一种开关电源的同步整流驱动电路及同步整流方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种开关电源的同步整流驱动电路及同步整流方法，特别适用在输入 电压范围宽，电源体积小、空载功耗小的开关电源应用领域。
【背景技术】
[0002] 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，低成本隔离 开关电源的需求也随之大幅增加。正向压降只有〇. 3V-0. 7V的肖特基二极管整流，大导通 损耗成为开关电源小型化的瓶颈。为了提高低电压、大电流开关电源的效率，输出整流都采 用了同步整流技术，现有技术中，普遍都是采用了两种驱动方式，变压器绕组自驱动和隔离 外驱动。
[0003] 图1示出了带变压器绕组自驱动电路图的反激同步整流拓扑，变压器同步整流驱 动电路由驱动绕组Nr、驱动电阻R1、下拉电阻R2、同步整流MOS管SR组成；同步整流MOS管 反偏，该电路的优点是电路简单，设计方便，因此在市场应用比较广泛。但是此电路的缺点 也比较多，如下。
[0004] 1、同步整流驱动波形有负电压，造成驱动损耗大。
[0005] 2、同步整流驱动波形负电压和开关电源的输入电压成正比，而一般MOS管的Vgs 电压只有±20V，所以在宽输入电压范围的开关电源就不能应用；而在模块电源应用领域 中输入电压范围就有2:1输入电压范围和4:1输入电压范围，此电路无法在4:1输入电压 范围应用。
[0006] 如图2所示为现有技术的另一种同步整流隔离驱动技术，其驱动信号来自原边开 关的驱动信号，经过同步原副边驱动电容、隔离变压器，提供给副边的同步整流MOS管，虽 然输入电压范围比较宽，驱动电平也没有负电压等优点，但是其采用了隔离变压器，增加了 电容的成本和体积，在小体积、高功率密度的模块电源里很难应用。
【发明内容】
[0007] 本发明的一个目的是提供一种开关电源的同步整流方法，本发明的同步整流方法 能克服上述缺点。
[0008] 本发明的第一个目的是通过以下技术方案实现的：
[0009] -种开关电源的同步整流方法，包括功率转换原边电路、功率转换副边电路、隔离 电容驱动电路，其实现同步整流的工作过程如下：
[0010] 所述功率转换原边电路，其主要功能是：在开关电源在工作期间，原边功率开关一 直工作在开关切换状态，变压器原边绕组将电能转换成磁能，原边功率开关的两边在开关 切换过程将产生一个脉冲电压。
[0011] 所述功率转换副边电路，其主要功能是：在开关电源在工作期间，接收来自功率转 换原边电路的磁能，转换成电能，并通过副边整流开关和副边滤波电容整流滤波，转换成输 出所需要的直流输出电平。
[0012] 所述的副边整流开关为一个有源开关，需要一个开关时序逻辑电平为其提供驱 动。
[0013] 所述的隔离电容驱动电路，其主要功能是：在开关电源的工作期间，接收来自原边 功率开关两端的脉冲电压，并将该脉冲电压通过电容串联分压后提供给所述的副边整流开 关做驱动；可以实现电路简单、体积小、驱动脉冲信号无负电压、可以适应很宽的输入电压 范围等优点；
[0014] 所述的电容串联分压，等效后电路如图4所示，原边功率开关产生的脉冲电压加 在隔尚电容、副边整流开关的结电容和共申旲Y电容上的串联回路上，在副边整流开关的结 电容上形成分压。
[0015] 在反激电源拓扑中，所述的副边整流开关结电容上的分压为副边整流开关的驱动 电压，副边整流开关驱动电压的大小为：
[0016]
【主权项】
1. 一种开关电源的同步整流方法，其特征在于：包括功率转换原边电路、功率转换副 边电路、隔离电容驱动电路，其实现同步整流的工作过程如下： 所述功率转换原边电路，其主要功能是；在开关电源在工作期间，原边功率开关一直工 作在开关切换状态，变压器原边绕组将电能转换成磁能，原边功率开关的两端在开关切换 过程将产生一个脉冲电压； 所述功率转换副边电路，其主要功能是；在开关电源在工作期间，接收来自功率转换原 边电路的磁能，转换成电能，并通过副边整流开关和副边滤波电容整流滤波，转换成输出所 需要的直流输出电平； 所述的隔离电容驱动电路，其主要功能是：在开关电源的工作期间，接收来自原边功率 开关两端的脉冲电压，并将该脉冲电压通过电容串联分压后提供给所述的副边整流开关做 驱动。
2. 根据权利要求1所述的一种开关电源的同步整流方法，其特征在于；所述的副边整 流开关为一个有源开关，需要一个开关时序逻辑电平为其提供驱动。
3. 根据权利要求1所述的一种开关电源的同步整流方法，其特征在于；所述的电容串 联分压是指；原边功率开关两端在开关切换过程将产生的脉冲电压，加在隔离电容、所述的 副边整流开关结电容、共模Y电容的串联回路上，在所述的副边整流开关结电容上形成串 联分压电压，作为副边整流开关的驱动电压。
4. 一种开关电源的同步整流驱动电路，包括反激功率转换原边电路1和功率转换副边 电路3,所述反激功率转换原边电路1将电能转化为磁能传输给所述功率转换副边电路3， 其特征在于；还包括隔离电容驱动电路2,反激功率转换原边电路1产生一个脉冲电压给所 述隔离电容驱动电路2,隔离电容驱动电路2将脉冲信号经过电容串联分压后提供给功率 转换副边电路3,作为功率转换副边电路3的驱动电压。
5. 根据权利要求4所述的一种开关电源的同步整流驱动电路，其特征在于：所述的隔 离电容驱动电路2包括了隔离电容、下拉电阻和共模Y电容；所述的隔离电容的一端连接到 开关MOS管的漏极，隔离电容的另一端连接到同步整流MOS管的栅极，所述下拉电阻的一端 连接到同步整流MOS管的栅极，所述下拉电阻的另一端连接到同步整流MOS管的源极；所述 共模Y电容的一端连接到输入负端，另一端连接到输出负端。
6. 根据权利要求5所述的一种开关电源的同步整流驱动电路，其特征在于：所述的隔 离电容驱动电路2还包括阻巧电阻和释放=极管，所述的阻巧电阻串联在所述的隔离电容 和所述的同步整流MOS管的栅极之间，所述的释放S极管的基极连接在所述的阻巧电阻的 一端，所述的释放=极管的发射极连接在所述的阻巧电阻的另一端，所述的释放=极管的 集电极连接在输出电压的负端。
7. 根据权利要求6所述的一种开关电源的同步整流驱动电路，其特征在于：所述的释 放S极管为PNP S极管。
【专利摘要】本发明公开了一种开关电源的同步整流驱动电路及同步整流方法，特别是一种反激拓扑的同步整流驱动电路及同步整流方法。反激拓扑开关电源的开关管漏极-源极Vds电压，经过隔离驱动电容传输到开关电源的副边，经过隔离驱动电容、同步整流MOS的栅极-源极G-S结电容和共模Y电容分压，分压后形成的Vgs电压提供给同步整流MOS管做驱动。本发明的同步整流驱动电路应用在开关电源中具有电路简单、成本低、体积小，驱动脉冲信号无负电压，适应开关电源输入电压范围宽等优点。
【IPC分类】H02M7-155
【公开号】CN104539177
【申请号】CN201410763437
【发明人】李绍兵
【申请人】广州金升阳科技有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月12日