控制和驱动电路及方法技术

技术编号:8414500 阅读:167 留言:0更新日期:2013-03-14 20:50
本发明专利技术提供一种控制和驱动电路,应用于一同步整流开关电源中,包括:原边开关管控制器用于产生原边开关管控制信号;逻辑电路用于根据接收到的原边开关管控制信号来产生第一控制信号;转换电路用于根据接收到的第一控制信号来产生第二控制信号;同步整流管控制器用于根据接收到的第二控制信号来产生同步整流管控制信号,并根据同步整流开关电源的拓扑结构保证原边开关管控制信号和同步整流管控制信号同相或者反相。本发明专利技术还提供一种控制和驱动方法以解决根据原边开关管控制信号产生控制同步整流管开通与关断的同步整流管控制信号,避免同步整流电源出现交叉导通问题,且实现同步整流开关电源的高频化、低成本、小体积和高效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关电源领域,尤其涉及一种。
技术介绍
随着开关电源技术的发展,低压大电流开关电源越来越成为一种重要的发展趋势,而效率问题始终是低压大电流开关电源发展规律的一个主旋律。同步整流技术是低压大电流场合提高效率通常采用的一种方法,通过同步整流技术可以降低同步整流开关电源的损耗。同步整流技术的关键在于同步整流管的驱动方式,不同的驱动方式对效率的影响是有很大的差别的。参见图1A,图中所示的是现有的第一种反激式同步整流开关电源的驱动控制方式。其工作原理为原边开关管控制器U1产生一个PWM信号控制原边开关管Q1开通和关断,当该PWM信号为高电平有效时,原边开关管Q1导通,变压器储存能量,此时同步整流管Q2的漏源电压Vds大于零,同步整流管控制器U3检测到Vds > 0后,控制同步整流管Q2关断;当该PWM信号为低电平无效时,原边开关管Q1关断,变压器能量由原边传递到副边,副边电流流过同步整流管Q2内部的反并联二极管D,导致同步整流管Q2漏源两端的电压变为Vds = -Vdf,其中Vdf为反并联二极管D的正向导通压降,这说明此时同步整流管Q2的漏源电压Vds小于零,同步整流管驱动器检测到Vds < 0后,控制同步整流管Q2开通,副边电流流过同步整流管Q2而不再流过反并联二极管D,直至原边开关管控制器再次输出高电平信号控制原边开关管Q1导通,同步整流管Q2将再次被关断。这种同步整流控制方式通过采用具有低导通电阻的MOS管来替代普通反激式变换器中的快恢复二极管,实现了对反激式电源效率的提升。但是,在该方案中,如果在副边电流没有下降到零时,原边开关管驱动器U1已经控制原边开关管Q1导通,则会导致变换器出现两个开关管同时导通(即交叉导通)的现象。为避免交叉导通的出现,该控制方式主要适用于工作在断续导通模式(DCM)的反激式变换器或者副边电流能够过零的LLC变换器中,适用范围较窄。此外,在同步整流开关电源中,反并联二极管D的导通时间越小,电源的整体效率越高,但是,在该方案中,同步整流管Q2的导通和关断控制比较复杂,难以减小反并联二极管D的导通时间,因而难以进一步提高电源效率。参见图1B,图中所示的是现有的第二种反激式同步整流开关电源的驱动控制方式。其中,原边开关管控制器U1用于产生两路PWM信号Vm和Vffip,且PWM信号和PWM信号Vffip为互补信号,变压器T2用于传输PWM信号Vffip到副边。其工作原理如下当PWM信号Vgi为高电平有效时,互补PWM信号Vffip为低电平无效,PWM信号Vtn控制原边开关管Q1导通,互补PWM信号Vffip经变压器T2传输到副边,经同步整流管控制器转换为同步整流管控制信号Vffi,此时同步整流管控制信号Vffi也为低电平,同步整流管Q2关断;当PWM信号Vtn变为低电平无效时,互补PWM信号Vffip变为高电平有效,PWM信号Vm控制原边开关管Q1关断,此时同步整流管控制信号变为高电平控制同步整流管Q2开通。由此可以看出,该方案可以解决第一种方案中存在的交叉导通问题,并且,同步整流管Q2的导通和关断控制也较第一种简单。但是,由于变压器T2的存在,电路的体积和成本大为增加,而且变压器T2难以传输快速变化的占空比信号。因此,如何在高频电源中快速准确地根据原边开关管的驱动信号得到同步整流管的驱动信号,同时满足低成本、小体积、高效率、高可靠性的要求,并且解决交叉导通的问题,成为设计同步整流开关电源驱动电路的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种,应用于一同步整流开关电源中,可以产生原边开关管控制信号控制原边开关管的开通与关断,同时根据其中一个原边开关管控制信号产生相应的第一控制信号,该第一控制信号经过转换电路处理后得到第二控制信号,然后同步整流管控制器根据该第二控制信号产生同步整流管驱动信号控制同步整流管的开通与关断。本专利技术可以解决传统同步整流开关电源中出现的交叉导通问题,同时能够根据其中一个原边开关管控制信号精确快速地控制同步整流管的开通与关断,实现同步整流开关电源的高频化、低成本、小体积和高效率。此 外,本专利技术还采用一隔离电路对同步整流开关电源的原边地和副边地进行隔离,从而保证了同步整流开关电源的安全可靠工作。为实现上述目的,本专利技术提供一种控制和驱动电路,应用于一同步整流开关电源中,包括原边开关管控制器,用于产生原边开关管控制信号;逻辑电路,用于根据接收到的所述原边开关管控制信号来产生第一控制信号;转换电路,用于根据接收到的所述第一控制信号来产生第二控制信号;同步整流管控制器,用于根据接收到的所述第二控制信号来产生同步整流管控制信号,并根据所述同步整流开关电源的拓扑结构,保证所述原边开关管控制信号和所述同步整流管控制信号同相或者反相。进一步的,当所述同步整流开关电源中的原边开关管和同步整流管的开关状态相反时,所述逻辑电路包括延时电路和反相器,根据所述原边开关管控制信号进行延时和反相控制以产生所述第一控制信号;所述同步整流管控制器根据所述第二控制信号的过零时刻产生所述同步整流管控制信号。进一步的,当所述同步整流开关电源中的原边开关管和同步整流管的开关状态相反时,所述逻辑电路包括延时电路和反相器,所述延时电路用于将接收到的所述原边开关管控制信号进行延时以产生所述第一控制信号;所述同步整流管控制器根据所述第二控制信号的过零时刻产生第三控制信号;所述反相器用于将所述第三控制信号进行反相以产生所述同步整流管控制信号。进一步的,当所述同步整流开关电源中的原边开关管和同步整流管的开关状态一致时,所述逻辑电路包括延时电路,所述延时电路用于将接收到的所述原边开关管控制信号进行延时以产生所述第一控制信号;所述同步整流管控制器根据所述第二控制信号的过零时刻产生所述同步整流管控制信号。 进一步的,所述转换电路包括微分电容和微分电阻。进一步的,所述控制和驱动电路还包括跨接在所述同步整流开关电源的原边地与副边地之间的隔离电路,用于隔离所述同步整流开关电源的原边地和副边地。进一步的,所述隔离电路包括隔离电容。进一步的,所述控制和驱动电路还包括第一钳位电路,第二钳位电路,所述第一钳位电路用于保护所述原边开关管控制器;所述第二钳位电路用于保护所述同步整流管控制器。进一步的,所述第一钳位电路包括第一二极管、第二二极管、第一钳位电压和第二钳位电压,当所述第一控制信号的幅值大于所述第一钳位电压或小于所述第二钳位电压时,所述第一钳位电路将所述第一控制信号的幅值钳位至所述第一钳位电压或所述第二钳位电压;所述第二钳位电路包括第三二极管、第四二极管、第三钳位电压和第四钳位电压,当所述第二控制信号的幅值大于所述第三钳位电压或小于所述第四钳位电压时,所述第二 钳位电路将所述第二控制信号的幅值钳位至所述第三钳位电压或所述第四钳位电压。根据本专利技术的另一方面,提供一种控制和驱动方法,应用于一同步整流开关电源中,包括以下步骤产生所述原边开关管控制信号;将所述原边开关管控制信号经过逻辑运算后产生第一控制信号;将所述第一控制信号经过微分转换后产生第二控制信号;将所述第二控制信号经过控制后产生同步整流管控制信号。进一步,所述控制和驱动方法还包括对原边地和副边地进行隔离。进一步的,当所述同步整流开关电源中的原边开关本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种控制和驱动电路,应用于一同步整流开关电源中,其特征在于,包括:原边开关管控制器,用于产生原边开关管控制信号;逻辑电路,用于根据接收到的所述原边开关管控制信号来产生第一控制信号;转换电路,用于根据接收到的所述第一控制信号来产生第二控制信号;同步整流管控制器,用于根据接收到的所述第二控制信号来产生同步整流管控制信号,并根据所述同步整流开关电源的拓扑结构,保证所述原边开关管控制信号和所述同步整流管控制信号同相或者反相。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:陈伟
申请(专利权)人:矽力杰半导体技术杭州有限公司
类型:发明
国别省市:

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