专利名称：一种三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高功率密度、低电压大电流输出的开关电源，具体地说是一种新颖的三绕组反激变换器同步整流管自驱动电路。
背景技术：
随着半导体器件及超大规模集成电路的快速发展，对大电流、低电压，低成本DC-DC隔离开关电源的需求量也随之大幅度增加。当输出电压较低，输出电流较大，并且环境比较恶劣的情况下，正向导通电压只有0.3V左右的肖特基二极管上的导通损耗已经成为电源小型化及提高模块热性能的瓶颈。为了提高模快的可靠性，输出采用同步整流方式成了唯一的解决途径。但对于同步整流MOSFET，其门极需要对应的驱动电路来激励，为了避免交叉导通，对驱动控制往往有较高的时序要求。
一般来说，驱动同步整流管的方法有两种自驱动和外驱动。自驱动因为有相对成本低、灵活方便的优点而被广泛应用。但对于反激变换器，已有的自驱动电路往往都比较复杂，因而在实际的应用中并没有被广泛的采用。同时有些自驱动电路要么不能很好地控制交叉导通，要不就不能解决门极与源极的反压问题，从而使应用的范围大大的受到了限制。例如，图1所示的自驱动技术是采用外部辅助绕组Ns1来驱动同步整流管SR2。当S1关断，副边绕组Ns1、Ns2电压变成上正下负时，SR2开通，变压器副边的能量通过SR2向负载提供；当S1开通，因副边绕组Ns1、Ns2电压变为上负下正，SR2关断，同时使SR2的门极与源极承受反压，由于这个反压直接与Vin成正比，但当Vin较高时这个负压也会变得很大，严重时将损坏S1和SR2。即使正常工作，但因负压的存在，同步整流管的驱动损耗将会随着输入电压的增加而大幅度增加，变换器的效率也很难提高。
图2(a)所示的自驱动技术是一种常用的反激变换器同步整流管的自驱动电路。该电路包括原边功率电路、副边电路和自驱动电路，所述的原边电路包括主功率MOSFET S1、变压器原边绕组Np、输入端电容Cin，所述的副边电路包括变压器副边绕组Ns2、整流管SR2和输出端电容Cout。其中，所述自驱动电路由二极管D3、电容C2、电阻R2、一个隔离驱动变压器T2、电容C1、电阻R1和一个延时驱动电路组成，所述延时驱动电路由延时电路和驱动电路构成，其中，所述延时电路的一个例子是通过将二极管与电阻并联后，再与接地电容串联而构成。
当来自控制芯片的PWM信号由低变为高时，PWM信号经微分电路R1C1使隔离驱动变压器T2的原边绕组Npp同名端为正，因而T2副边绕组Nss电压变成上负下正(同名端为正)导通D3对C2充电，同步整流管SR2因此被关断。PWM信号经延时电路延时后开通主功率管S1将能量储存于变压器T3中。当PWM信号由高变为低时，隔离驱动变压器T2的原边绕组Npp电压变成上负下正(同名端为负)，因而T2副边绕组Nss电压变成上正下负，同步整流管SR2因此被开通。储存于变压器T3中的能量通过副边绕组NS2和同步整流管SR2提供给负载。输出的自驱动电路必须有一个大体积的隔离驱动变压器。这就使得高功率密度难以实现。在需要原副边高压隔离的场合，这种自驱动电路更为原副边高压隔离带来了麻烦；同时，这种驱动电路由于驱动变压器的漏感很大，传到副边的驱动波形将会有很大的电压尖峰，可能会击穿同步整流管的栅源极。
发明内容
因此，本发明的目的是为了解决已有的反激变换器常用自驱动技术中存在的问题，提供一种使变换器的共同导通损耗小、结构简单、成本低，适合多路输出且在同步整流管门极与源极之间无负压存在的自驱动电路。
解决上述问题采用的技术方案是一种三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路，所述的变换器包括原边功率电路和副边功率电路，所述的原边功率电路包括主功率MOSFET S1和变压器原边绕组Np，所述的副边功率电路包括变压器副边绕组Ns2、同步整流MOS管SR2和输出端电容Cout，所述的自驱动电路包括N型道MOS管SR3、电阻R1、第三绕阻Ns1和稳压二极管D2，其特征在于所述的第三绕阻Ns1的同名端连接到电阻R1的一端和同步整流MOS管SR2的门极，非同名端与MOS管SR3的漏极相连；所述的MOS管SR3的门极与所述的电阻R1的另一端相连，源极与所述的变压器副边绕组Ns2的同名端和同步整流MOS管SR2的源极相连；所述的同步整流MOS管SR2的漏极与输出端电容Cout的一端相连；所述的变压器副边绕组Ns2的非同名端与输出端电容Cout的另一端接地。
本发明采用一些小功率的阻容元件，二极管，三极管及场效应管来实现等效的同步整流管自驱动控制技术，保证了同步整流管的可靠开通与关断，同时也保证了最小的共同导通损耗。从而使这种控制技术在低压大电流的应用中可以获得较高的效率。
本发明的三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路可以应用在基本的反激变换器电路、双反激变换器电路、三绕组钳位变换器电路、有源钳位变换器电路等常用的各类反激变换器电路中。
作为本发明的进一步改进，所述的稳压二极管D2的源极和门之间跨接一个稳压二极管D2，并且所述的稳压二极管D2的阳极与所述的同步整流MOS管SR2的源极相连。所述的稳压二极管D2用来保护同步整流MOS管SR2的门极电压，在同步整流MOS管SR2关断时提供放电回路，加速关断。
作为本发明的自驱动电路在基本的反激变换器电路的应用，所述的变换器原边功率电路还包括输入端电容Cin，所述的输入端电容Cin一端与电源输入端VIN和变压器原边绕组Np的非同名端相连，另一端和主功率MOSFET S1的源极接地；所述的主功率MOSFET S1的漏极与变压器原边绕组Np的同名端相连。
作为本发明的进一步改进，所述的自驱动电路还包括——一个延时驱动电路，所述的延时驱动电路的输入端与PWM信号端相连，输出端与所述的主功率MOSFET S1的门极相连；——一个隔离微分电路，所述的隔离微分电路包括驱动变压器T1、电容C2、电阻R3和二极管D4，所述的电阻R3一端与PWM信号端相连，另一端与电容C2相连；所述的二极管D4的阴极与电容C2的另一端和驱动变压器T1的原边绕组Npp的同名端相连，其阳极和驱动变压器T1原边绕组Npp的非同名端接地；——一个同步整流管关断触发电路，所述的同步整流管关断触发电路包括晶体管Q1、电容C1、电阻R2、二极管D1和二极管D3，所述的电容C1和电阻R2并联后一端与驱动变压器T1的副边绕组Nss的同名端相连，另一端与二极管D3的阴极和晶体管Q1的基极相连；所述的二极管D3的阳极与驱动变压器T1的副边绕组Nss的非同名端和同步整流MOS管SR2的源极相连；所述的晶体管Q1的集电极与N型道MOS管SR3的门极和二极管D1的阴极相连，发射极与同步整流MOS管SR2的源极相连。
作为本发明的自驱动电路在双反激变换器电路的应用，所述的变换器原边功率电路还包括主功率MOSFET S2，所述的主功率MOSFET S1的漏极与电源输入端VIN相连，源极与变压器原边绕组Np的非同名端相连；所述的主功率MOSFETS2的漏极与变压器原边绕组Np的同名端相连，源极接地。
作为本发明的进一步改进，所述的自驱动电路还包括——一个延时驱动电路，所述的延时驱动电路的输入端与PWM信号端相连，输出端与所述的主功率MOSFET S1和主功率MOSFET S2的门极相连；——一个隔离微分电路，所述的隔离微分电路包括驱动变压器T1、电容C2、电阻R3和二极管D4，所述的电阻R3一端与PWM信号端相连，另一端与电容C2相连；所述的二极管D4的阴极与电容C2的另一端和驱动变压器T1的原边绕组Npp的同名端相连，其阳极和驱动变压器T1原边绕组Npp的非同名端接地；——一个同步整流管关断触发电路，所述的同步整流管关断触发电路包括晶体管Q1、电容C1、电阻R2、二极管D1和二极管D3，所述的电容C1和电阻R2并联后一端与驱动变压器T1的副边绕组Nss的同名端相连，另一端与二极管D3的阴极和晶体管Q1的基极相连；所述的二极管D3的阳极与驱动变压器T1的副边绕组Nss的非同名端和同步整流MOS管SR2的源极相连；所述的晶体管Q1的集电极与N型道MOS管SR3的门极和二极管D1的阴极相连，发射极与同步整流MOS管SR2的源极相连。
作为本发明的自驱动电路在三绕组钳位变换器电路中的应用，所述的变换器原边功率电路还包括绕组Nb和二极管Dc，所述的变压器原边绕组Np的非同名端与绕组Nb的同名端和电源输入端VIN相连，其同名端与主功率MOSFET S1的漏极相连；所述的二极管Dc的阴极与绕组Nb的非同名端相连，阳极接地；所述的主功率MOSFET S1的源极接地。
作为本发明的自驱动电路在有源钳位变换器电路中的应用，所述的变换器原边功率电路还包括电容Cc，所述的电容Cc一端与电源输入端VIN和变压器原边绕组Np的非同名端相连，另一端与主功率MOSFET Sc的漏极相连；所述的主功率MOSFET S1的漏极与变压器原边绕组Np的同名端和主功率MOSFET Sc的源极相连，其源极接地。
本发明还要提供一种三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路，所述的变换器包括原边功率电路和副边功率电路，所述的原边功率电路包括主功率MOSFET S1、变压器原边绕组Np和输入端电容Cin，所述的副边功率电路包括变压器副边绕组Ns2、同步整流MOS管SR2和输出端电容Cout，所述的自驱动电路包括N型道MOS管SR3、电阻R1、第三绕阻Ns1和稳压二极管D2，其特征在于所述的第三绕阻Ns1的同名端连接到电阻R1的一端和同步整流MOS管SR2的门极以及二极管D2的阴极相连，非同名端与MOS管SR3的漏极相连；所述的MOS管SR3的门极与所述的电阻R1的另一端相连，源极与稳压二极管D2的阳极接地；所述的同步整流MOS管SR2的源极与输出端电容Cout的一端接地，漏极与变压器副边绕组Ns2的非同名端相连；所述的变压器副边绕组Ns2的同名端与输出端电容Cout的另一端相连。与第一种技术方案不同之处在于，本技术方案将同步整流MOS管SR2设置在地线上，这样就更容易实现控制。
本发明再要提供一种三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路，所述的变换器包括原边功率电路和副边功率电路，所述的原边功率电路包括主功率MOSFET S1和变压器原边绕组Np，所述的副边功率电路包括变压器副边绕组Ns2、同步整流MOS管SR2和输出端电容Cout，所述的自驱动电路包括三极管SR3、二极管D5、电阻R1、第三绕阻Ns1和稳压二极管D2，其特征在于所述的第三绕阻Ns1的同名端连接到电阻R1的一端和同步整流MOS管SR2的门极，非同名端与三极管SR3的集电极和二极管D5的阴极相连；所述的三极管SR3的基极与所述的电阻R1的另一端相连，发射极与所述的变压器副边绕组Ns2的同名端和同步整流MOS管SR2的源极以及二极管D5的阳极相连；所述的同步整流MOS管SR2的漏极与输出端电容Cout的一端相连；所述的变压器副边绕组Ns2的非同名端与输出端电容Cout的另一端接地。与第一种技术方案不同之处在于，本技术方案采用三级管SR3来替代MOS管SR3，可以降低成本。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为现有的反激变换器同步整流管自驱动电路。
图2(a)为一种常用的反激变换器同步整流管自驱动电路。
图2(b)为图2(a)电路中各点的主要波形。
图3(a)为本发明的同步整流管自驱动电路的第一种实施方式。
图3(b)为本发明的第一种实施方式电路中各关键点的电压时序波形。
图4(a)为本发明的同步整流管自驱动电路的第二种实施方式。
图4(b)为本发明的第二种实施方式电路中各关键点的电压时序波形。
图5(a)为本发明自驱动电路第一种实施方式在双反激电路中的应用。
图5(b)为本发明自驱动电路的第二种实施方式在双反激电路中的应用。
图6(a)为本发明自驱动电路第一种实施方式在三绕组钳位电路中的应用。
图6(b)为本发明自驱动电路第二种实施方式在三绕组钳位电路中的应用。
图7(a)为本发明自驱动电路第一种实施方式在有源钳位电路中的应用。
图7(b)为本发明自驱动电路第二种实施方式在有源钳位电路中的应用。
图8(a)是本发明的另一种同步整流管自驱动电路。特点是将同步整流管设置在地线上。
图8(b)是图8(a)实施方式的改进电路。
图9(a)是本发明的再一种同步整流管自驱动电路。
图9(b)是图9(a)实施方式的改进电路。
具体实施例方式
图1、2为现有的反激变换器同步整流管自驱动电路，其缺点前面已经描述了，在此不再赘述。
参照图3(a)，本发明的反激变换器同步整流管自驱动电路所述的变换器包括原边功率电路和副边功率电路，所述的原边功率电路包括主功率MOSFET S1、变压器原边绕组Np和电容Cin，所述的输入端电容Cin一端与电源输入端VIN和变压器原边绕组Np的非同名端相连，另一端和主功率MOSFET S1的源极接地；所述的主功率MOSFET S1的漏极与变压器原边绕组Np的同名端相连。
所述的副边功率电路包括变压器副边绕组Ns2、同步整流MOS管SR2和输出端电容Cout，所述的自驱动电路包括N型道MOS管SR3、电阻R1、第三绕阻Ns1和稳压二极管D2。所述的第三绕阻Ns1的同名端连接到电阻R1的一端和同步整流MOS管SR2的门极，非同名端与MOS管SR3的漏极相连；所述的MOS管SR3的门极与所述的电阻R1的另一端相连，源极与所述的变压器副边绕组Ns2的同名端和同步整流MOS管SR2的源极相连；所述的同步整流MOS管SR2的漏极与输出端电容Cout的一端相连；所述的变压器副边绕组Ns2的非同名端与输出端电容Cout的另一端接地；所述的同步整流MOS管SR2的源极和门之间跨接一个稳压二极管D2。
其中，MOS管SR3和电阻R1构成去反电路，MOS管SR3、第三绕阻Ns1和稳压二极管D2构成同步管触发关断电路。通过调整第三绕阻Ns1与变压器副边绕组Ns2的砸比控制驱动电压的大小。
上述同步整流管自驱动与去反压自驱动电路的工作原理如下当采用图3(a)的自驱动电路后变换器各处电压、电流典型的工作波形参照图3(b)，在t＝t0时刻，来自控制芯片的PWM信号由低变为高，驱动电路给主功率MOSFET S1的CgsS1充电；当VgsS1超过主功率MOSFET S1的门限电压，开通主功率MOSFET S1使变压器的原边绕组Np同名端为负，因而第三绕阻Ns1与副边绕组Ns2电压变成上负下正(同名端为负)经稳压二极管D2、MOS管SR3和第三绕阻Ns1放掉同步整流管SR2门极上的电荷，当VgsSR2低于同步整流管SR2的门限电压，关断同步整流管SR2，此放电过程在t＝t1时结束；由于MOS管SR3门极串了一电阻R1，使MOS管SR3门极上电荷的放电速度稍落后于同步整流管SR2，这时VgsSR3的电压下降到门限电压以下并关断辅助MOS管SR3，阻断第三绕阻Ns1在同步整流管SR2的G极与S极之间形成的反压。在t1到t2时间段内，原边主功率MOSFET S1完全开通开始将能量储存于变压器之中，负载由输出电容供电。
t＝t2时刻，PWM信号由高变为低，驱动电路给主功率MOSFET S1的CgsS1放电，变压器的原边绕组Np电压开始反向，副边绕组Ns2与第三绕组Ns1电压也随之开始反向。在t＝t3时刻，副边绕组电压过零点开始正向增加，存储于变压器中的能量通过副边绕组NS2和同步整流管SR2提供给负载。当VgsSR3低于MOS管SR3的门限电压时，由于辅助MOS管SR3体内二极管的存在，故在MOS管SR3开通之前，通过此MOS管SR3体内二极管给同步整流管SR2的门极充电，当门极驱动电压VgsSR2超过门限电压时同步整流管SR2开通，变换器进入同步整流管导通模式。此充电过程中同步整流管SR2、MOS管SR3均由体内二极管导通模式过渡到MOSFET导通模式。因此SR2和MOS管SR3的开通都属于零电压开通。同样由于SR3的门极串了R1，故MOS管SR3的开通时间也会稍落后于SR2；在t＝t4时刻，CgsSR2充电结束，在开通同步管同步整流管SR2与辅助MOS管SR3后，由第三绕阻Ns1来提供维持驱动电压。
由上述工作原理可见，同步整流管SR2的驱动属于被动型，即只有当主功率MOSFET S1导通时，同步整流管SR2才会关断；只有主功率MOSFET S1当关断时，同步整流管SR2才会导通。在主功率MOSFET S1导通，同步整流管SR2还未关断时，就会产生共通损耗。但这个共通损耗的时间可以通过副边的驱动电路进行调节，可以使共通损耗减到最小，提高变换器的效率。更为重要的是，这种同步整流管去反压自驱动电路的控制方式极其简单，这个特点使得驱动电路省掉了复杂的外围电路，大大的节省了PCB有限的面积，同时也较大程度地降低了成本。
在此基础上，在MOS管SR3的漏极和源极之间跨接一个二极管D5，可使电路工作更为可靠。
图4(a)是实施方式是在图3(a)的基础上改进的，增加了——一个延时驱动电路，所述的延时驱动电路的输入端与PWM信号端相连，输出端与所述的主功率MOSFET S1的门极相连；所述延时驱动电路由延时电路和驱动电路构成，其中，所述延时电路的一个例子是通过将二极管与电阻并联后，再与接地电容串联而构成；——一个隔离微分电路，所述的隔离微分电路包括驱动变压器T1、电容C2、电阻R3和二极管D4，所述的电阻R3一端与PWM信号端相连，另一端与电容C2相连；所述的二极管D4的阴极与电容C2的另一端和驱动变压器T1的原边绕组Npp的同名端相连，其阳极和驱动变压器T1原边绕组Npp的非同名端接地；——一个同步整流管关断触发电路，所述的同步整流管关断触发电路包括晶体管Q1、电容C1、电阻R2、二极管D1和二极管D3，所述的电容C1和电阻R2并联后一端与驱动变压器T1的副边绕组Nss的同名端相连，另一端与二极管D3的阴极和晶体管Q1的基极相连；所述的二极管D3的阳极与驱动变压器T1的副边绕组Nss的非同名端和同步整流MOS管SR2的源极相连；所述的晶体管Q1的集电极与N型道MOS管SR3的门极和二极管D1的阴极相连，发射极与同步整流MOS管SR2的源极相连。
当采用图4(a)反激同步整流自驱动电路技术后变换器各处典型的工作波形参照图4(b)延时驱动电路的功能是使副边同步整流MOS管SR2的关断稍稍超前于原边主MOSFET管S1的开通，且能控制最佳的延迟时间，从而使变换器的效率最高。同步整流MOS管SR2的开通由辅助的第三绕组和关断MOSFET管S1实现，其关断则由一个延时驱动电路，隔离微分电路和去反压电路来实现。这个电路与图3(a)实施方式的明显区别是(1)增加了一些小的辅助电路；(2)交叉导通的死区可调；(3)功率级的优化变得更加灵活；(4)适合多路输出的同步控制。因而，这种自驱动电路的优点更加突出，对变换器没有特别的限制，其缺点是稍微复杂一点，且需要隔离驱动信号变压器。
对图3(a)和4(a)实施方式进行推广，还可得到图5-图9的其它发明方案。它们的特点介绍如下图5(a)是实施方式是本发明自驱动电路在双反激电路中的应用。其自驱动电路部分与图3(a)的实施方式相同。其变换器原边功率电路还包括主功率MOSFETS2，所述的主功率MOSFET S1的漏极与电源输入端VIN相连，源极与变压器原边绕组Np的非同名端相连；所述的主功率MOSFET S2的漏极与变压器原边绕组Np的同名端相连，源极接地。
图5(b)实施方式是图4(a)实施方式在双反激电路中的应用。与图4(a)实施方式之处在于，其变换器原边功率电路与图5(a)是实施方式相同，自驱动电路的延时驱动电路的输出端分别与所述的主功率MOSFET S1和主功率MOSFETS2的门极相连。
图6(a)实施方式是图3(a)实施方式在三绕组钳位变换器电路中的应用。其中，自驱动电路部分与图3(a)实施方式相同，不同之处在于变换器原边功率电路还包括绕组Nb和二极管Dc，所述的变压器原边绕组Np的非同名端与绕组Nb的同名端和电源输入端VIN相连，其同名端与主功率MOSFET S1的漏极相连；所述的二极管Dc的阴极与绕组Nb的非同名端相连，阳极接地；所述的主功率MOSFET S1的源极接地。
图6(b)实施方式是图4(a)实施方式在三绕组钳位变换器电路中的应用。其中，自驱动电路部分与图4(a)实施方式相同，不同之处在于变换器原边功率电路采用图6(a)实施方式。
图6(a)实施方式是图3(a)实施方式在有源钳位变换器电路中的应用。其中，自驱动电路部分与图3(a)实施方式相同，不同之处在于变换器原边功率电路还包括电容Cc，所述的电容Cc一端与电源输入端VIN和变压器原边绕组Np的非同名端相连，另一端与主功率MOSFET Sc的漏极相连；所述的主功率MOSFETS1的漏极与变压器原边绕组Np的同名端和主功率MOSFET Sc的源极相连，其源极接地。
图7(b)实施方式是图4(a)实施方式在三绕组钳位变换器电路中的应用。其中，自驱动电路部分与图4(a)实施方式相同，不同之处在于变换器原边功率电路采用图7(a)实施方式。
图8(a)实施方式是本发明图3(a)实施方式的拓展。所述的第三绕阻Ns1的同名端连接到电阻R1的一端和同步整流MOS管SR2的门极以及二极管D2的阴极相连，非同名端与MOS管SR3的漏极相连；所述的MOS管SR3的门极与所述的电阻R1的另一端相连，源极与稳压二极管D2的阳极接地；所述的同步整流MOS管SR2的源极与输出端电容Cout的一端接地，漏极与变压器副边绕组Ns2的非同名端相连；所述的变压器副边绕组Ns2的同名端与输出端电容Cout的另一端相连。
本实施例与图3(a)实施方式的区别是将同步整流MOS管SR2放到地线上，这样就更容易实现控制。
图8(b)实施方式是图4(a)实施方式的拓展。其副边功率电路和自驱动电路是在图8(a)实施方式的基础上增加——一个延时驱动电路，所述的延时驱动电路的输入端与PWM信号端相连，输出端与所述的主功率MOSFET S1的门极相连；——一个隔离微分电路，所述的隔离微分电路包括驱动变压器T1、电容C2、电阻R3和二极管D4，所述的电阻R3一端与PWM信号端相连，另一端与电容C2相连；所述的二极管D4的阴极与电容C2的另一端和驱动变压器T1的原边绕组Npp的同名端相连，其阳极和驱动变压器T1原边绕组Npp的非同名端接地；——一个同步整流管关断触发电路，所述的同步整流管关断触发电路包括晶体管Q1、电容C1、电阻R2、二极管D1和二极管D3，所述的电容C1和电阻R2并联后一端与驱动变压器T1的副边绕组Nss的同名端相连，另一端与二极管D3的阴极和晶体管Q1的基极相连；所述的二极管D3的阳极与晶体管Q1的发射极接地；所述的二极管D1的阴极与MOS管SR3门极和晶体管Q1的集电极相连，阳极与第三绕阻Ns1的同名端相连。
本实施方式是将同步整流MOS管SR2放到地线上，通过原边传输关断信号，这样就更容易实现同步整流MOS管SR2的关断控制，可以更好地解决共通损耗和负压问题。
图9(a)实施方式是将图3(a)实施方式中的MOS管SR3用三级管SR3来替代，这样可以降低成本。
图9(b)实施方式是将图4(a)实施方式中的MOS管SR3用三级管SR3来替代，这样可以降低成本。
以上对本发明进行了详细说明，但本发明并不限定于此，凡在不违背发明的精神和内容所作的改进或替换，应被视为属于本发明的保护范围。
应该理解到的是上述实施例只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路，所述的变换器包括原边功率电路和副边功率电路，所述的原边功率电路包括主功率MOSFET S1和变压器原边绕组Np，所述的副边功率电路包括变压器副边绕组Ns2、同步整流MOS管SR2和输出端电容Cout，所述的自驱动电路包括N型道MOS管SR3、电阻R1、第三绕阻Ns1和稳压二极管D2，其特征在于所述的第三绕阻Ns1的同名端连接到电阻R1的一端和同步整流MOS管SR2的门极，非同名端与MOS管SR3的漏极相连；所述的MOS管SR3的门极与所述的电阻R1的另一端相连，源极与所述的变压器副边绕组Ns2的同名端和同步整流MOS管SR2的源极相连；所述的同步整流MOS管SR2的漏极与输出端电容Cout的一端相连；所述的变压器副边绕组Ns2的非同名端与输出端电容Cout的另一端接地。
2.如权利要求1所述的三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路，其特征在于所述的同步整流MOS管SR2的源极和门之间跨接一个稳压二极管D2，并且所述的稳压二极管D2的阳极与所述的同步整流MOS管SR2的源极相连。
3.如权利要求1或2所述的三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路，其特征在于所述的变换器原边功率电路还包括输入端电容Cin，所述的输入端电容Cin一端与电源输入端VIN和变压器原边绕组Np的非同名端相连，另一端和主功率MOSFET S1的源极接地；所述的主功率MOSFET S1的漏极与变压器原边绕组Np的同名端相连。
4.如权利要求3所述的三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路，其特征在于所述的自驱动电路还包括——一个延时驱动电路，所述的延时驱动电路的输入端与PWM信号端相连，输出端与所述的主功率MOSFET S1的门极相连；——一个隔离微分电路，所述的隔离微分电路包括驱动变压器T1、电容C2、电阻R3和二极管D4，所述的电阻R3一端与PWM信号端相连，另一端与电容C2相连；所述的二极管D4的阴极与电容C2的另一端和驱动变压器T1的原边绕组Npp的同名端相连，其阳极和驱动变压器T1原边绕组Npp的非同名端接地；——一个同步整流管关断触发电路，所述的同步整流管关断触发电路包括晶体管Q1、电容C1、电阻R2、二极管D1和二极管D3，所述的电容C1和电阻R2并联后一端与驱动变压器T1的副边绕组Nss的同名端相连，另一端与二极管D3的阴极和晶体管Q1的基极相连；所述的二极管D3的阳极与驱动变压器T1的副边绕组Nss的非同名端和同步整流MOS管SR2的源极相连；所述的晶体管Q1的集电极与N型道MOS管SR3的门极和二极管D1的阴极相连，发射极与同步整流MOS管SR2的源极相连。
5.如权利要求1或2所述的三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路，其特征在于所述的变换器原边功率电路还包括主功率MOSFET S2，所述的主功率MOSFET S1的漏极与电源输入端VIN相连，源极与变压器原边绕组Np的非同名端相连；所述的主功率MOSFET S2的漏极与变压器原边绕组Np的同名端相连，源极接地。
6.如权利要求5所述的三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路，其特征在于所述的自驱动电路还包括——一个延时驱动电路，所述的延时驱动电路的输入端与PWM信号端相连，输出端与所述的主功率MOSFET S1和主功率MOSFET S2的门极相连；——一个隔离微分电路，所述的隔离微分电路包括驱动变压器T1、电容C2、电阻R3和二极管D4，所述的电阻R3一端与PWM信号端相连，另一端与电容C2相连；所述的二极管D4的阴极与电容C2的另一端和驱动变压器T1的原边绕组Npp的同名端相连，其阳极和驱动变压器T1原边绕组Npp的非同名端接地；——一个同步整流管关断触发电路，所述的同步整流管关断触发电路包括晶体管Q1、电容C1、电阻R2、二极管D1和二极管D3，所述的电容C1和电阻R2并联后一端与驱动变压器T1的副边绕组Nss的同名端相连，另一端与二极管D3的阴极和晶体管Q1的基极相连；所述的二极管D3的阳极与驱动变压器T1的副边绕组Nss的非同名端和同步整流MOS管SR2的源极相连；所述的晶体管Q1的集电极与N型道MOS管SR3的门极和二极管D1的阴极相连，发射极与同步整流MOS管SR2的源极相连。
7.如权利要求1或2所述的三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路，其特征在于所述的变换器原边功率电路还包括绕组Nb和二极管Dc，所述的变压器原边绕组Np的非同名端与绕组Nb的同名端和电源输入端VIN相连，其同名端与主功率MOSFET S1的漏极相连；所述的二极管Dc的阴极与绕组Nb的非同名端相连，阳极接地；所述的主功率MOSFET S1的源极接地。
8.如权利要求7所述的三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路，其特征在于所述的自驱动电路还包括——一个延时驱动电路，所述的延时驱动电路的输入端与PWM信号端相连，输出端与所述的主功率MOSFET S1的门极相连；——一个隔离微分电路，所述的隔离微分电路包括驱动变压器T1、电容C2、电阻R3和二极管D4，所述的电阻R3一端与PWM信号端相连，另一端与电容C2相连；所述的二极管D4的阴极与电容C2的另一端和驱动变压器T1的原边绕组Npp的同名端相连，其阳极和驱动变压器T1原边绕组Npp的非同名端接地；——一个同步整流管关断触发电路，所述的同步整流管关断触发电路包括晶体管Q1、电容C1、电阻R2、二极管D1和二极管D3，所述的电容C1和电阻R2并联后一端与驱动变压器T1的副边绕组Nss的同名端相连，另一端与二极管D3的阴极和晶体管Q1的基极相连；所述的二极管D3的阳极与驱动变压器T1的副边绕组Nss的非同名端和同步整流MOS管SR2的源极相连；所述的晶体管Q1的集电极与N型道MOS管SR3的门极和二极管D1的阴极相连，发射极与同步整流MOS管SR2的源极相连。
9.如权利要求1或2所述的三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路，其特征在于所述的变换器原边功率电路还包括电容Cc，所述的电容Cc一端与电源输入端VIN和变压器原边绕组Np的非同名端相连，另一端与主功率MOSFET Sc的漏极相连；所述的主功率MOSFET S1的漏极与变压器原边绕组Np的同名端和主功率MOSFET Sc的源极相连，其源极接地。
10.如权利要求9所述的三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路，其特征在于所述的自驱动电路还包括——一个延时驱动电路，所述的延时驱动电路的输入端与PWM信号端相连，输出端与所述的主功率MOSFET S1的门极相连；——一个隔离微分电路，所述的隔离微分电路包括驱动变压器T1、电容C2、电阻R3和二极管D4，所述的电阻R3一端与PWM信号端相连，另一端与电容C2相连；所述的二极管D4的阴极与电容C2的另一端和驱动变压器T1的原边绕组Npp的同名端相连，其阳极和驱动变压器T1原边绕组Npp的非同名端接地；——一个同步整流管关断触发电路，所述的同步整流管关断触发电路包括晶体管Q1、电容C1、电阻R2、二极管D1和二极管D3，所述的电容C1和电阻R2并联后一端与驱动变压器T1的副边绕组Nss的同名端相连，另一端与二极管D3的阴极和晶体管Q1的基极相连；所述的二极管D3的阳极与驱动变压器T1的副边绕组Nss的非同名端和同步整流MOS管SR2的源极相连；所述的晶体管Q1的集电极与N型道MOS管SR3的门极和二极管D1的阴极相连，发射极与同步整流MOS管SR2的源极相连。
11.一种三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路，所述的变换器包括原边功率电路和副边功率电路，所述的原边功率电路包括主功率MOSFET S1、变压器原边绕组Np和输入端电容Cin，所述的副边功率电路包括变压器副边绕组Ns2、同步整流MOS管SR2和输出端电容Cout，所述的自驱动电路包括N型道MOS管SR3、电阻R1、第三绕阻Ns1和稳压二极管D2，其特征在于所述的第三绕阻Ns1的同名端连接到电阻R1的一端和同步整流MOS管SR2的门极以及二极管D2的阴极相连，非同名端与MOS管SR3的漏极相连；所述的MOS管SR3的门极与所述的电阻R1的另一端相连，源极与稳压二极管D2的阳极接地；所述的同步整流MOS管SR2的源极与输出端电容Cout的一端接地，漏极与变压器副边绕组Ns2的非同名端相连；所述的变压器副边绕组Ns2的同名端与输出端电容Cout的另一端相连。
12.如权利要求11所述的三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路，其特征在于所述的自驱动电路还包括——一个延时驱动电路，所述的延时驱动电路的输入端与PWM信号端相连，输出端与所述的主功率MOSFET S1的门极相连；——一个隔离微分电路，所述的隔离微分电路包括驱动变压器T1、电容C2、电阻R3和二极管D4，所述的电阻R3一端与PWM信号端相连，另一端与电容C2相连；所述的二极管D4的阴极与电容C2的另一端和驱动变压器T1的原边绕组Npp的同名端相连，其阳极和驱动变压器T1原边绕组Npp的非同名端接地；——一个同步整流管关断触发电路，所述的同步整流管关断触发电路包括晶体管Q1、电容C1、电阻R2、二极管D1和二极管D3，所述的电容C1和电阻R2并联后一端与驱动变压器T1的副边绕组Nss的同名端相连，另一端与二极管D3的阴极和晶体管Q1的基极相连；所述的二极管D3的阳极与晶体管Q1的发射极接地；所述的二极管D1的阴极与MOS管SR3门极和晶体管Q1的集电极相连，阳极与第三绕阻Ns1的同名端相连。
13.一种三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路，所述的变换器包括原边功率电路和副边功率电路，所述的原边功率电路包括主功率MOSFET S1和变压器原边绕组Np，所述的副边功率电路包括变压器副边绕组Ns2、同步整流MOS管SR2和输出端电容Cout，所述的自驱动电路包括三极管SR3、二极管D5、电阻R1、第三绕阻Ns1和稳压二极管D2，其特征在于所述的第三绕阻Ns1的同名端连接到电阻R1的一端和同步整流MOS管SR2的门极，非同名端与三极管SR3的集电极和二极管D5的阴极相连；所述的三极管SR3的基极与所述的电阻R1的另一端相连，发射极与所述的变压器副边绕组Ns2的同名端和同步整流MOS管SR2的源极以及二极管D5的阳极相连；所述的同步整流MOS管SR2的漏极与输出端电容Cout的一端相连；所述的变压器副边绕组Ns2的非同名端与输出端电容Cout的另一端接地。
14.如权利要求13所述的三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路，其特征在于所述的自驱动电路还包括——一个延时驱动电路，所述的延时驱动电路的输入端与PWM信号端相连，输出端与所述的主功率MOSFET S1的门极相连；——一个隔离微分电路，所述的隔离微分电路包括驱动变压器T1、电容C2、电阻R3和二极管D4，所述的电阻R3一端与PWM信号端相连，另一端与电容C2相连；所述的二极管D4的阴极与电容C2的另一端和驱动变压器T1的原边绕组Npp的同名端相连，其阳极和驱动变压器T1原边绕组Npp的非同名端接地；——一个同步整流管关断触发电路，所述的同步整流管关断触发电路包括晶体管Q1、电容C1、电阻R2、二极管D1和二极管D3，所述的电容C1和电阻R2并联后一端与驱动变压器T1的副边绕组Nss的同名端相连，另一端与二极管D3的阴极和晶体管Q1的基极相连；所述的二极管D3的阳极与驱动变压器T1的副边绕组Nss的非同名端和同步整流MOS管SR2的源极相连；所述的晶体管Q1的集电极与三极管SR3的基极和二极管D1的阴极相连，发射极与同步整流MOS管SR2的源极相连。
全文摘要
本发明涉及一种三绕阻反激变换器同步整流管的自驱动电路，第三绕阻Ns1的同名端连接到电阻R1的一端和同步整流MOS管SR2的门极，非同名端与MOS管SR3的漏极相连；MOS管SR3的门极与电阻R1的另一端相连，源极与变压器副边绕组Ns2的同名端和同步整流MOS管SR2的源极相连；同步整流MOS管SR2的漏极与输出端电容Cout的一端相连；变压器副边绕组Ns2的非同名端与输出端电容Cout的另一端接地。本发明采用一些小功率的阻容元件来实现等效的同步整流管自驱动控制技术，保证了同步整流管的可靠开通与关断，同时也保证了最小的共同导通损耗。从而使这种控制技术在低压大电流的应用中可以获得较高的效率。
文档编号H02M5/10GK1822483SQ200510061738
公开日2006年8月23日 申请日期2005年11月28日 优先权日2005年11月28日
发明者张从峰, 章浩, 华桂潮 申请人:伊博电源(杭州)有限公司