。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1一种常见的利用二极管的倍压整流电路图。

图2另一种二极管倍压整流电路图。

图3现有的在同步管(SR)中独立串联CT采样并驱动SR的电路图。

图4本实用新型中提出利用一个CT采样驱动两路SR的一种倍压整流电路图。

图5本实用新型中提出利用一个CT采样驱动两路SR的另一种倍压整流电路图。

图6采用本实用新型的CT驱动SR的一种具体实现方法框图。

图7采用本实用新型的CT驱动SR的一种具体实现电路图。

图8本实用新型应用于一种带误驱动保护的同步倍压整流结构电路图的实施例一。

图9采用本实用新型的CT驱动SR具体实现电路图的实施例二。

图10采用本实用新型的CT驱动SR具体实现电路图的实施例三。

图11采用本实用新型的CT驱动SR具体实现电路图的实施例四。

图12采用本实用新型的CT驱动SR具体实现电路图的实施例五。

图13采用本实用新型的CT驱动SR具体实现电路图的实施例六。

图14本实用新型应用于半桥LLC电路的电路图。

图15本实用新型应用于全桥LLC电路的电路图。

具体实施方式

参照附图1，一种常见的利用二极管的倍压整流电路图。当高频变压器电位上正下负时，二极管D1导通，变压器给电容C1充电Vo；当高频变压器电位上负下正时，二极管D2导通，变压器给电容C2充电Vo；电容C1和电容C2上电压和为2Vo。

参照附图2，另一种二极管倍压整流电路图。当高频变压器电位上负下正时，二极管D2导通，变压器给电容C1充电Vo；当高频变压器电位上正下负时，二极管D1导通，变压器和电容C2给电容C1充电2Vo。

图3为现有的在同步管(SR)中独立串联CT采样并驱动SR的电路图，其缺陷前面已经描述过了，在此不再赘述。

参照附图4，本实用新型中提出利用一个CT采样驱动两路SR的一种二极管倍压整流电路图，包括同步整流管驱动电路、电流互感器与主电路。

所述的主电路有高频变压器T1、同步整流管SR1、同步整流管SR2、电容C1、电容C2组成。高频变压器T1一端接电流互感器CT1的一端，另一端接电容C1的一端；同步整流管SR1的一端接电流互感器CT1一次侧绕组N1的一端，另一端接电容C1的一端，门极与其驱动电路相连；电容C2的一端与电容C1的另一端相连，另一端接同步整流管SR2的一端；同步整流管SR2的另一端与同步整流管SR1的另一端相连，门极与其驱动电路相连。

所述的电流互感器CT1由磁芯、绕组N1、绕组N2和绕组N3组成。绕组N1的一端接高频变压器T1的一端，另一端接同步整流管SR1的一端；绕组N2接下同步整流管SR2的驱动器；绕组N3接上同步整流管SR1的驱动器。

参照图5，本实用新型中提出利用一个CT采样驱动两路SR的另一种倍压整流电路图。与图四相比，电容C1的一端连电流互感器CT1一次侧绕组N1的一端，另一端接同步整流管SR1的一端，即图中的A点；电容C2的一端接同步整流管SR1的另一端，另一端接地；高频变压器的绕组一端接地。其余结构不变。

所述的同步整流管驱动电路将在下面进行进一步说明。

参照附图6，采用本实用新型的CT驱动SR的一种具体实现方法框图，包括电流互感器CT1、整形与复位电路、驱动自供电电路.

所述的电流互感器CT1由磁芯、绕组N1、绕组N2和绕组N3组成。一次侧绕组N1一端接高频变压器的一端，二次侧绕组N2和绕组N3分别接上管和下管的驱动电路输入端。

所述的整形与复位电路将电流互感器信号检测出，然后转换成驱动电压信号驱动同步整流管。

所述的驱动自供电电路为驱动电路的供电。由于整流电路驱动电压随同步整流管SR电流变化自动调整，轻载时驱动电压降低，使同步整流驱动功耗降低。

参照附图7，采用本实用新型的CT驱动SR的一种具体实现电路图，包括电流互感器CT1、整形与复位电路与驱动自供电电路。

所述的整形与复位电路由二极管D1、二极管D2、二极管D7，电阻R1和三极管Q1组成，二极管D1的阴极接电流互感器CT1二次侧的同名端、三极管Q1的集电极，阳极接电阻R1的一端；电阻R1的另一端接二极管D2和二极管D7的阴极；二极管D2的阴极接电流互感器CT1二次侧的非同名端、电阻R1的另一端和二极管D7的阴极；二极管D2的阳极接三极管Q1的发射极和主电路的A点。

同步整流管SR1流过电流信号时电流互感器CT1将信号检测出然后由同步整流管SR1、二极管D2转换成驱动电压信号；同步整流管SR1电流为零时，电流互感器CT1二次侧经电阻R1、二极管D1、二极管D7复位，同时三极管Q1导通将驱动电压信号关闭。

所述的推挽功率放大电路由三极管Q2和三极管Q3组成，将驱动电压信号进行功率放大后驱动同步整流管SR1。所述的三极管Q2为NPN型管，所述的三极管Q3为PNP型管，三极管Q2的基极接三极管Q3的基极和电流互感器CT1二次侧的非同名端，三极管Q2的发射极接三极管Q3的发射极和同步整流管SR1的控制极，三极管Q3的集电极接电容C3的一端，即主电路A点。

所述的驱动自供电电路包括二极管D3和电容C3，二极管D3的阳极接电流互感器CT1二次侧的同名端，阴极接三极管Q2的集电极和电容C3的一端，电容C3的另一端接主电路A点。

驱动自供电电路的输入接电流互感器CT1二次侧，经二极管D3整流、电容C3滤波后为驱动电路的供电。

电流互感器二次侧的第一个绕组N2接上同步整流管驱动器，电流互感器的第二个绕组N3接下同步整流管驱动器。两个驱动器电路结构相比，主要是电流互感器二次侧绕组的同名端相反，其余结构不变。

本实用新型的实用新型点是：首先，通过利用互感器的两个信号绕组，分别产生两路驱动信号来驱动对应的两个同步整流管。只需要一个电流互感器，简化了电路，降低了成本。其次，可以实现驱动电路的自供电和MOSFET的浮驱动，驱动简单。

参照图8，本实用新型应用于一种带误驱动保护的同步倍压整流结构电路图的实施例一，包括电流互感器CT1、整形与复位电路、推挽功率放大电路、驱动电路自供电电路与误驱动保护电路，与图6的采用本实用新型的CT驱动SR的一种具体实现电路相比主要是增加了驱动逻辑箝位保护电路，防止在上下同步管的导通时序切换时驱动信号提前给出，其余结构不变。

所述的驱动电路与图6采用本实用新型的CT驱动SR的驱动电路相比，增加了一个电阻R3，电阻R3的一端接在极管Q1集电极，另一端接三极管Q2基极和三极管Q7的集电极，即驱动电路的电阻R3的一端B点与误驱动保护电路的三极管Q7的集电极B点相连.

所述的误驱动保护电路由电阻R5、二极管D10和三极管Q7组成，电阻R5的一端接二极管D10的阴极和同步整流管上管SR1的一端，另一端接二极管D10的阳极和三极管Q7的基极；三极管Q7的集电极即B点接驱动电路的电阻R3的一端B点，发射极接主电路A点。

电流互感器二次侧的第一个绕组N2接上同步整流管驱动器，电流互感器的第二个绕组N3接下同步整流管驱动器。两个驱动器电路结构相比，主要是电流互感器二次侧绕组的同名端相反，其余结构不变。

参照图9，采用本实用新型的CT驱动SR具体实现电路图的实施例二。采用这种结构内能够实现部分能量直接对负载输出馈电，提高效率，可以在应用于输出电压不高的情况(小于40V)。与图8的电路相比主要是通过二极管D7将电容C4连接到电容C2，电容C2的正端接二极管D12的阴极C4的正端接二极管D12的阳极，其余结构不变。

参照图10，采用本实用新型的CT驱动SR具体实现电路图的实施例三。作用与图9中的相似，主要是将部分能量直接回馈到输出，提高效率。同样，这种结构适用于输出电压较低时(Vo小于20V)。与图8的电路相比主要是将电容C4通过二极管D12连接到输出储能电容C1，电容C1的正端接二极管D12的阴极，C4的正端接二极管D12的阳极，其余结构不变。

参照图11，采用本实用新型的CT驱动SR具体实现电路图的实施例四，为本实用新型带误驱动保护的同步倍压整流电路应用于图2所示的另一种倍压整流电路。与图10的目的相似，直接将部分CT中的能量传递到输出电容。电容C1的一端连电流互感器CT1一次侧绕组N1的一端，另一端接同步整流管SR1的一端、电容C3的一端和三极管Q3的集电极，即图中的A点；电容C4通过二极管D12连接到电容C2。C2的正端端接同步整流管SR1的另一端、D12的阴极，另一端接地；高频变压器的绕组一端接地。其余结构不变。

参照图12，采用本实用新型的CT驱动SR具体实现电路图的实施例五，为本实用新型带误驱动保护的同步倍压整流电路应用于图2所示的另一种倍压整流电路。与图11的目的相似，直接将部分CT中的能量传递到输出电容。电容C1的一端连电流互感器CT1一次侧绕组N1的一端，另一端接同步整流管SR2的一端、电容C2的一端和地；高频变压器的绕组另一端接电流互感器CT1一次侧绕组N1的一端。电容C2的正端接同步整流管SR1的漏极、另一端接地；电容C4通过二极管D12连接到C1的正端。C1的正端连接二极管D12的阴极，二极管D12的阳极接到C4的正端，其余结构不变。

参照图14，本实用新型的倍压同步整流应用在半桥电路中的电路图，包括半桥电路和倍压同步整流电路。

所述的半桥电路有直流电源Vin、半桥上开关管S1、半桥下开关管S2、高频变压器T1组成。所述的直流电源Vin正端接半桥上开关管S1，负端接半桥下开关管S2；半桥上开关管S1的另一端接高频变压器T1的一次侧绕组的一端；高频变压器T1的一次侧绕组的另一端接半桥下开关管S2的一端和地，高频变压器T1的二次侧绕组接倍压同步整流电路。

所述的倍压同步整流电路与图4中的利用一个CT采样驱动两路SR的电路结构一致。

参照图15，本实用新型的倍压同步整流应用在全桥电路中的电路图，包括全桥电路和倍压同步整流电路。

所述的全桥电路有直流电源Vin、全桥上开关管S1、全桥上开关管S3、全桥下开关管S2、全桥下开关管S4、高频变压器T1组成。所述的直流电源Vin正端接全桥上开关管S1和全桥上开关管S3的一端，负端接全桥下开关管S2的一端、全桥下开关管S4一端和地；全桥上开关管S1的另一端接高频变压器T1的一次侧绕组的一端和全桥下开关管S2的一端；高频变压器T1的一次侧绕组的另一端接全桥上开关管S3的一端和全桥下开关管S4的另一端，高频变压器T1的二次侧绕组接倍压同步整流电路。

所述的倍压同步整流电路与图4中的利用一个CT采样驱动两路SR的电路结构一致。

本实用新型中提出的利用一个CT采样驱动两路SR的电路、采用本实用新型的CT驱动SR的具体实现电路、本实用新型带误驱动保护的倍压整流结构的电路、本实用新型应用于半桥电路的电路和本实用新型应用于全桥电路的电路均可推广应用于图2所示的另一种二极管倍压整流电路。

本实用新型中提出的利用一个CT采样驱动两路SR的电路、采用本实用新型的CT驱动SR的具体实现电路和本实用新型带误驱动保护的同步倍压整流电路均可推广应用于图2所示的另一种倍压整流电路。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是实用新型的保护范围。

应该理解到的是：上述实施例只是对本实用新型的说明，而不是对本实用新型的限制，任何不超出本实用新型实质精神范围内的实用新型创造，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.适用于倍压整流的同步整流驱动电路，包括高频变压器T1、电流互感器CT1、输出电容C1、输出电容C2、同步整流管SR1、同步整流管SR2和两个分别用于驱动同步整流管SR1和同步整流管SR2的驱动单元，其特征在于电流互感器CT1的一次侧绕组N1与高频变压器的副边绕组串联，电流互感器CT1的两个二次侧绕组分别连接到两个驱动单元的输入端；所述的每个驱动单元包括：一个整形与复位电路，将电流互感器CT1二次侧检测出来的受控的同步整流管的电流信号转换为电压信号并整形后形成驱动信号，并且在该同步整流管电流为零时使电流互感器CT1复位；所述的整形与复位电路的输入端接电流互感器CT1其中的一个二次侧；

一个驱动自供电电路，将电流互感器CT1采集的能量进行存储，并产生一个随同步整流管中半个开关周期内电流的平均值变化而变化的电压源，给整个驱动电路供电；所述的驱动自供电电路的输入端接电流互感器CT1的二次侧，其输出端接推挽功率放大电路。

2.如权利要求1所述的适用于倍压整流的同步整流驱动电路，其特征在于整形与复位电路的输出端还设有一个推挽功率放大电路，将从整形与复位电路输出的驱动信号进行功率放大后驱动相应的同步整流管；所述的推挽功率放大电路的输入端接整形与复位电路的输出端，其输出端连接受控的同步整流管的门极。

3.如权利要求2所述的适用于倍压整流的同步整流驱动电路，其特征在于高频变压器T1的非同名端接电流互感器CT1一次侧绕组N1的同名端，高频变压器T1的同名端接输出电容C1的负极和输出电容C2的正极；同步整流管SR1的源极接电流互感器CT1一次侧绕组N1的非同名端及同步整流管SR2的漏极，同步整流管SR的漏极接输出电容C1的正极，门极与其驱动单元的输出端相连；输出电容C2的负极接同步整流管SR2的源极；同步整流管SR2的门极与其驱动单元的输出端相连。

4.如权利要求2所述的适用于倍压整流的同步整流驱动电路，其特征在于高频变压器T1的非同名端接电流互感器CT1一次侧绕组N1的同名端，高频变压器T1的同名端接输出电容C2的负极和同步整流管SR2的源极，同步整流管SR2的漏极接同步整流管SR1的源极和输出电容C1的正极，同步整流管SR2的门极接其驱动单元的输出端，输出电容C1的负极接电流互感器CT1一次侧绕组N1的非同名端，同步整流管SR1的漏极接输出电容C2的正极，同步整流管SR1的门极接其驱动单元的输出端。

5.如权利要求3或4所述的适用于倍压整流的同步整流驱动电路，其特征在于所述的整形与复位电路由二极管D1、二极管D2、二极管D7，电阻R1和三极管Q1组成，二极管D1的阴极接电流互感器CT1二次侧绕组N2的同名端、三极管Q1的集电极，阳极接电阻R1的一端、三极管Q1的基极和二极管D7的阳极，电阻R1的另一端接二极管D2和二极管D7的阴极、电流互感器CT1二次侧绕组N2的非同名端，二极管D2的阳极接三极管Q1的发射极；所述的推挽功率放大电路由NPN型三极管Q2和PNP型三极管Q3组成，三极管Q2的基极接三极管Q3的基极和电流互感器CT1二次侧绕组N2的同名端，三极管Q2的发射极接三极管Q3的发射极和同步整流管SR1的控制极，三极管Q3的集电极接二极管D2的正极。

6.如权利要求2所述的适用于倍压整流的同步整流驱动电路，其特征在于在每个同步整流管的漏源极之间还设有一个误驱动保护电路。

7.如权利要求6所述的适用于倍压整流的同步整流驱动电路，其特征在于所述的误驱动保护电路由电阻R5、二极管D10和三极管Q7组成，电阻R5的一端接二极管D10的阴极和同步整流管SR1的漏极，另一端接二极管D10的阳极和三极管Q7的基极；三极管Q7的集电极接驱动单元，发射极接同步整流管SR1的源极.

8.如权利要求1-4任何一项所述的适用于倍压整流的同步整流驱动电路，其特征在于所述的驱动自供电电路包括贮能电容C3和二极管D3。

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