专利名称：可改善同步整流效益的电源供应器电路结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电源供应器电路结构领域技木，尤其是指ー种可改善同步整流效益的电源供应器电路结构。
背景技术：
在开关式电源供应器设计里为了解决不论是因提升电源的转换效率所面临的设计极限问题，或者因提升输出功率却面临到零件温度过高，导致电源供应器发生质量与信赖度下降问题，除了使用不同的设计拓扑(Topology )タト，仍须选择规格较大的零件或辅助电路进行转换效率的提升与零件的降温，但是大部份设计在成本増加后仍会因电路本身的障碍以致无法达到最佳的效率改善与成本比，也就是说增加了电路成本后，仍无法达到最佳的电源效率改善。开关式电源中常用的设计拓扑有反激式与正激式，在正激式设计里另外延伸出单晶正激、双晶正激、半桥式与全桥式等电路，它们具有共同的线路架构是在变压器与输出方式，如图I所，其展示最基本电路，说明变压器Tl的次极部份或称输出部份与整流的关系，其中二极管Dl与ニ极管D2便是使用于该电路中的两个重要零件，但在电源工作吋，这两个零件所产生的功率消耗甚剧，使得温度偏高，因此在设计时大多选择大电流规格的肖特基ニ极管来降低其功率损耗，以连带降低其所产生的温度问题，其原因说明如图I中标示的a点，该a点处电压波形图9的a时序所示，在A时段里变压器Tl输出之电压大于0V,或说电压相对大于图I所示的接地处(图9中a时序中标为+Vl者),在此时段里就有电流由变压器Tl流出，此电流会流经ニ极管D1、扼流圈LI与电容Cl后回到变压器Tl的另一端，此电流于此际是不会流经ニ极管D2，其电流的波形图9的e时序所示。在B、C两时段中，变压器Tl的输出电压因相对于地处于负电压(-V1)或者相等电位(0V)，变压器Tl不再输出电流，此时段将由扼流圈LI释放出电流，其路径是经过电容Cl、ニ极管D2后再回到扼流圈LI的另一端，此电流于是不会流经ニ极管D1，其电流波形如图9的时序f所示。电流不论是由变压器Tl流出或者由扼流圈LI流出，在经过ニ极管吋，会因ニ极管本身所具有的顺向电压降(Vf)的电气特性下而产生功率消耗，同时产生温度，所以功率损耗是在流过电流乘以Vf的关系下，设计时会选择大规格的ニ极管，以降低Vf值，进而降低功率消耗，減少温升问题。但是，这种方法使用于大电流输出的情况下，即使再加大ニ极管电流规格或并联多颗ニ极管吋，此除让设计成本更加变大外，也无助于效率的改善，同时生产组装也发生困难，最终甚至于无合适的大电流规格ニ极管可供使用，于此情况下设计多会采用同步整流的方式来解决问题。所谓同步整流就是使用金氧半场效晶体管(MOSFET)来取代ニ极管，其主要是利用金氧半场效晶体管(MOSFET)在导通时具有极小的导通内阻Rds(on)的特性，在流经金氧半场效晶体管(MOSFET)的电流与Rds (on)相乘积所产生的电压差小于ニ极管Vf的特点下进行降低功率损耗与温度。[0006]金氧半场效晶体管(MOSFET)是三极管型式的零件，它需要额外的电压来完成控制它的导通与否，除了用其它电路如IC电路进行提供控制电压外，自激式同步整流如图2所示，是ー种最便宜而且容易实施的方法，图9中的时序b和时序c表示出因变压器Tl极性关系所产生的电压让图2中的2个金氧半场效晶体管(MOSFET)在不同时间中导通，就如同图I的ニ极管处于不同时间里导通的情况一祥。自激式同步整流虽然改善了ニ极管整流的极限问题，但仍无法发挥到最佳的设计要求，尤其是图2中的金氧半场效晶体管Q2，它会产生额外的功率损耗，使得金氧半场效晶体管Q2的温度比金氧半场效晶体管Ql的温度高出甚多，其原因是如图9的时序c所示，在C时段中，这时的控制电压无法使金氧半场效晶体管Q2维持导通，扼流圈LI所输出的电流便会流经金氧半场效晶体管(MOSFET)的内藏ニ极管(此ニ极管是金氧半场效晶体管(MOSFET)制造时便具有的特性)，此内藏ニ极管的Vf值比肖特基ニ极管的Vf值大到2 3倍，因此让金氧半场效晶体管Q2的功率损耗额外大增，金氧半场效晶体管Q2的温度相对变高，尤其是开关式电源供应器在往更大输出功率设计时，温升与效率的问题更 加恶化；为解决此问题大都会采用并联ー个或数个金氧半场效晶体管(MOSFET)的方式(如图3所示的金氧半场效晶体管Q3)，或并联ー个大规格的肖特基ニ极管(如图4所示的ニ极管D3)，但这些方法的实施都会让成本增加甚多。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供ー种可改善同步整流效益的电源供应器电路结构，其能有效解决现有之电源供应器电路功率消耗与温升不能得到有效改善并且成本増加的问题。为实现上述目的，本实用新型采用如下之技术方案ー种可改善同步整流效益的电源供应器电路结构，包括有变压器Tl、金氧半场效晶体管Q1、金氧半场效晶体管Q2、金氧半场效晶体管Q5、金氧半场效晶体管Q6、扼流圈LI和电容Cl ;该金氧半场效晶体管Q5和金氧半场效晶体管Q6分别与变压器Tl之初级线圈的两端连接；该金氧半场效晶体管Ql与金氧半场效晶体管Q2连接，且该金氧半场效晶体管Ql和金氧半场效晶体管Q2分别与变压器Tl之次级线圈的两端连接；该扼流圈LI与电容Cl串联后再与金氧半场效晶体管Q2并联连接，电容Cl接地，且该扼流圈LI与电容Cl之间形成有电压输出端，该金氧半场效晶体管Ql与变压器Tl之间或者金氧半场效晶体管Q2与变压器Tl之间连接有充电电路。作为ー种优选方案，所述变压器Tl的次级线圈具有第一端和第二端，该次级线圈上位于第一端和第二端之间设置有第一接点和第二接点，该第一接点和第二接点将次级线圈分成三段，该金氧半场效晶体管Ql的栅极通过电阻Rl连接次级线圈的第一端，金氧半场效晶体管Ql的源极连接第一接点，金氧半场效晶体管Ql的漏极连接金氧半场效晶体管Q2的漏扱，该金氧半场效晶体管Q2的源极连接次级线圈的第二接点。作为ー种优选方案，所述充电电路连接于金氧半场效晶体管Q2与变压器Tl之间，该充电电路包括有电容C2、电阻R2、ニ极管D4和电阻R3 ;该电容C2的一端及电阻R2的一端连接次级线圈的第二端，电容C2的另一端、电阻R2的另一端以及电阻R3的一端连接金氧半场效晶体管Q2的栅极，该电阻R3的另一端连接ニ极管D4的输出端，该ニ极管D4的输入端连接第二接点。作为ー种优选方案，所述充电电路连接于金氧半场效晶体管Q2与变压器Tl之间，该充电电路包括有电容C2、电容C3、电阻R2、ニ极管D4和ニ极管D6 ;该电容C2的一端、电阻R2的一端以及ニ极管D6的输入端均连接次级线圈的第二端，电容C2的另一端、电阻R2的另一端以及ニ极管D4的输出端均连接金氧半场效晶体管Q2的栅极，该ニ极管D4的输入端以及ニ极管D6的输出端均与电容C3的一端连接，电容C3的另一端连接次级线圈的第二接点。作为ー种优选方案，所述变压器Tl的次级线圈具有第一端和第二端，该金氧半场效晶体管Ql的栅极通过电阻Rl连接次级线圈的第一端，金氧半场效晶体管Ql的源极连接次级线圈的第二端，金氧半场效晶体管Ql的漏极连接金氧半场效晶体管Q2的源扱，该金氧半场效晶体管Q2的漏极连接次级线圈的第一端；该充电电路包括有电容C2、电阻R3、电阻R2和ニ极管Dl ;该电容C2的一端以及电阻R3的一端均连接次级线圈的第二端，电容C2的 另一端、电阻R3的另一端以及电阻R2的一端均连接金氧半场效晶体管Q2的栅极，该电阻R2的另一端连接ニ极管Dl的输出端，该ニ极管Dl的输入端连接次级线圈的第一端。本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知一、通过设置有充电电路，利用充电电路产生一个电压，再利用电压迭加原理，把金氧半场效晶体管的控制电压提升至金氧半场效晶体管最佳导通的位准之上，以完全流经金氧半场效晶体管内部，而运用金氧半场效晶体管低Rds(on)的特点来降低功率损耗与温度，使得同步整理效益大大改善，同时也在不增加成本的前提下提升电源供应器的工作效率。ニ、通过设置有电阻R3和电阻R2，电阻R3和电阻R2的数值决定了充电电路之预充电压的电压值，可根据实际情况而设定电阻R3和电阻R2的数值，从而増加了设计的灵活性。为更清楚地阐述本实用新型的结构特征和功效，
以下结合附图与具体实施例来对本实用新型进行详细说明。
图I是传统之第一种电源供应器的电路结构示意图；图2是传统之第二种电源供应器的电路结构示意图；图3是传统之第三种电源供应器的电路结构示意图；图4是传统之第四种电源供应器的电路结构示意图；图5是本实用新型之第一较佳实施例的结构示意图；图6是图5的局部示意图；图7是本实用新型之第二较佳实施例的局部示意图；图8是本实用新型之第三较佳实施例的结构示意图；图9是本实用新型各实施例的时序对比图。
具体实施方式
[0028]请參照图5至图6所示，其显示出了本实用新型之第一较佳实施例的具体结构，包括有变压器Tl、金氧半场效晶体管Q1、金氧半场效晶体管Q2、金氧半场效晶体管Q5、金氧半场效晶体管Q6、扼流圈LI和电容Cl。其中，该金氧半场效晶体管Q5和金氧半场效晶体管Q6分别与变压器Tl之初级线圈的两端连接；该金氧半场效晶体管Ql与金氧半场效晶体管Q2连接，且该金氧半场效晶体管Ql和金氧半场效晶体管Q2分别与变压器Tl之次级线圈的两端连接；该扼流圈LI与电容Cl串联后再与金氧半场效晶体管Q2并联连接，电容Cl接地，且该扼流圈LI与电容Cl之间形成有电压输出端，该金氧半场效晶体管Ql与变压器Tl之间或者金氧半场效晶体管Q2与变压器Tl之间连接有充电电路。在本实施例中，如图5和图6所示，该变压器Tl的次级线圈具有第一端和第二端，该次级线圈上位于第一端和第二端之间设置有第一接点和第二接点，该第一接点和第二接点将次级线圈分成三段，该金氧半场效晶体管Ql的栅极通过电阻Rl连接次级线圈的第一端，金氧半场效晶体管Ql的源极连接第一接点，金氧半场效晶体管Ql的漏极连接金氧半场·效晶体管Q2的漏扱，该金氧半场效晶体管Q2的源极连接次级线圈的第二接点；并且，该充电电路连接于金氧半场效晶体管Q2与变压器Tl之间，该充电电路包括有电容C2、电阻R2、ニ极管D4和电阻R3 ;该电容C2的一端及电阻R2的一端连接次级线圈的第二端，电容C2的另一端、电阻R2的另一端以及电阻R3的一端连接金氧半场效晶体管Q2的栅极，该电阻R3的另一端连接ニ极管D4的输出端，该ニ极管D4的输入端连接第二接点。本实施例的工作原理是如图9的时序c所示，当电压比OV低时，利用图5中的接地点电压经ニ极管D4、电阻R3对电容C2进行充电，以产生一个电压Ne，再利用电压迭加原理，将图9的时序c的电压位准全部提升ー个Vc值如图9的时序d所示，以此可以使B、C时段的电流因金氧半场效晶体管Q2都处于导通状态下完全流经金氧半场效晶体管Q2内部，进而运用金氧半场效晶体管Q2低Rds (on)的特点来降低功率损耗与温度，同时也在不增加成本的前提下提升电源供应器的工作效率；上述的充电电路同样可设置于金氧半场效晶体管Ql与变压器Tl之间以降低金氧半场效晶体管Ql的功率消耗。请參照图7所示，其显示出了本实用新型之第二较佳实施例的具体结构，本实施例的具体结构与前述第一实施例的具体结构基本相同，该充电电路均连接于金氧半场效晶体管Q2与变压器Tl之间，其所不同的是在本实施例中，该充电电路包括有电容C2、电容C3、电阻R2、ニ极管D4和ニ极管D6 ;该电容C2的一端、电阻R2的一端以及ニ极管D6的输入端均连接次级线圈的第二端，电容C2的另一端、电阻R2的另一端以及ニ极管D4的输出端均连接金氧半场效晶体管Q2的栅极，该ニ极管D4的输入端以及ニ极管D6的输出端均与电容C3的一端连接，电容C3的另一端连接次级线圈的第二接点。本实施例的工作原理与前述第一实施例的工作原理相同，在此对本实施例的工作原理不作详细叙述。请參照图8所示，其显示出了本实用新型之第二较佳实施例的具体结构，本实施例的具体结构与前述第一实施例的具体结构基本相同，其所不同的是在本实施例中，该变压器Tl的次级线圈具有第一端和第二端，该金氧半场效晶体管Ql的栅极通过电阻Rl连接次级线圈的第一端，金氧半场效晶体管Ql的源极连接次级线圈的第二端，金氧半场效晶体管Ql的漏极连接金氧半场效晶体管Q2的源极，该金氧半场效晶体管Q2的漏极连接次级线圈的第一端；该充电电路包括有电容C2、电阻R3、电阻R2和ニ极管Dl ;该电容C2的一端以及电阻R3的一端均连接次级线圈的第二端，电容C2的另ー端、电阻R3的另一端以及电阻R2的一端均连接金氧半场效晶体管Q2的栅极，该电阻R2的另一端连接ニ极管Dl的输出端，该ニ极管Dl的输入端连接次级线圈的第一端。本实用新型的设计重点在干首先，通过设置有充电电路，利用充电电路产生一个电压，再利用电压迭加原理，把金氧半场效晶体管的控制电压提升至金氧半场效晶体管最佳导通的位准之上，以完全流经金氧半场效晶体管内部，而运用金氧半场效晶体管低Rds (on)的特点来降低功率损耗与温度，使得同步整理效益大大改善，同时也在不增加成本的前提下提升电源供应器的工作效率。其次，通过设置有电阻R3和电阻R2，电阻R3和电阻R2的数值决定了充电电路之预充电压的电压值，可根据实际情况而设定电阻R3和电阻R2的数值，从而増加了设计的灵活性。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作 任何限制，故凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.ー种可改善同步整流效益的电源供应器电路结构，包括有变压器Tl、金氧半场效晶体管Q1、金氧半场效晶体管Q2、金氧半场效晶体管Q5、金氧半场效晶体管Q6、扼流圈LI和电容Cl ;该金氧半场效晶体管Q5和金氧半场效晶体管Q6分别与变压器Tl之初级线圈的两端连接；该金氧半场效晶体管Ql与金氧半场效晶体管Q2连接，且该金氧半场效晶体管Ql和金氧半场效晶体管Q2分别与变压器Tl之次级线圈的两端连接；该扼流圈LI与电容Cl串联后再与金氧半场效晶体管Q2并联连接，电容Cl接地，且该扼流圈LI与电容Cl之间形成有电压输出端，其特征在干该金氧半场效晶体管Ql与变压器Tl之间或者金氧半场效晶体管Q2与变压器Tl之间连接有充电电路。
2.根据权利要求I所述的可改善同步整流效益的电源供应器电路结构，其特征在于所述变压器Tl的次级线圈具有第一端和第二端，该次级线圈上位于第一端和第二端之间设置有第一接点和第二接点，该第一接点和第二接点将次级线圈分成三段，该金氧半场效晶体管Ql的栅极通过电阻Rl连接次级线圈的第一端，金氧半场效晶体管Ql的源极连接第一接点，金氧半场效晶体管Ql的漏极连接金氧半场效晶体管Q2的漏扱，该金氧半场效晶体管Q2的源极连接次级线圈的第二接点。
3.根据权利要求2所述的可改善同步整流效益的电源供应器电路结构，其特征在于所述充电电路连接于金氧半场效晶体管Q2与变压器Tl之间，该充电电路包括有电容C2、电阻R2、ニ极管D4和电阻R3 ;该电容C2的一端及电阻R2的一端连接次级线圈的第二端，电容C2的另一端、电阻R2的另一端以及电阻R3的一端连接金氧半场效晶体管Q2的栅极，该电阻R3的另一端连接ニ极管D4的输出端，该ニ极管D4的输入端连接第二接点。
4.根据权利要求2所述的可改善同步整流效益的电源供应器电路结构，其特征在于所述充电电路连接于金氧半场效晶体管Q2与变压器Tl之间，该充电电路包括有电容C2、电容C3、电阻R2、ニ极管D4和ニ极管D6 ;该电容C2的一端、电阻R2的一端以及ニ极管D6的输入端均连接次级线圈的第二端，电容C2的另一端、电阻R2的另一端以及ニ极管D4的输出端均连接金氧半场效晶体管Q2的栅极，该ニ极管D4的输入端以及ニ极管D6的输出端均与电容C3的一端连接，电容C3的另一端连接次级线圈的第二接点。
5.根据权利要求I所述的可改善同步整流效益的电源供应器电路结构，其特征在于所述变压器Tl的次级线圈具有第一端和第二端，该金氧半场效晶体管Ql的栅极通过电阻Rl连接次级线圈的第一端，金氧半场效晶体管Ql的源极连接次级线圈的第二端，金氧半场效晶体管Ql的漏极连接金氧半场效晶体管Q2的源扱，该金氧半场效晶体管Q2的漏极连接次级线圈的第一端；该充电电路包括有电容C2、电阻R3、电阻R2和ニ极管Dl ;该电容C2的一端以及电阻R3的一端均连接次级线圈的第二端，电容C2的另一端、电阻R3的另一端以及电阻R2的一端均连接金氧半场效晶体管Q2的栅极，该电阻R2的另一端连接ニ极管Dl的输出端，该ニ极管Dl的输入端连接次级线圈的第一端。
专利摘要本实用新型公开一种可改善同步整流效益的电源供应器电路结构，包括有变压器T1、金氧半场效晶体管Q1、金氧半场效晶体管Q2、金氧半场效晶体管Q5、金氧半场效晶体管Q6、扼流圈L1和电容C1；该金氧半场效晶体管Q1与变压器T1之间或者金氧半场效晶体管Q2与变压器T1之间连接有充电电路；藉此，通过设置有充电电路，利用充电电路产生一个电压，再利用电压迭加原理，把金氧半场效晶体管的控制电压提升至金氧半场效晶体管最佳导通的位准之上，以完全流经金氧半场效晶体管内部，而运用金氧半场效晶体管低Rds(on)的特点来降低功率损耗与温度,使得同步整理效益大大改善，同时也在不增加成本的前提下提升电源供应器的工作效率。
文档编号H02M7/12GK202652093SQ20122024440
公开日2013年1月2日 申请日期2012年5月28日 优先权日2012年5月28日
发明者陈锡鸿, 曾奎书 申请人:曾奎书