用于同步整流管的驱动保护电路及直流变换器的制作方法

本发明属于电力电子变换器技术领域，尤其涉及一种用于同步整流管的驱动保护电路及直流变换器。

背景技术：

由于同步整流管是一种全控型半导体开关器件，为使其在开关变换器中像普通整流二极管一样开通和关断，提供满足一定时序关系的驱动信号是必要的，否则可能会导致输出短路或使其体内二极管导通，从而导致整流损耗增加及器件应力增大。因此，同步整流管的驱动电路应该同时考虑控制时序和驱动方式。同步整流管驱动信号的控制时序必须与开关变换器主功率开关的导通、断开协调配合，才能确保开关变换器正常、可靠工作，并取得较高的工作效率。

同步整流管的电压型自驱动方式可分为：副边绕组电压驱动、辅助绕组电压驱动、滤波电感耦合电压驱动、栅极电荷保持驱动方式。副边绕组电压自驱动方式电路的特点：驱动信号直接由变压器副边绕组提供，电路结构简单；变压器复位为零时，电流流经续流管的体二极管，电路损耗增加。辅助绕组电压自驱动方式电路的特点：只需改变辅助绕组的匝数，就可以有效地驱动不同阀值电压的同步整流管；变压器复位为零时，电流流经同步整流管的体二极管，电路损耗增加。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于同步整流管的驱动保护电路及直流变换器，实现同步整流管的快速关段以及当电路发生故障时，迅速关闭同步整流管驱动信号的功能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于同步整流管的驱动保护电路，其包括二极管，第一开关管及第二开关管，二极管正极连接于变压器副边绕组的同名端，二极管负极连接第一开关管的漏极，第一开关管的源极分别连接于同步整流管电路和第二开关管的漏极，第二开关管的源极连接变压器副边绕组的异名端及接地，第一开关管的栅极接收驱动开关管的第一驱动信号，第二开关管的栅极连接于变压器副边绕组的同名端。

在本发明的一实施例中，还包括第一保护电阻，第一保护电阻设置于二极管与第一开关管之间。

在本发明的一实施例中，还包括第二保护电阻，第二保护电阻设置于第一开关管与第二开关管之间。

在本发明的一实施例中，第一开光管为n沟道开关管，用于输出驱动同步整流电路的第二驱动信号。

在本发明的一实施例中，第二开光管为p沟道开关管。

本发明还提供了一种直流变换器，所述直流变换器包括上述任一的用于同步整流管的驱动保护电路。

本发明的用于同步整流管的驱动保护电路相对于现有技术的有益效果是：实现大占空比时同步整流管的快速关段以及当电路发生故障时，迅速关闭同步整流管驱动信号的功能。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明一实施例的具有用于同步整流管的驱动保护电路的直流变换器结构图。

图2为本发明一实施例的驱动原理波形图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

本发明为实现同步整流管的快速关段以及当电路发生故障时，迅速关闭同步整流管驱动信号的功能，所采取的技术方案是：

本发明的用于同步整流管的驱动保护电路，其包括二极管，第一开关管及第二开关管，二极管正极连接于变压器副边绕组的同名端，二极管负极连接第一开关管的漏极，第一开关管的源极分别连接于同步整流管电路和第二开关管的漏极，第二开关管的源极连接变压器副边绕组的异名端及接地，第一开关管的栅极接收驱动开关管的第一驱动信号，第二开关管的栅极连接于变压器副边绕组的同名端。

此外，本发明的用于同步整流管的驱动保护电路还可以包括第一保护电阻，第一保护电阻设置于二极管与第一开关管之间。

此外，本发明的用于同步整流管的驱动保护电路还可以包括第二保护电阻，第二保护电阻设置于第一开关管与第二开关管之间。

上述的第一开光管为n沟道开关管，用于输出驱动同步整流电路的第二驱动信号。上述的第二开关管为p沟道开关管。n沟道开关管串联在同步整流管的驱动回路里，p沟道开关管则与驱动回路并联。

本发明的用于同步整流管的驱动保护电路是在变压器副边增加一个辅助驱动绕组，从辅助绕组的一端得到正负交变的电压，当正电压到来时，通过导通n沟道开关管将该正电压作为驱动信号送给同步整流管；当负电压到来时，利用p沟道开关管的负压导通功能，迅速将同步整流管的驱动信号拉低，实现同步整流管的快速关段，减小导通损耗。另外，开关变换器正常工作情况下，n沟道开关管是常通的，一旦开关变换器输出发生短路、过流或过压等故障时，利用故障信号的“置低”功能立即关闭同步整流管的驱动信号，保护后级电路及负载。

如图1所示为本发明一实施例的用于同步整流管的驱动保护电路，其具体包括二极管d1、第一保护电阻r1、n沟道开关管n1、第二保护电阻r2、p沟道开关管p1。变压器副边驱动绕组a端连接二极管d1阳极、同时连接p沟道开关管p1的g端，二极管d1阴极连接第一保护电阻r1的一端，第一保护电阻r1的另一端连接n沟道开关管n1的d端，n沟道开关管n1的s端连接输出驱动信号1、同时连接第二保护电阻r2的一端，第二保护电阻r2的另一端连接p沟道开关管p1的d端，p沟道开关管p1的s端连接参考地、同时连接变压器副边驱动绕组b端。

本发明的用于同步整流管的驱动保护电路和直流变换器具体实施步骤如下：

工作状态1：开关变换器正常工作时，驱动信号2为高电平，变压器副边驱动绕组a、b两端产生正负交变的电压。当变压器副边驱动绕组a端为正电压时，电压脉冲经二极管d1、第一保护电阻r1、n沟道开关管n1后得到同步整流管的驱动信号1，驱动同步整流管导通；当变压器副边驱动绕组a端为负电压时，由于二极管d1的单向导通特性，负压被阻断，这时同步整流管断开，并且利用p沟道开关管p1的的负压驱动特性来使其导通，将驱动信号1迅速拉至参考地电位，实现同步整流管的快速关段，如图2所示。

工作状态2：开关变换器发生故障时，比如输出短路、过压或过流等故障，利用故障信号通常置低的原理将驱动信号2拉低，断开n沟道开关管n1，也就断开了同步整流管的驱动信号1，既保护了开关变换器本身也保护了负载及用电设备的安全。

本发明的用于同步整流管的驱动保护电路主要用于隔离的buck族变换器拓扑，如：buck变换器、正激变换器、半桥变换器、全桥变换器、推挽变换器等。

本发明的用于同步整流管的驱动保护电路及直流变换器相对于现有技术的有益效果是：实现大占空比时同步整流管的快速关段以及当电路发生故障时，迅速关闭同步整流管驱动信号的功能。

以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种用于同步整流管的驱动保护电路，属于电力电子变换器技术领域，其包括二极管，第一开关管及第二开关管，二极管正极连接于变压器副边绕组的同名端，二极管负极连接第一开关管的漏极，第一开关管的源极分别连接于同步整流管电路和第二开关管的漏极，第二开关管的源极连接变压器副边绕组的异名端及接地，第一开关管的栅极接收驱动开关管的第一驱动信号，第二开关管的栅极连接于变压器副边绕组的同名端。本发明的用于同步整流管的驱动保护电路相对于现有技术的有益效果是：实现大占空比时同步整流管的快速关段以及当电路发生故障时，迅速关闭同步整流管驱动信号的功能。

技术研发人员：周振军;吴锡渊;谢君甫
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所
技术研发日：2017.06.29
技术公布日：2017.09.08