一种同步整流控制电路及应用其的开关电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种同步整流控制电路及应用其的开关电源，输出变化电压采样电路的输入端采集开关电源输出的变化电压，生成采样电流后通过其输出端提供给驱动控制电路的输入端，驱动控制电路的输出端输出控制信号；当开关电源启动或关闭时，控制信号拉低同步整流管的驱动电平，启动过程中或启动后再延时一段时间，该时间段内同步整流管都是工作在其体二极管整流状态；当开关电源进入稳态工作时，驱动控制电路为关断状态。从而防止开关电源在启动或关闭时存储在输出电容中的能量向电源内部反灌，并且在开关电源进入稳态工作时不影响该变压器绕组自驱动同步整流电路的工作。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种同步整流控制电路及应用其的开关电源，特别涉及采用变压器绕组自驱动同步整流的控制及其应用。
技术介绍
随着半导体器件及超大规模集成电路的快速发展，对大电流、低电压，低成本隔离开关电源的需求也随之大幅增加。正向压降只有0.3V-0.7V的肖特基二极管整流，大导通损耗成为开关电源小型化的瓶颈。为了提高低电压、大电流开关电源的效率，输出整流都采用了同步整流技术，现有技术中，普遍都是采用了两种驱动方式，变压器绕组自驱动型、控制芯片外驱动型。如图1所示的电路为变压器绕组自驱动型电路之一，变压器绕组自驱动型同步整流电路由于驱动电压是来自变压器的辅助绕组，电路简单、空间小，成本低，所以在高功率密度的模块电源应用中，绕组自驱动型被广泛的应用。但是绕组自驱动型电路由于在输出连接大滤波电容，负载为空载的启动过程中，出现电容电流反向灌入到模块里面，造成电源模块续流管损坏率高的现象。图2为启动过程中的相关波形图。如图1所示的电路为常见的正激同步整流的副边电路，而同步整流的驱动技术则是采用了变压器绕组自驱动方式。电感L为输出储能电感，在正常工作时，(原本开关的导通时间我们定义为Ton，原本开关的关闭时间定义为Toff)，Ton时间段，输入电压Vin通过变压器的匝数比折算到副边形成变压器副边电压Vs，Vs经过电感L、输出负载、整流管回到变压器副边绕组，Vs电压减去输出电压为储能电感L上的电压，电感L的电流为线性上升的过程，所以Ton时间段为电感L储能的过程。Toff时间段，电感L上的电压被反向，其电压等于输出电压，存储在电感L中的能量通过输出负载、续流MOS管释放。在正激拓扑输出采用二极管整流的应用中，随输出负载电流的变化，电感L上的电流有两种模式，连续模式和断续模式。如图1所示的采用变压器绕组自驱动同步整流电流只有一种工作模式，就是电流连续工作模式。二极管整流和变压器绕组自驱动同步整流的电感L的电流波形对比如图2所示。从图2D可以发现变压器绕组自驱动同步整流电路在轻载的时候，电感电流由正向和负向电流组成。在稳态情况下，该负向电流造成空载损耗加大，由于电流值比较小，不会对产品的续流MOS管产生损坏的影响。如图1所示绕组自驱同步整流电路的电源产品，在输出连接大输出滤波电容，空载启动 的时候，就会出现如图3所示的输出电压和续流管电流波形。从图3可以发现，续流管电流波形产生了很大的负向电流，在高温条件下该负向电流值可能造成输出储能电感L产生饱和，饱和后的负向续流电流可达几十安培，造成续流管被电流损坏。综上，现有的变压器绕组自驱动同步整流电路存在以下技术问题：(1)启动过程为空载容性启动过程时，会产生反灌电流，造成电源模块续流管损坏率；(2)上述反灌电流对产品的损坏存在一定概率，高温下概率大，常温下概率小，所以不易被发现，发现后也很难有对策解决，所以成为该类产品的“隐形杀手”。
技术实现思路
有鉴如此，本技术提供一种同步整流控制电路及应用其的开关电源，解决变压器绕组自驱动同步整流在启动过程中产生反灌电流的问题。为解决上述技术问题，本技术提供的同步整流控制电路包括：变压器绕组自驱动同步整流电路、输出变化电压采样电路和驱动控制电路；所述的变压器绕组自驱动同步整流电路包括两只同步整流管；所述的输出变化电压采样电路的输入端连接开关电源的输出电压、输出端连接驱动控制电路的输入端；所述的驱动控制电路的两个输出端分别连接到所述的两只同步整流管的控制端；所述的输出变化电压采样电路的输入端采集所述的开关电源输出的变化电压，生成采样电流后通过其输出端提供给所述的驱动控制电路的输入端，所述的驱动控制电路的两个输出端分别输出控制信号提供给所述的两只同步整流管的控制端；当所述的开关电源启动或关闭时，所述的控制信号拉低所述的两只同步整流管的驱动电平，启动过程中或启动后再延时一段时间，该时间段内所述的两只同步整流管都是工作在其体二极管整流状态；当所述的开关电源进入稳态工作时，所述的驱动控制电路为关断状态。作为上述变压器绕组自驱动同步整流电路的一种具体的实施方式，还包括两只驱动电容；所述的驱动电容之一串联于所述的两只同步整流管之一的控制端和所述的开关电源辅助绕组的一端之间，所述的驱动电容之二串联于所述的两只同步整流管之二的控制端和所述的开关电源辅助绕组的另一端之间。作为输出变化电压采样电路的一种具体的实施方式，包括采样电容C3和限流电阻R1；所述的采样电容C3的一端即为所述的输出变化电压采样电路的输入端，所述的采样电容C3的另一端连接到所述的限流电阻R1的一端，所述的限流电阻R1的另一端即为所述的输出变化电压采样电路的输出端。作为上述输出变化电压采样电路具体的实施方式的变型，包括采样电容C3和采样电阻R1；所述的采样电容C3的一端即为所述的输出变化电压采样电路的输入端，所述的采样电容C3的另一端经所述的采样电阻R1后连接到所述的开关电源副边参考点GND，所述的采样电容C3和所述的采样电阻R1的连接点即为所述的输出变化电压采样电路的输出端。作为上述输出变化电压采样电路两种具体实施方式的改进，还包括放电二极管D1，所述的放电二极管D1的阴极连接到所述的采样电容C3和所述的电阻R1的连接点，所述放电二极管D1的阳极连接到所述的开关电源副边参考点GND。作为的驱动控制电路的一种具体的实施方式，包括开关三极管Q3、隔离二极管D2、隔离二极管D3；所述的开关三极管Q3的基极为所述的驱动控制电路的输入端，所述的开关三极管Q3的发射极连接到所述的开关电源副边参考点GND，所述的开关三极管Q3的集电极连接到所述的隔离二极管D2和所述的隔离二极管D3的阴极，所述的隔离二极管D2的阳极和所述的隔离二极管D3的阳极分别为所述的驱动控制电路的两个输出端。作为上述驱动控制电路的具体的实施方式的等同替换，包括MOS管Q3、隔离二极管D2、隔离二极管D3；所述的MOS管Q3的栅极为所述的驱动控制电路的输入端，所述的MOS管Q3的源极连接到所述的开关电源副边参考点GND，所述的MOS管Q3的漏极连接到所述的隔离二极管D2和所述的隔离二极管D3的阴极，所述的隔离二极管D2的阳极和所述的隔离二极管D3的阳极分别为所述的驱动控制电路的两个输出端。对应地，本技术还提供应用上述同步整流控制电路的开关电源。本技术的工作原理将结合实施例进行详细分析，在此不赘述。注：本申请中同步整流管的控制端即为控制同步整流管开通与关断的端子，例如当同步整流管采用MOS管时，同步整流管的控制端即为MOS管的栅极；当同步整流管采用三极管时，同步整流管的控制端即为三极管的基极。本技术的同步整流控制电路在原来绕组自驱同步整流电路的基础上，改进其在开关电源启动或关闭过程中产生反灌电流的缺陷，防止变压器绕组自驱动同步整流的续流管被损坏的可能性，可大大提高采用变压器绕组自驱动同步整流电路的开关电源产品的可靠性。附图说明图1为现有技术的变压器绕组自驱动同步整流电路的原理图；图2为现有技术的变压器绕组自驱动同步整流电路和二极管整流电路的电流波形图；其中图2A为二极管整流时重负载下的连续电流波形图、图2B为二极管整流时轻负载下的断续电流波形图、图2C为自驱动同步整流时重负载下的连续电流波形图、图2D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步整流控制电路，包括：变压器绕组自驱动同步整流电路、输出变化电压采样电路和驱动控制电路；所述的变压器绕组自驱动同步整流电路包括两只同步整流管；所述的输出变化电压采样电路的输入端连接开关电源的输出电压、输出端连接驱动控制电路的输入端；所述的驱动控制电路的两个输出端分别连接到所述的两只同步整流管的控制端；所述的输出变化电压采样电路的输入端采集所述的开关电源输出的变化电压，生成采样电流后通过其输出端提供给所述的驱动控制电路的输入端，所述的驱动控制电路的两个输出端分别输出控制信号提供给所述的两只同步整流管的控制端；当所述的开关电源启动或关闭时，所述的控制信号拉低所述的两只同步整流管的驱动电平，启动过程中或启动后再延时一段时间，该时间段内所述的两只同步整流管都是工作在其体二极管整流状态；当所述的开关电源进入稳态工作时，所述的驱动控制电路为关断状态。

【技术特征摘要】
1.一种同步整流控制电路，包括：变压器绕组自驱动同步整流电路、输出变化电压采样电路和驱动控制电路；所述的变压器绕组自驱动同步整流电路包括两只同步整流管；所述的输出变化电压采样电路的输入端连接开关电源的输出电压、输出端连接驱动控制电路的输入端；所述的驱动控制电路的两个输出端分别连接到所述的两只同步整流管的控制端；所述的输出变化电压采样电路的输入端采集所述的开关电源输出的变化电压，生成采样电流后通过其输出端提供给所述的驱动控制电路的输入端，所述的驱动控制电路的两个输出端分别输出控制信号提供给所述的两只同步整流管的控制端；当所述的开关电源启动或关闭时，所述的控制信号拉低所述的两只同步整流管的驱动电平，启动过程中或启动后再延时一段时间，该时间段内所述的两只同步整流管都是工作在其体二极管整流状态；当所述的开关电源进入稳态工作时，所述的驱动控制电路为关断状态。2.根据权利要求1所述的同步整流控制电路，其特征在于：所述的变压器绕组自驱动同步整流电路还包括两只驱动电容；所述的驱动电容之一串联于所述的两只同步整流管之一的控制端和所述的开关电源辅助绕组的一端之间，所述的驱动电容之二串联于所述的两只同步整流管之二的控制端和所述的开关电源辅助绕组的另一端之间。3.根据权利要求1所述的同步整流控制电路，其特征在于：所述的输出变化电压采样电路包括采样电容C3和限流电阻R1；所述的采样电容C3的一端即为所述的输出变化电压采样电路的输入端，所述的采样电容C3的另一端连接到所述的限流电阻R1的一端，所述的限流电阻R1的另一端即为所述的输出变化电压采样电路的输出端。4.根据权利要求1所述的同步整流控制电路，其特征在于：所述的输出变化电压采样...

【专利技术属性】
技术研发人员：李绍兵，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44