同步整流反激式直流-直流电源转换装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种同步整流反激式直流‑直流电源转换装置，本实用新型专利技术通过在原边功率开关管正常开通之前先利用一个窄脉冲信号使得原边功率开关管开通一下，将副边同步整流管关断，通过控制窄脉冲的宽度或幅值降低原副边共通电流的幅值，从而降低共通电流带来的电路损耗，防止开关器件损坏。因此本实用新型专利技术的控制电路及转换装置使得同步整流反激式直流‑直流转换器在电流断续模式、临界连续模式及连续模式都可以正常工作。

【技术实现步骤摘要】
同步整流反激式直流-直流电源转换装置
本技术专利涉及一种直流-直流电源转换装置，特别是适用于电流连续、断续或临界断续等各种工作模式的带同步整流的反激式直流-直流电源转换装置。
技术介绍
直流/直流转换是最基本的电能变换形式之一。反激变换器由于其拓扑简单，元器件少等特点，在小功率开关电源中被广泛使用，通常在100～200W以下。反激变换器的损耗主要包括原边开关管的损耗、变压器损耗、吸收电路的损耗以及副边整流器的损耗。其中，输出端整流器的损耗是反激式变换器的主要损耗之一，在低电压、大电流的输出情况下，整流管的损耗占的比重尤为突出。为了减小整流管的损耗，一种主要的手段是同步整流技术。图1所示为一种采用了同步整流技术的反激式直流-直流电源转换装置，其中所示同步整流控制电路100为一种最常用的现有技术的同步整流控制电路的简化原理图。如图1所示，当原边功率开关管Q1关断，能量从变压器T的原边转移到副边，同步整流管QSR的体二极管导通续流，同步整流管QSR的漏极VD变成负压。当VD电压低于基准电压VTH1时，比较器101输出翻转，使触发器103置位，触发器103的输出经驱动电路104驱动后，输出同步整流管的控制信号Vg_SR，控制同步整流管QSR导通。同步整流管QSR导通可以大大降低输出整流器的导通压降，达到减小损耗、提高效率的目的。随着续流电流减小，VD电压升高，当VD电压高于基准电压VTH2时，比较器102输出翻转，使触发器103复位，控制同步整流管Q2关断。另外，在同步整流控制电路100中还加入了最小导通时间电路107和或门108来以防止VD波形的振荡导致同步整流管QSR的控制信号Vg_SR在开通的时候误关断，另加入了最小关断时间电路105和与门106设置一个最小关断时间，避免同步整流管QSR在关断后重新开通。采用图1所示同步整流控制方式，由于从同步整流控制电路100检测到VD达到基准电压至同步整流管控制信号翻转，控制电路存在不可避免的延时，包括同步整流管的开通延时Td1和关断延时Td2，如图2和图3所示。其中图2所示为图1所示反激变换器工作在电流断续模式或临界断续模式时的主要波形，图3所示为图1所示反激变换器工作在电流连续模式时的主要波形。由图2可以看到，当VD电压达到基准VTH2，经过延时Td2之后同步整流管QSR的控制信号Vg_SR从高电平翻转为低电平，同步整流管QSR关断，其体二极管流过副边电流。由于反激变换器工作在电流断续模式或临界断续模式时，副边电流下降斜率较小，因此同步整流管QSR的关断时间可以控制在副边电流过零点之前，因此不会发生同步整流管QSR与原边功率开关管Q1的共通。如图3所示，在电流连续模式下，在t3时刻原边功率开关管Q1开通，流经同步整流管QSR的电流开始以较大斜率迅速下降，相应的VD电压开始上升；在t4时刻，VD电压达到基准VTH2，再经过延时Td2之后的t5时刻同步整流管QSR才关断。由此可见，在t3至t5这段区间内，原边功率开关管Q1和同步整流管QSR都是处于共通的状态，因此会产生较大的共通电流，使反激变换器工作异常，甚至造成电路损坏。因此，图1所示的现有的同步整流控制技术仅适用于反激变换器工作在电流断续模式或临界断续模式，具有较大的局限性。而很多应用情况或工作条件下，为了优化装置效率，会希望设计反激变换器进入电流连续模式。针对电流连续模式的反激变换器，一种现有的解决方案是采用光耦或磁元件将原边开关管的信号传输到变压器副边，再经一定的逻辑处理之后用于控制副边同步整流管。但是由于传输的是高频脉冲信号，因此光耦要采用昂贵的高速光耦，而磁元件价格更高，因此这种隔离传输同步整流管控制信号的方法在工业界应用相对较少。
技术实现思路
为了解决以上问题，本技术提供了一种基于原边双脉冲驱动的同步整流反激式直流-直流电源控制电路及转换装置。一种同步整流反激式直流-直流电源转换装置，包括反激电路、同步整流反激式直流-直流电源控制电路和同步整流控制电路；其中同步整流反激式直流-直流电源控制电路，包括输出调节电路、双脉冲发生电路及驱动模块；其中，输出调节电路根据接收的反激电路反馈信号产生占空比可调的单脉冲周期信号；双脉冲发生电路根据接收的输出调节电路输出的单脉冲周期信号产生在一个开关周期内一窄一宽两个脉冲的双脉冲周期信号；驱动模块将双脉冲发生电路输出的双脉冲周期信号进行处理和驱动能力增强用以驱动反激电路原边开关管；所述反激电路包括一个输入电路、一个输出电路和一个变压器；所述的输入电路包括原边功率开关管，接收直流输入电压，给变压器供电，原边功率开关管与变压器原边功率绕组串联；输出电路包含副边同步整流管和输出电容，与所述变压器的副边功率绕组耦合，将所述变压器在所述原边功率开关管关断期间释放的能量在所述输出电路的输出端口产生一个直流电，提供给负载；所述同步整流反激式直流-直流电源控制电路根据接收反激电路的反馈信号产生双脉冲周期信号用以实现对反激电路原边功率开关管的控制；所述同步整流控制电路通过检测副边同步整流管漏源极之间的压降以产生副边同步整流管的控制信号。其中，在一个开关周期内，所述双脉冲周期信号的窄脉冲信号出现在宽脉冲之前，窄脉冲的宽度远小于开关周期，窄脉冲下降沿与宽脉冲上升沿之间的死区时间远小于开关周期；作为优选，所述同步整流反激式直流-直流电源控制电路可根据电路工作模式选择将内部的双脉冲发生电路旁路掉从而使所述同步整流反激式直流-直流电源控制电路变为常规的反激式直流-直流电源单脉冲控制电路。作为优选，所述输入电路的直流输入电压为直流电源直接输出的直流电压或其他转换电路输出的直流电压，或者所述的直流输入电压为电网的交流电压经过二极管整流电路输出的恒定直流电压或正弦半波电压。作为优选，所述的反激电路和同步整流控制电路，具体为：变压器原边一端接直流输入电压正极，变压器原边的另一端与原边功率开关管的漏极连接，第一开关管的源极接直流输入电压负极，变压器副边的一端与同步整流控制电路的VD端、副边同步整流管的漏极连接，副边同步整流管的栅极与同步整流控制电路的VG端连接，变压器副边的另一端与电容Co的一端、负载的一端连接，电容Co的另一端与负载的另一端、副边同步整流管的源极以及同步整流控制电路的GND端连接。作为优选，所述的反激电路和同步整流控制电路，具体为：原边功率开关管的漏极接直流输入电压正极，变压器原边一端接原边功率开关管的源极，变压器原边的另一端接直流输入电压负极，变压器副边的一端与同步整流控制电路的VD端、副边同步整流管的漏极连接，副边同步整流管的栅极与同步整流控制电路的VG端连接，变压器副边的另一端与电容Co的一端、负载的一端连接，电容Co的另一端与负载的另一端、副边同步整流管的源极以及同步整流控制电路的GND端连接。本技术的原理在于：对于同步整流反激式直流-直流转换器，当其工作在电流连续状态下，由于原边功率开关管开通之后副边电流才下降，对于常规的检测副边同步整流管两端电压的负压达到一定阈值的幅值来关断同步整流管的控制方式，由于副边同步整流管控制电路在检测和信号传输过程中不可避免产生延时从而导致原副边产生较大共通电流。本技术提出的同步整流反激式直流-直流电源控制电路及转换装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.同步整流反激式直流‑直流电源转换装置，其特征在于：包括反激电路、同步整流反激式直流‑直流电源控制电路和同步整流控制电路；其中同步整流反激式直流‑直流电源控制电路，包括输出调节电路、双脉冲发生电路及驱动模块；其中，输出调节电路根据接收的反激电路反馈信号产生占空比可调的单脉冲周期信号，双脉冲发生电路根据接收的输出调节电路输出的单脉冲周期信号产生在一个开关周期内一窄一宽两个脉冲的双脉冲周期信号；驱动模块将双脉冲发生电路输出的双脉冲周期信号进行处理和驱动能力增强用以驱动反激电路原边开关管；所述反激电路包括一个输入电路、一个输出电路和至少一个变压器；所述的输入电路包括原边功率开关管，接收直流输入电压，给变压器供电，原边功率开关管与变压器原边功率绕组串联；输出电路包含副边同步整流管和输出电容，与所述变压器的副边功率绕组耦合，将所述变压器在所述原边功率开关管关断期间释放的能量在所述输出电路的输出端口产生一个直流电，提供给负载；所述同步整流反激式直流‑直流电源控制电路根据接收反激电路的反馈信号产生双脉冲周期信号用以实现对反激电路原边功率开关管的控制；所述同步整流控制电路通过检测副边同步整流管漏源极之间的压降以产生副边同步整流管的控制信号。...

【技术特征摘要】
1.同步整流反激式直流-直流电源转换装置，其特征在于：包括反激电路、同步整流反激式直流-直流电源控制电路和同步整流控制电路；其中同步整流反激式直流-直流电源控制电路，包括输出调节电路、双脉冲发生电路及驱动模块；其中，输出调节电路根据接收的反激电路反馈信号产生占空比可调的单脉冲周期信号，双脉冲发生电路根据接收的输出调节电路输出的单脉冲周期信号产生在一个开关周期内一窄一宽两个脉冲的双脉冲周期信号；驱动模块将双脉冲发生电路输出的双脉冲周期信号进行处理和驱动能力增强用以驱动反激电路原边开关管；所述反激电路包括一个输入电路、一个输出电路和至少一个变压器；所述的输入电路包括原边功率开关管，接收直流输入电压，给变压器供电，原边功率开关管与变压器原边功率绕组串联；输出电路包含副边同步整流管和输出电容，与所述变压器的副边功率绕组耦合，将所述变压器在所述原边功率开关管关断期间释放的能量在所述输出电路的输出端口产生一个直流电，提供给负载；所述同步整流反激式直流-直流电源控制电路根据接收反激电路的反馈信号产生双脉冲周期信号用以实现对反激电路原边功率开关管的控制；所述同步整流控制电路通过检测副边同步整流管漏源极之间的压降以产生副边同步整流管的控制信号。2.根据权利要求1所述的同步整流反激式直流-直流电源转换装置，其特征在于：所述同步整流反激式直流-直流电源控制电路可根据电路工作模式选择将内部的双脉冲发生电路旁路掉从而使所述同步整流反激式直流-直流电源控制电路变为常规的反激式直流-直流电源单脉冲控制电路。3.根据权利要求1所述的同步整流反激...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小高，张丽娜，董汉菁，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33