一种自驱与外驱电路相结合的同步整流模块电源的制作方法
【专利摘要】本发明所述的一种自驱与外驱电路相结合的同步整流模块电源，包括输入滤波电路、开关电路、变压器隔离变换电路、输出整流电路、输出滤波电路、反馈电路、控制电路，自驱电路和外驱电路。本发明所述的模块电源能够有效的提高电源的输出效率，尤其应用在低压大电流场合中，能让输出功率更可靠更稳定；外驱与自驱相结合的驱动方式对输入条件的要求相对宽松，适用于更宽的输入电压范围。外驱驱动信号与自驱驱动信号保持着互补的关系，外驱驱动开通时，自驱驱动关断；自驱驱动开通时，外驱驱动关断，能有效的防止整流管与续流管同时开通，出现短路的现象。
【专利说明】[0001] -种自驱与外驱电路相结合的同步整流模块电源
【技术领域】
[0002] 本发明涉及电子电路领域，具体涉及一种自驱与外驱电路相结合的同步整流模块 电源。
[0003]
【背景技术】
[0004] 随着模块电源的发展，各行各业对于模块电源的使用量逐年增加，使用模块电源 的方式各不相同，对于模块电源的性能有着多种多样的要求。为适应现今的市场条件，模块 电源的设计主要考虑以下几点，如模块的输入范围向宽输入发展，模块的输出要向低压大 电流发展，模块的效率要高，模块要向小型化发展等。基于上述条件，目前所使用的模块电 源通常包括输入滤波电路、开关电路、控制电路、变压器隔离变换电路、输出整流电路、输出 滤波电路及反馈电路。然而，模块电源中的电子元器件会受到电磁干扰的影响，导致反馈单 元所产生的反馈信号不稳定。例如，变压器所产生的高频电磁波会对M0S管的导通和截止 造成干扰，导致M0S管的导通时间较长，使流过变压器的初级线圈中的电流增幅较大，由 此使反馈信号由低电平信号突变为高电平信号。该瞬间高电平信号将会使控制单元对脉冲 电压的占空比作出错误的调整，不仅导致电源模块输出电压不稳定、电路功率损耗较大，而 且其电路较复杂、不易小型化。
[0005]
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是提供一种自驱与外驱电路相结合的同步整流模块电 源，该模块电源不仅可以有效的获得稳定的电源输出、减少电路损耗、拓宽模块电源的输入 范围、而且电路简单易小型化。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案： 一种自驱与外驱电路相结合的同步整流模块电源，包括输入滤波电路、开关电路、变压 器隔离变换电路、输出整流电路、输出滤波电路、反馈电路、控制电路，还包括自驱电路和外 驱电路，所述输入滤波电路的输入端与直流电源相连，其输出端经由所述开关电路分别与 所述变压器隔离变换电路的输入端、所述控制电路的输出端相连；所述变压器隔离变换电 路的输出端分别与所述输出整流电路的输入端、所述自驱电路的输入端相连；所述输出整 流电路的输出端经由所述输出滤波电路分别与负载、所述反馈电路的输入端相连；所述反 馈电路的输出端与控制电路的输入端相连，所述控制电路的输出端经外驱电路与输出整流 电路的输入端相连，所述自驱电路的输出端与输出整流电路的输入端相连。
[0008] 所述自驱电路主要由第一场效应管、两个电容、两个二极管、稳压二极管、多个电 阻组成；所述第一场效应管的源极经第二电阻、第三电阻接地，第一场效应管的栅极分两路 分别与稳压二极管的阴极、第三二极管的阴极相连；所述输出整流电路具有第二场效应管、 变压器隔离变换电路具有第一变压器，所述第三二极管的阳极经第二电阻和第三电阻之间 的节点与第二场效应管的栅极相连，所述第一场效应管的漏极与第一变压器的次级线圈同 名端相连，所述稳压二极管的阳极与第一变压器的辅助绕组异名端相连，所述第一场效应 管的栅极经第一电阻、第一电容与第一变压器的辅助绕组的异名端相连；所述第一变压器 的辅助绕组同名端与第一二极管的阳极相连，第一二极管的阴极经第一电阻与第一场效应 管的栅极相连，所述第二电容并联在稳压二极管的两端，所述稳压二极管的阳极与第三电 阻的接地端相连。
[0009] 所述自驱电路还包括第二二极管，所述第二二极管的阴极与第一二极管的阴极相 连，第二二极管的阳极与第一场效应管的栅极相连。
[0010] 所述外驱电路包括第二变压器、第三电容、第四二极管和电阻；所述第二变压器的 初级线圈同名端与控制电路的输出端相连，其异名端接地，所述第二变压器的次级线圈异 名端通过第三电容与第四二极管的阴极相连，第四二极管的阳极与第二变压器的次级线圈 同名端相连，所述第四电阻并联在第三电容的两端，第五电阻并联在第四二极管的两端，所 述输出整流电路具有第三场效应管，所述第四二极管的阴极与第三场效应管的栅极相连， 第四二极管的阳极接地。
[0011] 所述外驱电路还包括第一三极管、第二三极管和第六电阻；所述第一三极管的基 极与第二三极管的基极相连，第一三极管的发射极与第二三极管的集电极相连，第一三极 管的集电极经第六电阻与模块内部产生的辅助电源相连，第二三极管的发射极与第四二极 管的阳极相连，第二三极管的基极与第四二极管的阴极相连，所述第三场效应管的栅极与 第一三极管的发射极相连。
[0012] 本发明的有益效果是：（1)本发明所述的模块电源能够有效的提高电源的输出效 率，尤其应用在低压大电流场合中，能让输出功率更可靠更稳定；外驱与自驱相结合的驱动 方式对输入条件的要求相对宽松，适用于更宽的输入电压范围。（2)利用M0SFET管来替代 传统整流电路中的整流二极管和续流二极管，并用驱动信号来控制M0SFET管的开通与关 断，能够更有效的提高整流电路的整流效率，降低电路损耗。（3)外驱驱动信号与自驱驱动 信号保持着互补的关系，外驱驱动开通时，自驱驱动关断；自驱驱动开通时，外驱驱动关断， 能有效的防止整流管与续流管同时开通，出现短路的现象。（4)自驱电路将变压器辅助绕 组和限压电路相结合，不仅可以实现宽范围电压输入，而且可以使整流管驱动电压稳定在 +12V左右，从而使整流管的栅源电压不至过高。同时自驱电路没有繁琐的组成，可以减少 元器件使用量，缩小成本，有助于小型化电源。（5)外驱电路将隔离变压器与推挽电路相结 合，不仅可以适应宽输入电压要求，而且能够更好地驱动续流M0S管，同时也可以减少元器 件使用量，进一步的缩小成本。
[0013]
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本发明的电路框图； 图2为本发明的电路图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0016] 如图1所示，一种自驱与外驱电路相结合的同步整流模块电源，包括输入滤波电 路1、开关电路2、变压器隔离变换电路3、输出整流电路4、输出滤波电路5、反馈电路6、控 制电路7,还包括自驱电路8和外驱电路9 ;输入滤波电路1的输入端与直流电源相连，其输 出端经由开关电路2分别与变压器隔离变换电路3的输入端、控制电路7的输出端相连；变 压器隔离变换电路3的输出端分别与输出整流电路4的输入端、自驱电路8的输入端相连； 输出整流电路4的输出端经由输出滤波电路1分别与负载、反馈控制电路6的输入端相连； 反馈电路6的输出端与控制电路7的输入端相连，控制电路7的输出端经外驱电路9与输 出整流电路4的输入端相连，自驱电路8的输出端与输出整流电路4的输入端相连。自驱 电路8和外驱去电路9相结合，可以拓宽模块的电压输入范围，常用的电源模块输入范围为 2:1，模块功率MOD可达到60W/in 3,采用上述电路可以实现输入范围为4:1，且功率密度高 达 120W/in3。
[0017] 自驱电路主要由第一场效应管Q1、两个电容Cl、C2、两个二极管Dl、D4、稳压二极 管D3、多个电阻R1、R2、R3、R4组成；第一场效应管Q1的源极经第二电阻R2、第三电阻R3接 地，第一场效应管Q1的栅极分两路分别与稳压二极管D3的阴极、第三二极管D4的阴极相 连；输出整流电路具有第二场效应管Q6、变压器隔离变换电路具有第一变压器T1，第三二 极管D4的阳极经第二电阻R2和第三电阻R3之间的节点与第二场效应管Q6的栅极相连， 第一场效应管Q1的漏极与第一变压器T1的次级线圈N2同名端相连，稳压二极管D3的阳 极与第一变压器T1的辅助绕组N3异名端相连，第一场效应管Q1的栅极经第一电阻R1、第 一电容C1与第一变压器T1的辅助绕组N3的异名端相连；第一变压器T1的辅助绕组N3同 名端与第一二极管D1的阳极相连，第一二极管D1的阴极经第一电阻R1与第一场效应管Q1 的栅极相连，第二电容C2并联在稳压二极管D3的两端，稳压二极管D3的阳极与第三电阻 R3的接地端相连。
[0018] 自驱电路还包括第二二极管D2,第二二极管D2的阴极与第一二极管D1的阴极相 连，第二二极管D2的阳极与第一场效应管Q1的栅极相连。第二二极管D2可以加快第一场 效应管Q1的开关速度，起到降低开关损耗的作用。
[0019] 外驱电路9包括第二变压器T2、第三电容C3、第四二极管D5和电阻R4、R5 ;第二 变压器T2的初级线圈同名端与控制电路7的输出端相连，其异名端接地，第二变压器T2的 次级线圈异名端通过第三电容C3与第四二极管D5的阴极相连，第四二极管D5的阳极与第 二变压器T2的次级线圈同名端相连，第四电阻R4并联在第三电容C3的两端，第五电阻R5 并联在第四二极管D5的两端，所述输出整流电路4具有第三场效应管Q7和第四场效应管 Q8,第四二极管D5的阴极与第三场效应管Q7的栅极相连，第四二极管D5的阳极接地。
[0020] 外驱电路9还包括第一三极管Q2、第二三极管Q3和第六电阻R6 ;第一三极管Q2 的基极与第二三极管Q3的基极相连，第一三极管Q2的发射极与第二三极管Q3的集电极 相连，第一三极管Q2的集电极经第六电阻R6与高电平相连，第二三极管Q3的发射极与第 四二极管D5的阳极相连，第二三极管Q3的基极与第四二极管D5的阴极相连。第一三极管 Q2和第二三极管Q3可以增强第三场效应管Q7和第四场效应管Q8的驱动能力，从而使第三 场效应管Q7和第四场效应管Q8工作在最佳状态。
[0021] 当模块电源工作时，控制芯片LM5025AMTCX的8脚和9脚产生两路相同的脉冲信 号0UTA和OUTB，0UTA用于驱动主开关管Q5 ;0UTB分出两路，一路驱动箝位管Q4, 一路通过 驱动变压器驱动续流管Q7、Q8。整流部分电路工作原理如下：当第二场效应管Q6导通，第 三场效应管Q7和第四场效应管Q8关断时，第二场效应管Q6、变压器副边绕组N2、电感L1、 电容C6组成充电电路；当第二场效应管Q6关断，第三场效应管Q7和第四场效应管Q8开通 时，电感L1、电容C6、第三场效应管Q7和第四场效应管Q8组成续流电路。第三场效应管Q7 和第四场效应管Q8的驱动信号来自外部驱动变压器T2,第三场效应管Q7和第四场效应管 Q8的驱动信号与第二场效应管Q6的驱动信号互补并带有死区，图中VCC为10V辅助电源， 其中三极管Q2、Q3组成推挽电路，提高电路的带载能力。这里将外部驱动变压器T2与三极 管Q2、Q3组成的推挽电路称之为外驱电路。整流管Q6的驱动采用自驱电路，辅助绕组N3 通过一定的变比将宽输入电压控制在一定的范围之内。限压电路主要通过M0S管Q1与电 阻R2、R3组成的稳压电路来实现稳压效果，整流管Q6驱动电压经过自驱电路处理后，基本 上稳定在+12V，不仅可以使第二场效应管Q6的驱动电压在安全范围之内，而且可以适应宽 输入电压范围。该驱动电路结合了外驱动和自驱动技术的特点，无需专门的驱动芯片，利用 驱动变压器实现驱动隔离，可以解决驱动死区和共态导通问题。
【权利要求】
1. 一种自驱与外驱电路相结合的同步整流模块电源，包括输入滤波电路、开关电路、 变压器隔离变换电路、输出整流电路、输出滤波电路、反馈电路、控制电路，其特征在于：还 包括自驱电路和外驱电路，所述输入滤波电路的输入端与直流电源相连，其输出端经由所 述开关电路分别与所述变压器隔离变换电路的输入端、所述控制电路的输出端相连；所述 变压器隔离变换电路的输出端分别与所述输出整流电路的输入端、所述自驱电路的输入端 相连；所述输出整流电路的输出端经由所述输出滤波电路分别与负载、所述反馈电路的输 入端相连；所述反馈电路的输出端与控制电路的输入端相连，所述控制电路的输出端经外 驱电路与输出整流电路的输入端相连，所述自驱电路的输出端与输出整流电路的输入端相 连。
2. 根据权利要求1所述的一种自驱与外驱电路相结合的同步整流模块电源，其特征在 于：所述自驱电路主要由第一场效应管（Q1)、两个电容（C1、C2)、两个二极管（D1、D4)、稳压 二极管（D3)、多个电阻（Rl、R2、R3、R4)组成；所述第一场效应管（Q1)的源极经第二电阻 (R2)、第三电阻（R3)接地，第一场效应管（Q1)的栅极分两路分别与稳压二极管（D3)的阴 极、第三二极管（D4)的阴极相连；所述输出整流电路具有第二场效应管（Q6)、变压器隔离 变换电路具有第一变压器（T1)，所述第三二极管（D4)的阳极经第二电阻（R2)和第三电阻 (R3)之间的节点与第二场效应管（Q6)的栅极相连，所述第一场效应管（Q1)的漏极与第一 变压器（T1)的次级线圈（N2)同名端相连，所述稳压二极管（D3)的阳极与第一变压器（T1) 的辅助绕组（N3)异名端相连，所述第一场效应管（Q1)的栅极经第一电阻（R1)、第一电容 (C1)与第一变压器（T1)的辅助绕组（N3)的异名端相连；所述第一变压器（T1)的辅助绕组 (N3)同名端与第一二极管（D1)的阳极相连，第一二极管（D1)的阴极经第一电阻（R1)与第 一场效应管（Q1)的栅极相连，所述第二电容（C2)并联在稳压二极管（D3)的两端，所述稳压 二极管（D3)的阳极与第三电阻（R3)的接地端相连。
3. 根据权利要求2所述的一种自驱与外驱电路相结合的同步整流模块电源，其特征在 于：所述自驱电路还包括第二二极管（D2)，所述第二二极管（D2)的阴极与第一二极管（D1) 的阴极相连，第二二极管（D2)的阳极与第一场效应管（Q1)的栅极相连。
4. 根据权利要求1所述的一种自驱与外驱电路相结合的同步整流模块电源，其特征在 于：所述外驱电路包括第二变压器（T2)、第三电容（C3)、第四二极管（D5)和电阻（R4、R5); 所述第二变压器（T2)的初级线圈同名端与控制电路的输出端相连，其异名端接地，所述第 二变压器（T2)的次级线圈异名端通过第三电容（C3)与第四二极管（D5)的阴极相连，第 四二极管（D5)的阳极与第二变压器（T2)的次级线圈同名端相连，所述第四电阻（R4)并联 在第三电容（C3)的两端，第五电阻（R5)并联在第四二极管（D5)的两端，所述输出整流电路 具有第三场效应管（Q7)，所述第四二极管（D5)的阴极与第三场效应管（Q7)的栅极相连，第 四二极管（D5)的阳极接地。
5. 根据权利要求4所述的一种自驱与外驱电路相结合的同步整流模块电源，其特征 在于：所述外驱电路还包括第一三极管（Q2)、第二三极管（Q3)和第六电阻（R6);所述第 一三极管（Q2)的基极与第二三极管（Q3)的基极相连，第一三极管（Q2)的发射极与第二三 极管（Q3)的集电极相连，第一三极管（Q2)的集电极经第六电阻（R6)与电源相连，第二三 极管（Q3)的发射极与第四二极管（D5)的阳极相连，第二三极管（Q3)的基极与第四二极管 (D5)的阴极相连，所述第三场效应管（Q7)的栅极与第一三极管（Q2)的发射极相连。
【文档编号】H02M7/217GK104158412SQ201410348973
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】李刚, 苏俊生, 田君龙 申请人:合肥华耀电子工业有限公司