一种次级侧脉宽调制及同步整流驱动电路以及驱动方法技术

本发明专利技术公开了一种次级侧脉宽调制及同步整流驱动电路以及驱动方法，包括主功率变换电路和次级侧驱动电路，采用基础PWM控制器与分立器件组合搭建的次级侧脉宽调制与同步整流驱动方案，实现了对专用次级侧PWM控制器功能的完全替代，并具有高瞬态响应速度，低成本的优点。优点。优点。

【技术实现步骤摘要】
一种次级侧脉宽调制及同步整流驱动电路以及驱动方法


[0001]本专利技术属于DC/DC变换器
，具体涉及一种次级侧脉宽调制及同步整流驱动电路以及驱动方法。

技术介绍

[0002]通常，DC/DC变换器采用初级侧控制，即脉宽调制(PWM)控制器位于DC/DC变换器的初级侧，如图1所示。输出电压Vo被分压电阻采样，经过误差放大器产生误差信号，再由光耦隔离器输入PWM控制器，产生双路互补信号PWR与AUX。其中PWR的一路经过MOS驱动器输入初级开关管S1的栅极，另一路经过隔离器与MOS驱动器输入同步整流管S2的栅极；AUX经过隔离器与MOS驱动器输入同步整流管S3的栅极。该方案的局限性在于：(1)反馈环路中存在光耦隔离器，其带宽较窄，引入的低频极点导致DC/DC变换器的输出瞬态特性变差；(2)光耦隔离器的电流传输比(CTR)随着偏置电流变化而变化，导致补偿环路难以设计；(3)为了驱动次级同步整流管S2和S3，需要额外增加两个隔离器。
[0003]将PWM控制器放在DC/DC变换器的次级侧，反馈控制环路可以省去光耦隔离器，从而提升电路的瞬态响应速度；同时PWM控制器的输出信号不需要隔离器即可直接驱动次级同步整流管。专用次级侧PWM控制器(例如SC4910)可以实现次级侧控制的功能，如图2所示。输出电压Vo经分压电阻采样后输入专用次级侧PWM控制器，经过控制器内部的环路补偿、脉宽调制与驱动放大后，输出两路互补且死区可调的栅极驱动信号PWR
‑
A与AUX
‑
A。PWR
‑
A的一路经过磁耦隔离与MOS驱动器后输入初级MOS管S1的栅极，另一路直接输入同步整流管S2的栅极；AUX
‑
A直接输入S3的栅极。SC4910有专门的引脚，通过调节外接电阻阻值来设置S2与S3的开通延时。与初级侧控制方案相比，省去了两个隔离器、两个驱动器，电路更为简洁。另外，该芯片还可实现电路的过流保护、欠压锁定、外同步、电压模式/电流模式控制等功能。但是，专用次级侧PWM控制器作为一种专用器件，价格比传统的通用单输出PWM控制器更贵，如果采用外国厂商的器件，供货周期可能较长；一些高可靠应用场合，如军事、航天等领域需要使用高等级元器件，由于国外禁运、缺乏高等级产品等原因无法应用专用次级侧PWM控制器。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种次级侧脉宽调制及同步整流驱动电路以及驱动方法，实现了对专用次级侧PWM控制器功能的完全替代，并具有高瞬态响应速度，低成本的优点。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
[0006]一种次级侧脉宽调制及同步整流驱动电路，包括主功率变换电路和次级侧驱动电路；
[0007]所述主功率变换电路包括输入电压源Vg、功率MOS管S1、功率MOS管S2、功率MOS管S3、变压器T、输出电感Lo、输出电容Co和输出电阻Ro，所述输入电压源Vg的阳极与所述变压
器T的初级侧同名端连接，所述变压器T的初级侧异名端与所述功率MOS管S1的漏极连接，所述功率MOS管S1的源级与所述输入电压源Vg的阴极连接后接前级地，所述变压器T的次级侧同名端与所述功率MOS管S3的漏极和所述输出电感Lo的一端相连，所述变压器T的次级侧异名端与所述功率MOS管S2的漏极连接，所述功率MOS管S2的漏极、所述功率MOS管S3的漏极、所述输出电容Co的一端和所述输出电阻Ro的一端相连后接后级地，所述输出电感Lo的另一端、所述输出电容Co的另一端和所述输出电阻Ro的另一端相连后接输出端Vo的阳极；
[0008]所述次级侧驱动电路包括电压采样电路、单输出PWM控制器、双路互补驱动器、延时控制电路、双路MOS驱动器、数字隔离器和MOS驱动器，所述电压采样电路的输入端连接所述主功率变换电路的输出端Vo，所述电压采样电路的输出端连接所述单输出PWM控制器的输入端，所述单输出PWM控制器的输出端连接所述双路互补驱动器的输入端，所述双路互补驱动器的输出PWR连接所述延时控制电路的输入端和所述数字隔离器的输入端，所述双路互补驱动器的输出AUX连接所述双路MOS驱动器的一个输入端I2，所述延时控制电路的输出端连接所述双路MOS驱动器的另一个输入端I1，所述数字隔离器的输出端连接所述MOS驱动器的输入端，所述MOS驱动器的输出端连接所述功率MOS管S1的栅极，所述双路MOS驱动器的一个输出端O1连接所述功率MOS管S2的栅极，所述双路MOS驱动器的另一个输出端O2连接所述功率MOS管S3的栅极。
[0009]进一步地，所述延时控制电路包括电阻R1、电容C1和快恢复二极管D1，所述电阻R1的一端和所述快恢复二极管D1的阴极互相连接后分别与所述双路互补驱动器的输出PWR和所述数字隔离器的输入端连接；所述电容C1的一端接地，所述电阻R1的另一端、所述电容C1的另一端和所述快恢复二极管D1的阳极互相连接后与所述双路MOS驱动器的输入端I1连接。
[0010]进一步地，所述单输出PWM控制器选用UC1843。
[0011]进一步地，所述双路互补驱动器选用UC1715。
[0012]进一步地，所述双路MOS驱动器选用MIC4424。
[0013]进一步地，所述数字隔离器选用双路数字隔离器。
[0014]进一步地，所述MOS驱动器选用MIC4420。
[0015]一种次级侧脉宽调制及同步整流驱动方法，应用所述的次级侧脉宽调制及同步整流驱动电路；
[0016]所述MOS驱动器输出端输出一定占空比的方波信号，控制初级侧的所述功率MOS管S1开通和关断，所述输入电压源Vg输入能量经过所述变压器T传输到次级侧，输入能量经过所述功率MOS管S2和所述功率MOS管S3整流后，经过所述输出电感Lo和所述输出电容Co滤波后产生直流电压；
[0017]所述直流电压通过所述电压采样电路获取后输入所述单输出PWM控制器，所述直流电压经过所述单输出PWM控制器进行误差放大和脉宽控制后，输出一定占空比的方波信号，方波信号经过所述双路互补驱动器，所述双路互补驱动器的输出PWR输出驱动放大后的方波信号，驱动放大后的方波信号一路经过所述数字隔离器后输入所述MOS驱动器，驱动放大后的方波信号另一路经过所述延时控制电路延时后输入所述双路MOS驱动器，所述双路MOS驱动器输出延时后的方波信号控制次级侧的所述功率MOS管S2开通和关断；所述双路互补驱动器的输出AUX输出方波信号的互补信号，方波信号的互补信号输入所述双路MOS驱动
器，所述双路MOS驱动器输出方波信号的互补信号控制次级侧的所述功率MOS管S3开通和关断。
[0018]与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术的分立芯片与分立器件组合的次级侧脉宽调制与同步整流驱动方案，实现了对次级侧集成控制芯片(专用次级侧PWM控制器功能)的完全替代，具有高瞬态响应速度，同步整流驱动和死区控制功能，且低成本。本专利技术与初级侧控制方案相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种次级侧脉宽调制及同步整流驱动电路，其特征在于，包括主功率变换电路(1)和次级侧驱动电路(2)；所述主功率变换电路(1)包括输入电压源Vg、功率MOS管S1、功率MOS管S2、功率MOS管S3、变压器T、输出电感Lo、输出电容Co和输出电阻Ro，所述输入电压源Vg的阳极与所述变压器T的初级侧同名端连接，所述变压器T的初级侧异名端与所述功率MOS管S1的漏极连接，所述功率MOS管S1的源级与所述输入电压源Vg的阴极连接后接前级地，所述变压器T的次级侧同名端与所述功率MOS管S3的漏极和所述输出电感Lo的一端相连，所述变压器T的次级侧异名端与所述功率MOS管S2的漏极连接，所述功率MOS管S2的漏极、所述功率MOS管S3的漏极、所述输出电容Co的一端和所述输出电阻Ro的一端相连后接后级地，所述输出电感Lo的另一端、所述输出电容Co的另一端和所述输出电阻Ro的另一端相连后接输出端Vo的阳极；所述次级侧驱动电路(2)包括电压采样电路(3)、单输出PWM控制器(4)、双路互补驱动器(5)、延时控制电路(6)、双路MOS驱动器(7)、数字隔离器(8)和MOS驱动器(9)，所述电压采样电路(3)的输入端连接所述主功率变换电路(1)的输出端Vo，所述电压采样电路(3)的输出端连接所述单输出PWM控制器(4)的输入端，所述单输出PWM控制器(4)的输出端连接所述双路互补驱动器(5)的输入端，所述双路互补驱动器(5)的输出PWR连接所述延时控制电路(6)的输入端和所述数字隔离器(8)的输入端，所述双路互补驱动器(5)的输出AUX连接所述双路MOS驱动器(7)的一个输入端I2，所述延时控制电路(6)的输出端连接所述双路MOS驱动器(7)的另一个输入端I1，所述数字隔离器(8)的输出端连接所述MOS驱动器(9)的输入端，所述MOS驱动器(9)的输出端连接所述功率MOS管S1的栅极，所述双路MOS驱动器(7)的一个输出端O1连接所述功率MOS管S2的栅极，所述双路MOS驱动器(7)的另一个输出端O2连接所述功率MOS管S3的栅极。2.根据权利要求1所述的一种次级侧脉宽调制及同步整流驱动电路，其特征在于，所述延时控制电路(6)包括电阻R1、电容C1和快恢复二极管D1，所述电阻R1的一端和所述快恢复二极管D1的阴极互相连接后分别与所述双路互补...

【专利技术属性】
技术研发人员：马聪，王凯，许拴拴，王琪，王俊峰，王英武，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：