具有自适应栅电压控制电路的隔离电源制造技术

本公开提供一种具有自适应栅电压控制电路的隔离电源，包括：初级发射端，次级接收端，以及连接于所述初级发射端和次级接收端之间的反馈控制电路；其中，所述初级发射端包括LC谐振电路和自适应栅极电压控制电路，能够将直流电压源转换成谐振信号传输到次级接收端。其通过栅极电压控制电路，实现了分压支路中分压比的自适应变化，在保证电源电压较低时，转换器的能量转换效率的同时，又能在电源电压较高时，保证MOS管不会因为栅源电压过高而击穿。保证MOS管不会因为栅源电压过高而击穿。保证MOS管不会因为栅源电压过高而击穿。

【技术实现步骤摘要】
具有自适应栅电压控制电路的隔离电源


[0001]本公开涉及电源
，尤其涉及一种具有自适应栅电压控制电路的隔离电源。

技术介绍

[0002]现有技术的隔离电源，如图1所示，通常由初级发射端110和次级接收端120组成。其中初级发射端110和电压源V
DD
相连，包括变压器初级线圈L
P1
、L
P2
，功率管M1、M2，开关和部分PWM控制电路。初级发射端110中的谐振电路将直流电压源V
DD
转换成谐振信号，从而将电压源的能量传输到次级接收端120中的变压器次级线圈L
S1
、L
S2
，次级接收端120中的整流器121将谐振信号整流成直流电压输出，通过反馈控制电路122实现整个系统的闭环控制。
[0003]如图1所示，其中的LC谐振电路通常采用两个功率管M1和M2来进行LC谐振网络的控制。当LC谐振网络开始谐振时，M1和M2的漏极电压会高达电源电压的3倍。为了防止栅极压过高，超过MOS管栅极的承受能力，如图1所示，通常使用两个固定电容对MOS管的栅极进行分压。但是由于分压比固定，当电源电压过高时，MOS管的栅极仍然存在被击穿的风险；若改变固定分压比，保证电源电压过高时，MOS管的栅极不被击穿，则在正常工作电压时，MOS管的栅极电压降低，从而降低谐振电路的效率。
[0004]因此，如何设计一种高压时MOS管不会被击穿，正常工作电压时谐振电路的效率不变的隔离电源是一个亟待解决的课题。
专利技术内容
[0005](一)要解决的技术问题
[0006]基于上述问题，本公开提供了一种具有自适应栅电压控制电路的隔离电源，以缓解现有技术中电源电压过高时，MOS管的栅极存在被击穿的风险；在正常工作电压时，MOS管的栅极电压降低，从而降低谐振电路的效率等技术问题。
[0007](二)技术方案
[0008]本公开提供一种具有自适应栅电压控制电路的隔离电源，包括：
[0009]初级发射端，次级接收端，以及连接于所述初级发射端和次级接收端之间的反馈控制电路；其中，所述初级发射端包括LC谐振电路和自适应栅极电压控制电路，能够将直流电压源转换成谐振信号传输到次级接收端。
[0010]在本公开实施例中，所述LC谐振电路包括：第一LC谐振支路，包括：第一电感、第一电容，以及第一MOS管；所述第一电容是第一MOS管的源漏电容；所述第一电感和第一电容相互串联且连接在电压源和开关的第一端之间，开关的第二端接地；所述第一MOS管的漏端与第一电感相连，源端与开关的第一端相连；以及第二LC谐振支路，包括：第二电感、第二电容，以及第二MOS管；所述第二电容是第二MOS管的源漏电容；所述第二电感和第二电容相互串联且连接在电压源和开关的第一端之间，开关的第二端接地；所述第二MOS管的漏端与第二电感相连，源端与开关第一端相连。
[0011]在本公开实施例中，所述自适应栅极电压控制电路，包括：第一分压支路，一端与开关的第一端相连，另一端与第一电感和第一MOS管的连接处相连，所述第一分压支路包括相互串联的第一分压部和第二分压部；所述第二MOS管的栅极连接至第一分压部和第二分压部的连接处；所述第二分压部是第二MOS管的栅源电容；第二分压支路，所述第二分压支路一端与开关的第一端相连，另一端与第二电感和第二MOS管的连接处相连，所述第二分压支路包括相互串联的第三分压部和第四分压部，所述第一MOS管的栅极连接至第三分压部和第四分压部的连接处，所述第四分压部是第一MOS管的栅源电容。
[0012]在本公开实施例中，通过调整第一分压支路中第一分压部和第二分压部的比值来控制改变第二MOS管的栅极电压。
[0013]在本公开实施例中，通过调整第二分压支路中的第三分压部和第三分压部的比值来控制改变第一MOS管的栅极电压。
[0014]在本公开实施例中，所述第一分压部包括第一固定电容、第一可变电容和第二固定电容；所述第一固定电容和第一可变电容相互串联并与第二固定电容相互并联，当第一可变电容改变时，会同时改变第一分压部的电容值。
[0015]在本公开实施例中，所述第三分压部包括第三固定电容、第二可变电容和第四固定电容，所述第三固定电容和第二可变电容相互串联并与第四固定电容相互并联，当第二可变电容改变时，会同时改变第三分压部的电容值。
[0016]在本公开实施例中，所述反馈控制电路为脉宽调制方式。
[0017]在本公开实施例中，在电源电压高于一设定值时，通过第一分压支路控制改变所述第一MOS管栅极电压不会超过击穿值，和/或通过第二分压支路控制改变第二MOS管的电压不会超过击穿值。
[0018]在本公开实施例中，在电源电压低于一设定值时，通过第一分压支路控制改变所述第一MOS管栅极电压使其随电源电压线性变化，和/或通过第二分压支路控制改变第二MOS管的电压使其随电源电压线性变化。
[0019](三)有益效果
[0020]从上述技术方案可以看出，本公开具有自适应栅电压控制电路的隔离电源至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
[0021](1)在电源电压过高时，自动减小可变电容的电容值，从而减小MOS管的栅极电压，防止MOS管被击穿；
[0022](2)在电源电压较低时MOS管的栅源电压VGS近似随电源电压线性变化，保证了在正常工作电压下的能量转换效率；
[0023](3)能够自适应改变分压支路的分压比，不需要人为调整和测量，使用方便；
[0024](4)能够用薄栅氧的CMOS工艺制作，从而降低了工艺制造的成本。
附图说明
[0025]图1为现有技术中使用固定电容分压的隔离电源电路示意图。
[0026]图2为本公开实施例具有自适应栅电压控制电路的隔离电源的电路示意图。
[0027]图3为本公开又一实施例的具有自适应栅电压控制电路的隔离电源的电路示意图。
[0028]图4为本公开实施例中的可变电容值与栅源电压关系的示意图。
[0029]图5为本公开实施例中的栅源电压与电源电压关系的示意图。
[0030]【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
[0031]110、210-初级发射端；
[0032]120、220-次级接收端；
[0033]121、221-整流器；
[0034]122、222-反馈控制电路；
[0035]L
S1
、L
S2-次级线圈；
[0036]V
DD-电压源；
[0037]L
P1-第一电感；
[0038]L
P2-第二电感；
[0039]C
DS1-第一电容；
[0040]C
DS2-第二电容；
[0041]M
1-第一MOS管；
[0042]M
2-第二MOS管；
[0043]C
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自适应栅电压控制电路的隔离电源，包括：初级发射端，次级接收端，以及连接于所述初级发射端和次级接收端之间的反馈控制电路；其中，所述初级发射端包括LC谐振电路和自适应栅极电压控制电路，能够将直流电压源转换成谐振信号传输到次级接收端。2.根据权利要求1所述的具有自适应栅电压控制电路的隔离电源，所述LC谐振电路包括：第一LC谐振支路，包括：第一电感、第一电容，以及第一MOS管；所述第一电容是第一MOS管的源漏电容；所述第一电感和第一电容相互串联且连接在电压源和开关的第一端之间，开关的第二端接地；所述第一MOS管的漏端与第一电感相连，源端与开关的第一端相连；以及第二LC谐振支路，包括：第二电感、第二电容，以及第二MOS管；所述第二电容是第二MOS管的源漏电容；所述第二电感和第二电容相互串联且连接在电压源和开关的第一端之间，开关的第二端接地；所述第二MOS管的漏端与第二电感相连，源端与开关第一端相连。3.根据权利要求2所述的具有自适应栅电压控制电路的隔离电源，所述自适应栅极电压控制电路，包括：第一分压支路，一端与开关的第一端相连，另一端与第一电感和第一MOS管的连接处相连，所述第一分压支路包括相互串联的第一分压部和第二分压部；所述第二MOS管的栅极连接至第一分压部和第二分压部的连接处；所述第二分压部是第二MOS管的栅源电容；第二分压支路，所述第二分压支路一端与开关的第一端相连，另一端与第二电感和第二MOS管的连接处相连，所述第二分压支路包括相互串联的第三分压部和第四分压部，所述第一MOS管的栅极连接至第三分压部和第四分压部的连接处，所述第四分压部是...

【专利技术属性】
技术研发人员：程林，潘东方，李国龙，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：