同步整流管的自驱动电路制造技术

本发明专利技术涉及一种同步整流管的新型自驱动电路。所述电路包括不对称半桥的主功率ＭＯＳＦＥＴ Ｓ↓［１］、Ｓ↓［２］，变压器Ｔｒ，同步整流管Ｓ↓［３］、Ｓ↓［４］。该发明专利技术的主要特点在于所述自驱动电路还包括一个驱动绕组、两个二极管、两个稳压管，该发明专利技术所涉及的电路极大地改善了同步整流管的自驱动性能。该发明专利技术的另外优点是：结构相对简单、成本比较低、工作非常稳定、可靠性很高。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种同步整流管的新型自驱动电路，属于电源领域。特别是指集成电路的电源。采用肖特基二极管作为输出整流二极管的低电压输出(如4-5V)的DC-DC开关电源，由于其正向压降约为0.4-0.6V，在低电压大电流输出时，输出二极管上的导通损耗太大。由于低电压功率MOSFET的导通电阻很小，80年代初即陆续将其应用于低压输出的DC-DC开关电源，称为同步整流管(Synchronous Rectifier)。同步整流管的驱动方式有外驱动(Externally-driven)和自驱动(Self-driven)两种。由于自驱动电路结构相对简单、成本低且可靠性高，因此在小功率DC-DC变换器中同步整流管的驱动电路通常采用自驱动方式。附图说明图1(A)给出了一种不对称半桥电路中常用的自驱动电路，图1(B)则是电路中各点主要的波形。其中，Vgs1、Vgs2为不对称半桥的主功率MOSFET的门极电压波形，Vp为变压器原边电压波形，Vgs3、Vgs4为同步整流管的门极电压波形。虽然这种自驱动电路十分简单，但它只适合于输出电压为3V到6V。根据图1，可得同步整流管S3和S4的门极电压为；Vgs3=2NsNpDVin=2NDVin=Vo1-D..........(1)]]>Vgs4=2NsNp(1-D)Vin=2(1-D)NVin=VoD...........(2)]]>其中，Vin为输入电压、Vo为输出电压、D为稳态工作的占空比、N为变压器原边到副边的匝比(以下同)。如果假设电路在满载时，稳态占空比为30％，则Vgs3大约为1.4Vo2而Vgs4大约为3.3Vo。因为大多数同步整流管的门极驱动电压为4V到20V之间，因此，只有当输出电压在2.9V到6V时电路才能正常工作。因为当输出电压低于2.9V时，同步整流管S3无法驱动，而当输出电压大于6V时，同步整流管S4会因为门极电压过高而损坏。本专利技术的目的在于提供一种使同步整流管在电源输出电压更低(例如低于2.9V)或更高(例如高于6V)时都能获得正常工作的驱动电压的新型的自驱动电路。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的在该专利技术中，所述电路包括不对称半桥的主功率MOSFET S1、S2，变压器Tr，同步整流管S3、S4；其特点在于所述驱动电路还包括一个驱动绕组Na、二个二极管D1和D2、二个稳压管ZD1和ZD2。所述同步整流管S3、S4的门极电压分别为Vgs3=NaNpDVin]]>Vgs4=NaNp(1-D)Vin]]>调整所述驱动绕组Na的匝数使同步整流管在电源输出电压低于3V或高于6V时均能获得正常工作的驱动电压。所述二极管D1和稳压管ZD2的作用是当同步整流管S3导通时，二极管D1和稳压管ZD2将同步整流管S4的门极电压钳位于零电压；当同步整流管S4导通时，二极管D2和稳压管ZD1将同步整流管S3的门极电压钳位于零电压；ZD1和ZD2抑制门极电压，保护门极正常工作，D1和D2使S3、S4不同时导通。下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。其中图1(A)为不对称半桥电路中常用的自驱动电路。图1(B)为图1(A)中各点的主要波形(D50％)。图2(A)为改进后的不对称半桥电路的自驱动电路。图2(B)为图2(A)中各点的主要波形。图3为对称半桥电路的自驱动电路。图4为正激电路的自驱动电路。图5为全桥电路的自驱动电路。图1为现有技术，在前面已经说明。我们可以清楚地看到，本专利技术在同步整流管的自驱动电路中加入如图2(A)所示一个驱动绕组Na、两个二极管D1和D2、两个稳压管ZD1和ZD2。从而极大地改善了同步整流管的自驱动性能，图2(B)则是电路中各点主要的波形，其中Vgs1、Vgs2为不对称半桥的主功率MOSFET的门极电压波形，Vp为变压器原边电压波形，Vna为驱动绕组上的电压波形，Vgs3，Vgs4为同步整流管的门极电压波形。由图2可得Vgs3=NaNpDVin..........(3)]]>Vgs4=NaNp(1-D)Vin.................(4)]]>将(3)式、(4)式与(1)式、(2)式比较可知，当输入电压Vin、稳态工作的占空比D及变压器的原、副边的匝数(Np、Ns)一定时，改进后的同步整流管的驱动电压仍能通过调整驱动绕组Na的匝数，使同步整流管在电源输出电压低于3V或高于6V时都能获得正常工作的驱动电压。当同步整流管S3导通时，二极管D1和稳压管ZD2将同步整流管S4的门极电压钳位于零电压。从而保证在同步整流管S4可靠关断的同时又不增加其门极的驱动损耗。二极管D2和稳压管ZD1对同步整流管S3的作用也是如此。当同步整流管S3(S4)导通时，稳压管ZD1、ZD2对门极的过电压有抑制作用，从而保护门极，使其正常工作；而D1、D2则确保S3、S4不出现同时导通现象。该自驱动电路不仅可以用于不对称半桥电路，还可以应用于对称半桥电路(如图3)，其中包括占空比接近50％的零电压型半桥电路、正激电路(如图4)、全桥电路(如图5)。总之，该电路的结构相对比较简单、成本也比较低，但可靠性高，很好地解决了现有技术的不足，应用范围也相当广。权利要求1.一种同步整流管的新型自驱动电路，所述电路包括不对称半桥的主功率MOSFET S1、S2，变压器Tr，同步整流管S3、S4；其特征在于所述自驱动电路还包括一个驱动绕组Na、二个二极管D1和D2、二个稳压管ZD1和ZD2。2.根据权利要求1所述的新型自驱动电路，其特征在于所述同步整流管S3、S4的门极电压分别为Vgs3=NaNpDVin]]>Vgs4=NaNp(1-D)Vin]]>调整所述驱动绕组Na的匝数使同步整流管在电源输出电压低于3V或高于6V时均能获得正常工作的驱动电压。3.根据权利要求1所述的新型自驱动电路，其特征在于所述二极管D1和稳压管ZD2的作用是当同步整流管S3导通时，二极管D1和稳压管ZD2将同步整流管S4的门极电压钳位于零电压；当同步整流管S4导通时，二极管D2和稳压管ZD1将同步整流管S3的门极电压钳位于零电压；ZD1和ZD2抑制门极电压，保护门极正常工作，D1和D2使S3、S4不同时导通。全文摘要本专利技术涉及一种同步整流管的新型自驱动电路。所述电路包括不对称半桥的主功率MOSFETS文档编号H02M3/335GK1339866SQ00123488公开日2002年3月13日 申请日期2000年8月17日 优先权日2000年8月17日专利技术者华桂潮 申请人:伊博电源(杭州)有限公司 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步整流管的新型自驱动电路，所述电路包括不对称半桥的主功率ＭＯＳＦＥＴ Ｓ↓［１］、Ｓ↓［２］，变压器Ｔｒ，同步整流管Ｓ↓［３］、Ｓ↓［４］；其特征在于：所述自驱动电路还包括：一个驱动绕组Ｎ↓［ａ］、二个二极管Ｄ↓［１］和Ｄ↓［２］、二个稳压管ＺＤ↓［１］和ＺＤ↓［２］。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：华桂潮，
申请(专利权)人：伊博电源杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]