一种同步整流转换器及其开关管驱动方法技术

本发明专利技术提供了一种同步整流转换器及其开关管驱动方法，包括PWM控制电路、开关管驱动电路、第一开关管和第二开关管；开关管驱动电路根据控制信号端输出的控制信号和使能信号端输出的使能信号控制第一开关管和第二开关管的开关状态；开关管驱动电路包括第一施密特触发器和第二施密特触发器；在第一开关管关闭的过程中，第一施密特触发器根据第一开关管的栅极电压控制第二开关管开启；在第二开关管关闭的过程中，第二施密特触发器根据第二开关管的栅极电压控制第一开关管开启，从而不需要依靠较长的延时时间来避免第一开关管和第二开关管同时开启，进而可以提高同步整流转换器的转换效率。

A synchronous rectifier converter and its switch tube drive method

The invention provides a synchronous rectifier converter and its switch driver method, including a PWM control circuit, a switch driver circuit, a first switch and a second switch; the switch driver circuit controls the first switch and the second switch according to the control signal output from the control signal terminal and the enabling signal output from the enabling signal terminal. The switch state of the switch; the switch driver circuit includes the first Schmidt flip-flop and the second Schmidt flip-flop; the first Schmidt flip-flop controls the opening of the second switch according to the gate voltage of the first switch; and the second Schmidt flip-flop root during the closing of the second switch. The gate voltage of the second switch is used to control the opening of the first switch, so that a longer delay time is not needed to avoid the opening of the first switch and the second switch simultaneously, thus improving the conversion efficiency of the synchronous rectifier converter.

【技术实现步骤摘要】
一种同步整流转换器及其开关管驱动方法
本专利技术涉及同步整流转换器
，更具体地说，涉及一种同步整流转换器及其开关管驱动方法。
技术介绍
DC/DC转换器即直流/直流转换器，是一种将输入电压转换为有效输出固定电压的电压转换器。DC/DC转换器一般分为三类:升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器。现有的一种非同步整流降压型DC/DC转换器如图1所示，包括PWM控制电路、开关管M1、二极管D1、电感L、电容C以及负载RL。当PWM控制电路控制开关管M1开启时，输入电压Vg通过电感L向负载RL供电，同时也向电容C充电。在这个过程中，电容C及电感L中储存电量。当PWM控制电路控制开关管M1关闭时，由电感L和电容C继续向负载RL供电。其中，二极管D1为整流二极管，以便与电感L、电容C以及负载RL构成电路回路。为了提高转换效率，同步整流降压型DC/DC转换器如图2所示，其采用开关管M2代替二极管D1作为整流元件，并通过PWM控制电路对开关管M1和开关管M2进行排他性通断控制，即控制开关管M1开启时，控制开关管M2关闭；控制开关管M1关闭时，控制开关管M2开启。常规的控制开关管M1和开关管M2进行排他性通断的开关管驱动电路如图3所示，包括2n+1个反相器组成的反相器链30和2n个反相器组成的反相器链31，n为大于1的整数。当PWM控制电路的PW端输出的PWM信号为低电平时，开关管M1的栅极DR_P的电位为高电平，使得开关管M1关闭，通过反相器链30延时td后控制开关管M2的栅极DR_N的电位为高电平，使得开关管M2开启；同理，当PWM信号为高电平时，开关管M2的栅极DR_N的电位为低电平，使得开关管M2关闭，通过反相器链31延时td后控制开关管M1的栅极DR_P的电位为低电平，使得开关管M1开启。但是，由于反相器的翻转阈值约为Vdd/2，其与开关管M1和M2的关断阈值Vth相差较大，因此，为了保证开关管M1开启时开关管M2已经关闭，或者，开关管M2开启时开关管M1已经关闭，就需要反相器链30和31的延时时间足够长，但是，大部分情况下延时时间会过长，而过长的延时时间会降低整个同步整流转换器的转换效率。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种同步整流转换器及其开关管驱动方法，以解决反相器链延时时间过长导致的同步整流转换器转换效率较低的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种同步整流转换器，包括PWM控制电路、开关管驱动电路、第一开关管和第二开关管；所述开关管驱动电路的第一输入端与所述PWM控制电路的控制信号端相连，所述开关管驱动电路的第二输入端与所述PWM控制电路的使能信号端相连，所述开关管驱动电路的第一输出端与所述第一开关管的栅极相连，所述开关管驱动电路的第二输出端与所述第二开关管的栅极相连；所述开关管驱动电路根据所述控制信号端输出的控制信号和所述使能信号端输出的使能信号控制所述第一开关管和所述第二开关管的开关状态；所述开关管驱动电路包括第一施密特触发器和第二施密特触发器；在所述第一开关管关闭的过程中，所述第一施密特触发器根据所述第一开关管的栅极电压控制所述第二开关管开启；在所述第二开关管关闭的过程中，所述第二施密特触发器根据所述第二开关管的栅极电压控制所述第一开关管开启。优选地，在所述第一开关管关闭的过程中，当所述第一开关管的栅极电压高于第一阈值电压时，所述第一施密特触发器控制所述第二开关管开启；在所述第二开关管关闭的过程中，当所述第二开关管的栅极电压低于第二阈值电压时，所述第二施密特触发器控制所述第一开关管开启。优选地，所述第一阈值电压等于所述开关管的关断电压；所述第二阈值电压等于所述开关管的阈值电压。优选地，所述开关管驱动电路还包括第一反相器至第七反相器、或门、第一或非门、与门、第二或非门、第一跟随器和第二跟随器；所述第一反相器的输入端与所述第一输入端相连、输出端与所述第二反相器的输入端相连，且所述第一反相器的输出端与或门的一个输入端相连；所述第二反相器的输出端与所述与门的一个输入端相连，所述与门的另一个输入端与所述使能信号端相连；所述使能信号端通过第三反相器与所述或门的另一个输入端相连；所述或门的输出端与所述第一或非门的一个输入端相连，所述第一或非门的输出端通过第四反相器和第一跟随器与所述第一输出端相连；所述与门的输出端与所述第二或非门的一个输入端相连，所述第二或非门的输出端通过第二跟随器与所述第二输出端相连；所述第一施密特触发器的输入端与所述第一输出端相连，所述第一施密特触发器的输出端通过第五反相器和第六反相器与所述第二或非门的另一个输入端相连；所述第二施密特触发器的输入端与所述第二输出端相连，所述第二施密特触发器的输出端通过第七反相器与所述第一或非门的另一个输入端相连。优选地，所述施密特触发器包括第一晶体管至第六晶体管、第一电阻和第二电阻；所述第一晶体管至所述第四晶体管的栅极与所述施密特触发器的输入端相连；所述第一晶体管的源极与电源电压端相连，所述第一晶体管的漏极与所述第二晶体管的源极相连；所述第二晶体管的漏极与所述第三晶体管的漏极相连，所述第三晶体管的源极与所述第四晶体管的漏极相连，所述第四晶体管的源极与接地端相连；所述第二晶体管和所述第三晶体管的漏极与所述施密特触发器的输出端相连；所述第五晶体管的源极与所述第一晶体管的漏极相连，所述第五晶体管的栅极与所述施密特触发器的输出端相连，所述第五晶体管的漏极通过第一电阻与接地端相连；所述第六晶体管的源极与所述第四晶体管的漏极相连，所述第六晶体管的栅极与所述施密特触发器的输出端相连，所述第六晶体管的漏极通过第二电阻与所述电源电压相连。优选地，所述第一晶体管、第二晶体管和第五晶体管为PMOS晶体管，所述第三晶体管、第四晶体管和第六晶体管为NMOS晶体管。一种同步整流转换器的开关管驱动方法，应用于如上任一项所述的同步整流转换器，包括：开关管驱动电路根据控制信号端输出的控制信号和使能信号端输出的使能信号控制所述第一开关管关闭，在所述第一开关管关闭的过程中，所述第一施密特触发器根据所述第一开关管的栅极电压控制所述第二开关管开启；开关管驱动电路根据控制信号端输出的控制信号和使能信号端输出的使能信号所述第二开关管关闭，在所述第二开关管关闭的过程中，所述第二施密特触发器根据所述第二开关管的栅极电压控制所述第一开关管开启。优选地，所述第一施密特触发器根据所述第一开关管的栅极电压控制所述第二开关管开启包括：当所述第一开关管的栅极电压高于第一阈值电压时，所述第一施密特触发器控制所述第二开关管开启；所述第二施密特触发器根据所述第二开关管的栅极电压控制所述第一开关管开启包括：当所述第二开关管的栅极电压低于第二阈值电压时，所述第二施密特触发器控制所述第一开关管开启。优选地，所述第一阈值电压等于所述开关管的关断电压；所述第二阈值电压等于所述开关管的阈值电压。优选地，开关管驱动电路根据控制信号端输出的控制信号和使能信号端输出的使能信号控制所述第一开关管关闭包括：所述开关管驱动电路根据所述控制信号端输出的低电平控制信号和所述使能信号端输出的高电平使能信号控制所述第一开关管关闭；开关管驱动电路根据控制信号端输出的控制信号和使能信号端输出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种同步整流转换器，其特征在于，包括PWM控制电路、开关管驱动电路、第一开关管和第二开关管；所述开关管驱动电路的第一输入端与所述PWM控制电路的控制信号端相连，所述开关管驱动电路的第二输入端与所述PWM控制电路的使能信号端相连，所述开关管驱动电路的第一输出端与所述第一开关管的栅极相连，所述开关管驱动电路的第二输出端与所述第二开关管的栅极相连；所述开关管驱动电路根据所述控制信号端输出的控制信号和所述使能信号端输出的使能信号控制所述第一开关管和所述第二开关管的开关状态；所述开关管驱动电路包括第一施密特触发器和第二施密特触发器；在所述第一开关管关闭的过程中，所述第一施密特触发器根据所述第一开关管的栅极电压控制所述第二开关管开启；在所述第二开关管关闭的过程中，所述第二施密特触发器根据所述第二开关管的栅极电压控制所述第一开关管开启。

【技术特征摘要】
1.一种同步整流转换器，其特征在于，包括PWM控制电路、开关管驱动电路、第一开关管和第二开关管；所述开关管驱动电路的第一输入端与所述PWM控制电路的控制信号端相连，所述开关管驱动电路的第二输入端与所述PWM控制电路的使能信号端相连，所述开关管驱动电路的第一输出端与所述第一开关管的栅极相连，所述开关管驱动电路的第二输出端与所述第二开关管的栅极相连；所述开关管驱动电路根据所述控制信号端输出的控制信号和所述使能信号端输出的使能信号控制所述第一开关管和所述第二开关管的开关状态；所述开关管驱动电路包括第一施密特触发器和第二施密特触发器；在所述第一开关管关闭的过程中，所述第一施密特触发器根据所述第一开关管的栅极电压控制所述第二开关管开启；在所述第二开关管关闭的过程中，所述第二施密特触发器根据所述第二开关管的栅极电压控制所述第一开关管开启。2.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于，在所述第一开关管关闭的过程中，当所述第一开关管的栅极电压高于第一阈值电压时，所述第一施密特触发器控制所述第二开关管开启；在所述第二开关管关闭的过程中，当所述第二开关管的栅极电压低于第二阈值电压时，所述第二施密特触发器控制所述第一开关管开启。3.根据权利要求2所述的转换器，其特征在于，所述第一阈值电压等于所述开关管的关断电压；所述第二阈值电压等于所述开关管的阈值电压。4.根据权利要求1～3任一项所述的转换器，其特征在于，所述开关管驱动电路还包括第一反相器至第七反相器、或门、第一或非门、与门、第二或非门、第一跟随器和第二跟随器；所述第一反相器的输入端与所述第一输入端相连、输出端与所述第二反相器的输入端相连，且所述第一反相器的输出端与或门的一个输入端相连；所述第二反相器的输出端与所述与门的一个输入端相连，所述与门的另一个输入端与所述使能信号端相连；所述使能信号端通过第三反相器与所述或门的另一个输入端相连；所述或门的输出端与所述第一或非门的一个输入端相连，所述第一或非门的输出端通过第四反相器和第一跟随器与所述第一输出端相连；所述与门的输出端与所述第二或非门的一个输入端相连，所述第二或非门的输出端通过第二跟随器与所述第二输出端相连；所述第一施密特触发器的输入端与所述第一输出端相连，所述第一施密特触发器的输出端通过第五反相器和第六反相器与所述第二或非门的另一个输入端相连；所述第二施密特触发器的输入端与所述第二输出端相连，所述第二施密特触发器的输出端通过第七反相器与所述第一或非门的另一个输入端相连。5.根据权利要求4所述的转换器，其特征在于，所述施密特触发器包括第一晶体管至第六晶体管、第一电阻和第二电阻；所述第一晶体管至所述第四晶体管的栅极与...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建刚，王云松，吴传奎，董渊，程剑涛，
申请(专利权)人：上海艾为电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31