基于耦合线圈降低同步整流驱动电路损耗的方法技术

本发明专利技术公开的基于耦合线圈降低同步整流驱动电路损耗的方法，具体方法为：构建同步整流驱动电路；检测整流支路电流信号，用检测到的电流信号来同步驱动的开通信号；待同步整流驱动电路输出高电平后，同步整流驱动电路通过内部电路的调节，使得电流互感器a副边短路，随着整流支路电流的变化，自适应的调节电流互感器a副边的电压脉冲宽度到最优状态；利用励磁电流和电流互感器a副边电流的关系将同步整流管关断。本发明专利技术基于耦合线圈降低同步整流驱动电路损耗的方法具有低功耗、通用性好及可工作于电流断续和连续模式的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于耦合线圈降低同步整流驱动电路损耗的方法
本专利技术属于电力电路应用方法
，涉及一种基于耦合线圈降低同步整流驱动电路损耗的方法。
技术介绍
随着电子技术的快速发展，人们对电子设备越来越依赖，为了方便人们在出行时携带电子产品，出现了越来越多的便携式电子产品，如：手机及平板电脑等。如今，便携式电子产品的体积越来越小，为了确保电子产品的安全性，其电源供电电压要求越来越低，在一定功率下，其电流要求就越大；然而电流的升高会带来了一个很严峻的问题，就是由于二极管整流带来的通态损耗大导致开关变换器效率低的问题。针对这一问题，利用低导通电阻的功率金属氧化物半导体场效应晶体管(Mosfet)来代替二极管整流，即同步整流技术，对效率提升作用非常明显；而采用低电压功率金属氧化物半导体场效应晶体管(Mosfet)进行同步整流面临的关键技术问题就是功率金属氧化物半导体场效应晶体管(Mosfet)驱动的同步问题。功率金属氧化物半导体场效应晶体管(Mosfet)驱动主要分为自驱动和外驱动两种类型。其中，自驱动按照同步驱动信号源的类型分为电压型自驱动和电流型自驱动；外驱动由于成本较高，电压型自驱动受输入电压变化范围影响，所以较少采用；电流型自驱动是一种较理想的同步整流驱动方案，但是同步整流驱动电路损耗大的问题一直备受关注。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于耦合线圈降低同步整流驱动电路损耗的方法，具有功耗低、通用性好及可工作于电流断续和连续模式的特点。本专利技术所采用的技术方案在于：基于耦合线圈降低同步整流驱动电路损耗的方法，具体按照以下步骤实施：步骤1、构建同步整流驱动电路；步骤2、经步骤1构建出同步整流驱动电路后，检测整流支路电流信号，用检测到的电流信号来同步驱动的开通信号；步骤3、经步骤2待同步整流驱动电路输出高电平后，同步整流驱动电路通过内部电路的调节，使得电流互感器a副边短路，随着整流支路电流的变化，自适应的调节电流互感器a副边的电压脉冲宽度到最优状态；步骤4、经步骤3，利用励磁电流和电流互感器a副边电流的关系将同步整流管关断。本专利技术的特点还在于：步骤1具体按照以下方法实施：在整流支路上添加一个电流互感器a，电流互感器a来检测电流信号；在电流互感器a的副边连接一个开关管，利用开关管导通将副边短路的原理来降低同步整流驱动电路的损耗；在开关管所在的支路上再加一个电流互感器b，电流互感器b的副边并联一个二极管c，二极管c的两端再并联一个三级管a；其中，二极管c的阴极接三极管a的基极，二极管c的阳极接三极管a的发射极；再将电流互感器a的副边A端子接到二极管a的阳极；二极管a的阴极分别接到二极管b的阳极、Mosfet驱动器的输入端以及三极管a的集电极；将二极管b的阴极接到三极管b的发射极和Mosfet驱动器的电源端；在Mosfet驱动器的电源端和接地端并联一个电容，在三极管b的发射极和基极之间并联一个电阻R1，三极管b的集电极与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端和开关管的栅极连接；三极管b的基极和稳压管的阴极连接，稳压管的阳极与Mosfet驱动器的接地端连接，Mosfet驱动器的输出端和输入端并联一个电阻R2，在开关管的栅极和Mosfet驱动器的输出端接一个二极管d，所述二极管d的阴极接Mosfet驱动器的输出端，二极管d的阳极接开关管的栅极；将电流互感器a副边的B端、开关管的漏极、三极管a的发射极、稳压管的阳极、Mosfet驱动器的接地端全部接在一起然后引出一根线作为同步整流驱动信号的接地端，从Mosfet驱动器的输出端引出一根线作为同步整流驱动信号的另一端。步骤1中的Mosfet驱动器型号为TC1413。步骤2具体按照以下步骤实施：步骤2.1、经步骤1构建出同步整流驱动电路后，接通同步整流驱动电路，电流i1流过同步整流Mosfet寄生二极管，即流过电流互感器a的原边，由电流互感器a副边感应出电流i2，电流i2分别流过二极管a、二极管b，完成给电容充电；步骤2.2、经步骤2.1给电容充电后，待Mosfet驱动器输入端电压等于电容两端的电压后，由Mosfet驱动器输出高电平驱动同步整流Mosfet工作。步骤3具体按照以下步骤实施：步骤3.1、电流互感器a副边电流继续给电容充电，待电容(6)电压到达稳压管的稳压值，稳压管中有电流流过使得三极管(13)导通，进而驱动开关管导通；步骤3.2、经步骤3.1开关管导通后，将电流互感器a副边短路，此时电流互感器a副边电流全部流过开关管，但电流互感器a副边电压变成零，减小了电流互感器副边电压和电流的交叠，降低了同步整流驱动电路的损耗。步骤4具体按照以下方法实施：将电流互感器a等效到副边的励磁电流大于电流互感器a副边电流时，电流互感器b副边电流驱动三极管a导通，将Mosfet驱动器输入端电压变为零，Mosfet驱动器输出低电平关断同步整流Mosfet，同时开关管的栅源电压通过二极管放电，开关管关断，同步整流驱动电路停止工作。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术基于耦合线圈降低同步整流驱动电路损耗的方法中，采用将电流互感器a副边并联开关的方式，当同步整流驱动电路输出驱动满足要求后，开通所并联的开关管，即将电流互感器a的副边短路，短路的方式使电流互感器a副边的电压电流交叠减小，从而降低附加驱动电路的功率损耗。2.由于在实际电路中流过功率Mosfet的电流是变化的，导致电流互感器a副边电流也是变化的，由于每次电流互感器a副边电流流过二极管a、二极管b给电容充电，必须要充电到稳压管的稳压值才能使三极管b导通，然后驱动开关管导通，随着电流互感器a副边电流大小的变化，电流互感器a副边的电压脉冲宽度可以自动调节宽度，始终使电流互感器a副边的电压脉冲宽度处于最优化的状态，最优化的电压脉冲宽度降低了电流互感器a的副边损耗。3.在本专利技术基于耦合线圈降低同步整流驱动电路损耗的方法中，通过在开关管的支路中加入电流互感器b的方式，使得当电流互感器a的等效到副边的励磁电流大于电流互感器a的副边电流时，开关管支路电流方向反转，则电流互感器b副边电流驱动三极管a导通将Mosfet驱动器的输入端拉低，同步整流驱动电路输出低电平；这样就可以通过控制电流互感器a的励磁电流的大小来使得同步整流驱动电路的驱动低电平输出准确的同步于整流支路的电流信号，进一步的降低整流支路的通态损耗。4.本专利技术基于耦合线圈降低同步整流驱动电路损耗的方法不仅可以在电流断续情况下使用，还可以在电流连续的情况下使用，凡是需要用到同步整流技术的地方都可以使用。附图说明图1是本专利技术的基于耦合线圈降低同步整流驱动电路损耗的方法中涉及的同步整流驱动电路的结构示意图。图中，1.同步整流Mosfet寄生二极管，2.电流互感器a，3.电流互感器b，4.Mosfet驱动器，5.开关管，6.电容，7.二极管a，8.二极管b，9.二极管c，10.稳压管，11.二极管d，12.三级管a，13.三极管b，14.电阻R1，15.电阻R2，16.电阻R3。具体实施方式本专利技术基于耦合线圈降低同步整流驱动电路损耗的方法，如图1所示，具体按照以下步骤实施：步骤1、构建同步整流驱动电路，具体方法如下：同步整流驱动电路，具体如图1所示，图1中的虚线框内表示的是替代现有整流二极管的同步整流本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于耦合线圈降低同步整流驱动电路损耗的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、构建同步整流驱动电路；步骤2、经步骤1构建出同步整流驱动电路后，检测整流支路电流信号，用检测到的电流信号来同步驱动的开通信号；步骤3、经步骤2待同步整流驱动电路输出高电平后，同步整流驱动电路通过内部电路的调节，使得电流互感器a(2)副边短路，随着整流支路电流的变化，自适应的调节电流互感器a(2)副边的电压脉冲宽度到最优状态；步骤4、经步骤3，利用励磁电流和电流互感器a(2)副边电流的关系将同步整流管关断。

【技术特征摘要】
1.基于耦合线圈降低同步整流驱动电路损耗的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、构建同步整流驱动电路；步骤2、经步骤1构建出同步整流驱动电路后，检测整流支路电流信号，用检测到的电流信号来同步驱动的开通信号；步骤3、经步骤2待同步整流驱动电路输出高电平后，同步整流驱动电路通过内部电路的调节，使得电流互感器a(2)副边短路，随着整流支路电流的变化，自适应的调节电流互感器a(2)副边的电压脉冲宽度到最优状态，具体按照以下步骤实施：步骤3.1、电流互感器a(2)副边电流继续给电容(6)充电，待电容(6)电压到达稳压管(10)的稳压值，稳压管(10)中有电流流过使得三极管(13)导通，进而驱动开关管(5)导通；步骤3.2、经步骤3.1开关管(5)导通后，将电流互感器a(2)副边短路，此时电流互感器a(2)副边电流全部流过开关管(5)，但电流互感器a(2)副边电压变成零，减小了电流互感器副边电压和电流的交叠，降低了同步整流驱动电路的损耗；步骤4、经步骤3，利用励磁电流和电流互感器a(2)副边电流的关系将同步整流管关断。2.根据权利要求1所述的基于耦合线圈降低同步整流驱动电路损耗的方法，其特征在于，所述步骤1具体按照以下方法实施：在整流支路上添加一个电流互感器a(2)，电流互感器a(2)来检测电流信号；在电流互感器a(2)的副边连接一个开关管(5)，利用开关管(5)导通将副边短路的原理来降低同步整流驱动电路的损耗；在开关管(5)所在的支路上再加一个电流互感器b(3)，电流互感器b(3)的副边并联一个二极管c(9)，二极管c(9)的两端再并联一个三级管a(12)；其中，二极管c(9)的阴极接三极管a(12)的基极，二极管c(9)的阳极接三极管a(12)的发射极；再将电流互感器a(2)的副边A端子接到二极管a(7)的阳极；二极管a(7)的阴极分别接到二极管b(8)的阳极、Mosfet驱动器(4)的输入端以及三极管a(12)的集电极；将二极管b(8)的阴极接到三极管b(13)的发射极和Mosfet驱动器(4)的电源端；在Mosfet驱动器(4)的电源端和接地端并联一个电容(6)，在三极管b(13)的发射极和基极之间并联一个电阻R1(14)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈增禄，方日，张俊奇，曹立航，胡秀芳，
申请(专利权)人：西安工程大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61