本发明专利技术涉及同步整流电路，旨在提供一种混合驱动的全桥同步整流器。该全桥同步整流器包括：至少一个电压控制型驱动电路，用于基于变压器辅助绕组或输出绕组波形驱动全桥同步整流器的两个同步管；和至少一个电流控制型驱动电路，用于检测变压器副边绕组电流或全桥同步整流器中另两个同步管的电流，并基于检测信号驱动这两个同步管。在电流型输出的整流器结构中，采用混合驱动的方式，可以采用电压控制型驱动电路，克服了现有技术中电流型输出整流器不能采用电压控制型驱动的缺点，同时，可以大大减少电流检测元件的数量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电能变换领域，具体涉及同步整流电路，是一种同时采用电压型驱动和电流型驱动相结合的新型全桥同步整流电路中同步整流管的驱动方式。
技术介绍
目前，在电力电子的发展过程中，低压大电流输出的应用场合已经成为一个非常重要的发展方向。在这种场合下，变流器二次侧整流器的损耗占了整体损耗的大部分，尤其是采用二极管整流的电路，其导通压降引起的损耗占输出功率的比例为VF/Vo，其中VF为整流器件的正向导通压降，Vo为输出电压。即使当今最好的肖特基二极管，它的正向导通压降也有0. 3V，当输出电压为2V时候，仅此一项的损耗达到输出功率的15%，限制了效率的提高并引起严重发热，影响电源的可靠性。为降低二极管型整流器的损耗，目前在低输出电压场合普遍采用同步整流器技术。所谓同步整流是以导通电阻很小(最小可以达到几个毫欧)的金属氧化物半导体场效应管(M0SFET或MOS场效应管)来代替二极管的技术，但是MOSFET需要额外的驱动信号来保证其开通和关断。因此同步整流的驱动方案是限制同步整流广泛应用的一个主要原因。 如果同步整流的驱动方案比较复杂，或者驱动的电路的损耗比较大，都会影响到同步整流的效果。理想的同步整流器应该实现与二极管型整流器一样的电气功能而大大降低导通损耗。但是由于MOSFET开通后可以双向导电，区别于二极管，需要精确控制器门极信号，最好仅使得同步整流的MOSFET有正向电流(从源极流向漏极)时，使得MOSFET导通，避免控制不当对电路的工作带来影响。在传统的输出整流结构中，通常有两种输出结构，一种是如图1所示的电压输出型，其整流器后由电感、电容进行滤波；另一种是电流输出型，其整流器后只有电容进行滤波。针对电压输出型整流器中的同步管驱动，其驱动信号也是在电路中变压器、电感或者其他相关点得到的波形，通常可以采用变压器绕组或者辅助绕组的电压，或者电感电压等个点波形实现驱动，称为电压控制型自驱动(或电压模式自驱动)，可以不检测流过 MOSFET的电流。因在电路中存在电流反向的可能(从漏极流向源极)，会引起轻载条件下效率低下等其他问题。为解决这个问题，通常需要采样流过同步整流器中的MOSFET的电流， 在电流反向时关断相应的开关。关键一点是，电压控制型自驱动不能应用到图2所示的电流型输出整流器。针对电流输出型整流器，由于其输出仅存在滤波电容，变压器输出绕组(或者称二次侧绕组)电压被输出电压箝位，因此其电压极性变化只能在同步整流管切换后才能实现，因此不能采用电压控制型自驱动。只能通过电流检测的方式实现，也称为电流控制型驱动方法。目前通常采用电路互感器的方式或者采用电阻检测的方式(可以是MOSFET导通时自身的导通电阻)。传统的采用电流互感器的方式，其取样电流消耗的能量在电路中直接消耗，导致驱动电路效率低下。如何将互感器取样的电流信号的能量无损耗的反馈回输入或者输出端，是此类技术的关键。通常，由于同步整流器中的每个MOSFET都需要一个电流检测装置， 当同步整流器中开关较多的时候，尤其是全桥型整流，有4个开关，导致电路体积庞大或者电流检测电路(如电流互感器)数量众多。而且电流互感器的生产成本比较高、体积较大， 特别是当电流互感器的二次侧绕组有两个或者两个以上的时候，不利于提高功率密度及降低成本。现有技术中的一例如图3所示，名称为《电流驱动同步整流电路》(中国专利号 200610036098. 1)。该电路主要包括四个MOS场效应管组成的全桥整流电路、一个互感器、 至少四个电压限幅元件和波形整形电路。该电路的互感器至少有四个副边绕组，这使得互感器的体积变大，而且在生产过程很复杂；由互感器传递的多余能量都消耗在副边，这限制了效率的提高。图4所示是另一现有技术，通过一个电流互感器(CT) 111与同步整流MOSFET 100 串联，用CT的原边绕组101来检测流过同步管的电流，利用CT的多个副边绕组(103和 104)，实现多余能量的回收，提高效率，但CT的副边绕组数量过多，导致CT加工困难，成本高。而且，由于每个同步管均需要一个CT检测电流，因此，在全桥应用中，需要4个CT，导致电路结构非常复杂。图5所示是另一现有技术，基于半导体集成电路(IC)的实施方式，利用IC检测同步管两端的压降，当检测到有电流流过同步管(开始漏源电压为负)，导通同步管，由于采用同步管自身的导通电阻实现电流检测，因此不引入额外的损耗，效率高，此类芯片包括顶公司的顶1167/1168，NXP的TEA1761/1791等。另外，由于集成电路集成度高，无需电流互感器，因此体积小。但在全桥应用中，每个同步管需要一个检测驱动芯片，总共需要4个，线路成本高。因此，有需要一种适合全桥整流结构的，高效率、低成本的同步整流管驱动方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，如何采用相对而言更少的电流检测电路，实现高效率的全桥整流器内4个同步管的驱动。由于全桥电路每一导通路径均由对角开关组成，因此本专利技术的技术解决方案是， 采用电压型驱动和电流型驱动相结合的驱动方法，实现桥式整流电路中4个同步开关的驱动，即通过电压型驱动方式驱动全桥同步整流电路的二个同步管，用电流型驱动方式驱动全桥同步整流电路的另外两个同步管。基于此，本专利技术的解决方案是提供一种混合驱动的全桥同步整流器，包括至少一个电压控制型驱动电路，用于基于变压器辅助绕组或输出绕组波形驱动全桥同步整流器的两个同步管；和至少一个电流控制型驱动电路，用于检测变压器副边绕组电流或全桥同步整流器中另两个同步管的电流，并基于检测信号驱动这两个同步管。本专利技术中，所述电压控制型驱动电路包括至少一个变压器辅助绕组，用于产生两个驱动信号以驱动全桥同步整流器的两个同步管。本专利技术中，所述电压控制型驱动电路是基于变压器的二次侧输出绕组，用于产生两个驱动信号以驱动全桥同步整流器的两个同步管。本专利技术中，所述电流控制型驱动电路包括一个与变压器副边绕组相串联的电流互感器；该电流互感器有一个副边绕组，用于产生两个驱动信号分别驱动两个同步管。本专利技术中，所述电流控制型驱动电路包括一个与变压器副边绕组相串联的电流互感器；该电流互感器包括两个副边绕组，每个副边绕组产生一个驱动信号驱动对应的同步管。本专利技术中，所述电流控制型驱动电路中包括一个能量回收电路，其采样电流信号通过能量电路输送到输出。本专利技术中，所述能量回收电路包括至少两个二极管；其中，至少一个二极管的阳极连接在所述电流互感器的副边绕组一端，该二极管的阴极连接到输出正端；至少还有一个二极管阴极连接到互感器副边绕组一端，该二极管的阳极连接到输出地。本专利技术中，所述全桥同步整流器是电流型输出整流器，或者进一步地是LLC谐振变换器输出整流器。基于上述描述，本专利技术的全桥同步整流器的混合驱动方法是通过一个电压控制型驱动电路，基于变压器辅助绕组或输出绕组波形驱动全桥同步整流器的两个同步管；并且通过一个电流控制型驱动电路检测变压器副边绕组电流或全桥同步整流器中另两个同步管的电流，并基于检测信号驱动这两个同步管。本专利技术中，所述电流控制型驱动电路通过检测对应同步管的漏源电压来测量其电流，并据此给出相应的驱动信号用于驱动该同步管。本专利技术的有益效果在于采用本专利技术所示的全桥同步整流器的驱动方法，相对现有技术而言，在电流型本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．混合驱动的全桥同步整流器，包括：至少一个电压控制型驱动电路，用于基于变压器辅助绕组或输出绕组波形驱动全桥同步整流器的两个同步管；和至少一个电流控制型驱动电路，用于检测变压器副边绕组电流或全桥同步整流器中另两个同步管的电流，并基于检测信号驱动这两个同步管。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张军明，张国兴，汪剑峰，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86
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