专利名称：低压dc/dc模块同步整流驱动电路及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种驱动电路，特别涉及一种低压DC/DC模块同步整流驱动电路及其驱动方法。低压DC/DC模块输出电压比较低，采用自驱同步整流技术时，为保证副边功率管、整流管完全导通，必须增加绕组以提高正向驱动电压。现有电路基本都是直接驱动，这样驱动波形为正负半周交替的双向驱动信号，驱动损耗比较大。
图1所示为低压正激同步整流电路采用直接自驱方案的示意图。在大电流模块的应用中，模块副边一般采用多个MOS管并联使用的方案，MOS管的驱动损耗占模块总损耗相当大一部分，降低驱动损耗可以明显地提高整个模块的工作效率。在低压模块中，副边MOS管一般直接用变压器绕组驱动，驱动信号为双向信号，这样总会有半个周期〔正半周期或负半周期〕的驱动信号做无用功，产生很大的损耗。本发明的目的在于提供一种可把双向驱动信号中无用的负半周削去的低压DC/DC模块同步整流驱动电路及其驱动方法，降低驱动损耗。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种低压DC/DC模块同步整流驱动电路，包括二极管和开关管；所述二极管的正极与开关管的栅极相连后与双向驱动信号的一端相连，其负极与开关管的源极相连后作为正极，与负载的一端相连；所述开关管的漏极与双向驱动信号的另一端相连，同时作为负极与负载的另一端相连。
所述开关管是PMOS功率场效应管。
所述开关管是P沟道IGBT。
本发明还提供了另一种低压DC/DC模块同步整流驱动电路，包括二极管和开关管；所述二极管的负极与开关管的栅极相连后与双向驱动信号的一端相连，其正极与开关管的源极相连后作为正极，与负载的一端相连；所述开关管的漏极与双向驱动信号的另一端相连，同时作为负极与负载的另一端相连。
所述开关管是NMOS功率场效应管。
所述开关管是N沟道IGBT。
本发明还提供了一种低压DC/DC模块同步整流驱动电路的驱动方法，所述驱动电路包括二极管和P沟道开关管；所述二极管的正极与开关管的栅极相连后与双向驱动信号的一端相连，其负极与开关管的源极相连后作为正极，与负载的栅极偶合；所述开关管的漏极与双向驱动信号的另一端相连，同时作为负极与负载的源极偶合；驱动方法是当双向驱动信号为正时，开关管关断，双向驱动信号通过所述二极管直接加在负载的栅极上，使负载导通；当双向驱动信号为负时，所述二极管截止，负电压加在开关管的栅极上，使其导通，此时负载的栅极电压被钳位到地。
本发明还提供了另一种低压DC/DC模块同步整流驱动电路的驱动方法，所述驱动电路包括二极管和N沟道开关管；所述二极管的负极与开关管的栅极相连后与双向驱动信号的一端相连，其正极与开关管的源极相连后作为正极，与负载的栅极偶合；所述开关管的漏极与双向驱动信号的另一端相连，同时作为负极与负载的源极偶合；驱动方法是当双向驱动信号为负时，开关管关断，双向驱动信号通过所述二极管直接加在负载的栅极上，使负载导通；当双向驱动信号为正时，所述二极管截止，正电压加在开关管的栅极上，使其导通，此时负载的栅极电压被钳位到地。
本发明的有益效果是①可以大大降低驱动损耗，提高整个模块的效率。②应用范围广，可普遍应用于驱动信号为正负半周的情况。图1是现有技术中低压正激同步整流电路直接自驱动电路的电路结构原理图。
图2是双向驱动信号的波形图。
图3是本发明电路的电路结构原理图。
图4是双向驱动信号经图3电路整型后的波形图。
图5是本发明电路的另一种电路结构原理图。
图6是双向驱动信号经图5电路整型后的波形图。
图7是本发明电路应用于反激电路副边同步整流管双向自驱信号的整型的电路结构原理图。
图8是本发明电路应用于正激电路副边同步整流管双向自驱信号的整型的电路结构原理图。
图9是本发明电路应用于正激电路副边续流管双向自驱信号的整型的电路结构原理图。下面根据附图和本发明的较佳实施例对本发明作进一步地阐述。
本发明针对正电压驱动和负电压驱动这两种电压型开关管，提供了两种简单的整型电路，使双向驱动信号分别变成正电压和负电压单向驱动信号，降低了整个电路的驱动损耗。下面以双向驱动信号为方波信号为例(如图2所示)对本分明作进一步地阐述。
图3所示驱动电路适用于目标功率管为正电压驱动型电压型开关管的驱动，包括一个肖特基二极管D和一个开关管K。所述开关管K采用小功率PMOS功率场效应管。二极管D的正极与开关管K的栅极相连后与双向驱动信号的一端相连，其负极与开关管K的源极相连后作为正极，与负载的一端相连。开关管K的漏极与双向驱动信号的另一端相连并接地，同时作为负极与负载的另一端相连。如上所述，负载为N沟道MOS管、N型IGBT等正电压驱动型电压型开关管。
其工作原理为当双向驱动信号为正时，PMOS功率场效应管K关断，双向驱动信号通过肖特基二极管D直接加在目标功率管的栅极上，使目标功率管导通。当双向驱动信号为负时，肖特基二极管D截止，负电压加在PMOS功率场效应管K的栅极上，使其导通。由于PMOS功率场效应管K的源极接目标功率管的栅极，其漏极接地，则PMOS功率场效应管K导通后，目标功率管的栅极电压就被钳位到地。
这样，从目标功率管的栅极看，双向驱动信号由原来的双向信号整型变成了单向驱动信号，如图4所示。从整个电路看来，双向驱动信号的负半周信号只加在了小功率PMOS功率场效应管K的栅极上，由于小功率PMOS功率场效应管K开通所需栅极电荷Qg很少，因此驱动损耗很小，而目标功率管都采用大功率的管子，所需栅极电荷Qg都很大，如果无用的负半周信号加在上面，将产生很大损耗。这就是本发明所述驱动电路能大大降低驱动损耗、提高模块效率的原因假设双向驱动信号幅值为Vg，开关频率为fs，目标功率管的输入电容为C，则整型前的驱动损耗为Ps=12C(2Vg)2fs=2CVg2fs]]>整型后，双向驱动信号的负半周被削掉，驱动损耗变为Ps=12CVg2fs]]>如果忽略小功率开关管K的损耗，则整个电路的驱动损耗只有原来的25％，大大降低了驱动损耗。
图3电路中的开关管K也可以采用P型IGBT。该替换电路的工作原理和产生的技术效果与图3所示电路完全相同。
图5所示驱动电路适用于目标功率管为负电压驱动型电压型开关管的驱动，包括肖特基二极管D和开关管K。所述开关管K采用小功率NMOS功率场效应管。二极管D的负极与开关管K的栅极相连后与双向驱动信号的一端相连，其正极与开关管K的源极相连后作为正极，与负载的一端相连。开关管K的漏极与双向驱动信号的另一端相连并接地，同时作为负极与负载的另一端相连。如上所述，负载为P沟道MOS管、P型IGBT等正电压驱动型电压型开关管。
其工作原理为当双向驱动信号为负时，开关管K关断，双向驱动信号通过肖特基二极管D直接加在目标功率管的栅极上，使目标功率管导通。当双向驱动信号为正时，二极管D截止，正电压加在开关管K的栅极上，使其导通。由于NMOS功率场效应管K的源极接目标功率管的栅极，其漏极接地，则NMOS功率场效应管K导通后，目标功率管的栅极电压被钳位到地。从目标功率管的栅极看，双向驱动信号由原来的双向信号整型变成了负向的单向驱动信号，如图6所示。
同上，图5电路中的开关管K也可以采用N型IGBT。该替换电路的工作原理和产生的技术效果与图5所示电路完全相同。
在低压DC/DC模块采用自驱方式的同步整流技术中，由于变压器二次侧的输出电压比较低，不能直接驱动同步整流管，必须增加驱动绕组以提高驱动电压，这样同步整流管的驱动信号不可避免地成为双向驱动信号。因此本发明的同步整流驱动电路具有重要的实践意义。
本发明在低压DC/DC模块的典型应用包括一、反激电路副边同步整流管双向自驱信号的整型，如图7所示。
二、正激电路副边同步整流管双向自驱信号的整型，如图8所示。
三、正激电路副边续流管双向自驱信号的整型，如图9所示。
综上所述，本发明驱动电路应用范围广，可普遍应用于驱动信号为正负半周的情况。
图3、图5、图7、图8和图9中，开关管K上均并联一二极管或稳压管，所述二极管或稳压管可以是外接的，也可以是关管体K内的寄生的二极管或稳压管。
权利要求
1.一种低压DC/DC模块同步整流驱动电路，其特征在于包括二极管(D)和开关管(K)；所述二极管(D)的正极与开关管(K)的栅极相连后与双向驱动信号的一端相连，其负极与开关管(K)的源极相连后作为正极，与负载的一端相连；所述开关管(K)的漏极与双向驱动信号的另一端相连，同时作为负极与负载的另一端相连。
2.根据权利要求1所述的低压DC/DC模块同步整流驱动电路，其特征在于所述开关管(K)是PMOS功率场效应管。
3.根据权利要求1所述的低压DC/DC模块同步整流驱动电路，其特征在于所述开关管(K)是P沟道IGBT。
4.一种低压DC/DC模块同步整流驱动电路，其特征在于包括二极管(D)和开关管(K)；所述二极管(D)的负极与开关管(K)的栅极相连后与双向驱动信号的一端相连，其正极与开关管(K)的源极相连后作为正极，与负载的一端相连；所述开关管(K)的漏极与双向驱动信号的另一端相连，同时作为负极与负载的另一端相连。
5.根据权利要求4所述的低压DC/DC模块同步整流驱动电路，其特征在于所述开关管(K)是NMOS功率场效应管。
6.根据权利要求4所述的低压DC/DC模块同步整流驱动电路，其特征在于所述开关管(K)是N沟道IGBT。
7.一种低压DC/DC模块同步整流驱动电路的驱动方法，所述驱动电路包括二极管(D)和P沟道开关管(K)；所述二极管(D)的正极与开关管(K)的栅极相连后与双向驱动信号的一端相连，其负极与开关管(K)的源极相连后作为正极，与负载的栅极偶合；所述开关管(K)的漏极与双向驱动信号的另一端相连，同时作为负极与负载的源极偶合；其特征在于当双向驱动信号为正时，开关管(K)关断，双向驱动信号通过所述二极管(D)直接加在负载的栅极上，使负载导通；当双向驱动信号为负时，所述二极管(D)截止，负电压加在开关管(K)的栅极上，使其导通，此时负载的栅极电压被钳位到地。
8.一种低压DC/DC模块同步整流驱动电路的驱动方法，所述驱动电路包括二极管(D)和N沟道开关管(K)；所述二极管(D)的负极与开关管(K)的栅极相连后与双向驱动信号的一端相连，其正极与开关管(K)的源极相连后作为正极，与负载的栅极偶合；所述开关管(K)的漏极与双向驱动信号的另一端相连，同时作为负极与负载的源极偶合；其特征在于当双向驱动信号为负时，开关管(K)关断，双向驱动信号通过所述二极管(D)直接加在负载的栅极上，使负载导通；当双向驱动信号为正时，所述二极管(D)截止，正电压加在开关管(K)的栅极上，使其导通，此时负载的栅极电压被钳位到地。
全文摘要
本发明涉及一种驱动电路，特别涉及一种低压DC/DC模块同步整流驱动电路及其驱动方法。一种低压DC/DC模块同步整流驱动电路，包括二极管和开关管；所述二极管的正极与开关管的栅极相连后与双向驱动信号的一端相连，其负极与开关管的源极相连后作为正极，与负载的一端相连；所述开关管的漏极与双向驱动信号的另一端相连，同时作为负极与负载的另一端相连。本发明的有益效果是①可以大大降低驱动损耗，提高整个模块的效率。②应用范围广，可普遍应用于驱动信号为正负半周的情况。
文档编号H02M7/12GK1688094SQ20051003487
公开日2005年10月26日 申请日期2005年5月23日 优先权日2005年5月23日
发明者张玉明 申请人:艾默生网络能源有限公司