一种自驱动同步整流电路的制作方法

本实用新型涉及电源电路技术领域，尤其是指一种自驱动同步整流电路。

背景技术：

随着系统性能的不断提高，对电源的效率、体积及性能提出了更高要求。设计合理的LLC 变换器基本上可以实现全范围负载下原边MOSFET 始终工作在ZVS 开通状态，提高了系统效率。同时，副边同步整流技术的引入，亦大大减少了系统次级整流侧的通态损耗，使得LLC 同步整流拓扑在中大功率领域的应用越来越广泛。

目前LLC 同步整流控制大多由硬件电路完成，一般有以下两种：1、电压检测控制方式：即通过辅助电路或者专用控制芯片检测同步整流管漏源极之间的电压来控制驱动信号。当漏极与源极电压达到某一阈值时，判断为同步整流MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor， 金氧半场效晶体管，以下简称场效应管）的体二极管导通，亦负载电流建立，继而开通MOSFET 以降低损耗；否则关断MOSFET。但一方面，由于受PCB 走线及器件寄生参数的影响，在MOSFET 开通或关断的时刻，其漏源极电压会发生振铃，过于灵敏的检测阈值将会导致MOSFET 在此时反复开通关断，严重时带来可靠性问题；但，反之则会导致MOSFET 开通时间过短，大大降低了同步整流的优势；另一方面，由于同步整流MOSFET 封装的影响，其漏源极的引线电感的存在，将导致漏源极的电压相位超前于漏源极电流（即负载电流），使得同步整流MOSFET 过早关断，无法实现最优的同步整流控制。

2、电流检测控制方式：即通过检测负载电流来提供驱动信号的方法。通常有两种方案，一种检测副边电流，需要两路电流检测电路；另一种检测原边电流，只需要一路电流检测电路，但原边边电流既包含负载电流又包含变压器励磁电流，需要采取方法将励磁电流独立出来。基于电流检测的控制方式能够准确控制同步整流管的开通与关断，实现同步整流驱动与负载电流基本同步，但都需要增加额外的电流检测器件，增加了系统的复杂性和成本。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种无需复杂的逻辑控制电路,即能够实现同步整流管的自驱动功能的同步整流电路。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种自驱动同步整流电路，包括EMI滤波电路、与EMI滤波电路连接的开关电源控制电路以及谐振电路，所述谐振电路包括初级谐振电路、次级谐振电路及变压器T400，该初级谐振电路与T400的初级端连接，次级谐振电路与变压器T400的次级端连接，次级谐振电路包括寄生二极管Q202和寄生二极管Q203，寄生二极管Q202的D级和寄生二极管Q203的D级与变压器T400的第15端连接，寄生二极管Q202的S级和寄生二极管Q203的S级均接地，寄生二极管Q202的G级串联电阻R207后接地，寄生二极管Q203的G级和S级与电阻R207的两端连接。

优选的，所述次级谐振电路包括寄生二极管Q200和寄生二极管Q201，寄生二极管Q200的S极和寄生二极管Q201的S极连接后接地，寄生二极管Q200的G极和寄生二极管Q201的G极连接后先串联电阻R202再与变压器T400的第15端连接，寄生二极管Q200的D极和寄生二极管Q201的D极连接后与变压器T400的第11端连接。

优选的，所述电阻R202并联有电阻R203，电阻R202与变压器T400的第15端之间连接有电容C202，该电容C202并联有电容C203。

优选的，所述寄生二极管Q202的D级和寄生二极管Q203的D级连接后依次串联电容C206和电阻R209后接地。

优选的，所述初级谐振电路包括恒流驱动器U400、寄生二极管Q403、寄生二极管Q404、三极管Q400和三极管Q401，寄生二极管Q403的G极串联电阻R409后与恒流驱动器U400的HVG极连接，三极管Q400的E极与寄生二极管Q403的G极连接，三极管Q400的B极串联电阻R417后与恒流驱动器U400的HVG极连接，三极管Q400的C极依次串联电阻R420和电阻R403后与寄生二极管Q403的G极连接，三极管Q400的C极串联电阻R420后与寄生二极管Q403的S极连接。

优选的，所述寄生二极管Q404的D极与二极管Q403的S极连接，寄生二极管Q404的D极串联电阻R419后与恒流驱动器U400的OUT极连接，寄生二极管Q404的G极串联电阻R410后与恒流驱动器U400的LVG极连接，寄生二极管Q404的G极与三极管Q401的E极连接，三极管Q401的B极串联电阻R418后与恒流驱动器U400的LVG极连接，寄生二极管Q404的G极和S极并联有电阻R404，寄生二极管Q404的S极串联电阻R421后与三极管Q401的C极连接。

本实用新型的有益效果在于：提供了一种自驱动同步整流电路，无需复杂的逻辑控制电路,即能够实现同步整流管的自驱动功能，不仅大大简化了电路的内部结构，解决了LLC谐振变换器次级整流二极管损耗问题,提高了谐振变换器的整体功率，无需芯片控制，也能实现次级同步整流驱动，节省空间，降低成本，产品可靠性更高。

附图说明

图1为本实用新型自驱动同步整流电路的电路原理框图。

图2为本实用新型自驱动同步整流电路中EMI滤波电路的电路原理框图。

图3为本实用新型自驱动同步整流电路中开关电源控制电路的电路原理框图。

图4为本实用新型自驱动同步整流电路中初级谐振电路的电路原理框图。

图5为本实用新型自驱动同步整流电路中次级谐振电路的电路原理框图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。

如图1至图5所示，一种自驱动同步整流电路，包括EMI滤波电路、与EMI滤波电路连接的开关电源控制电路以及谐振电路，其特征在于：所述谐振电路包括初级谐振电路、次级谐振电路及变压器T400，该初级谐振电路与T400的初级端连接，次级谐振电路与变压器T400的次级端连接，次级谐振电路包括寄生二极管Q202和寄生二极管Q203，寄生二极管Q202的D级和寄生二极管Q203的D级与变压器T400的第15端连接，寄生二极管Q202的S级和寄生二极管Q203的S级均接地，寄生二极管Q202的G级串联电阻R207后接地，寄生二极管Q203的G级和S级与电阻R207的两端连接。

本实用新型提供了一种自驱动同步整流电路，无需复杂的逻辑控制电路,即能够实现同步整流管的自驱动功能，不仅大大简化了电路的内部结构，解决了LLC谐振变换器次级整流二极管损耗问题,提高了谐振变换器的整体功率，无需芯片控制，也能实现次级同步整流驱动，节省空间，降低成本，产品可靠性更高。

本实施例中，见图5，所述次级谐振电路包括寄生二极管Q200和寄生二极管Q201，寄生二极管Q200的S极和寄生二极管Q201的S极连接后接地，寄生二极管Q200的G极和寄生二极管Q201的G极连接后先串联电阻R202再与变压器T400的第15端连接，寄生二极管Q200的D极和寄生二极管Q201的D极连接后与变压器T400的第11端连接。

本实施例中，见图5，所述电阻R202并联有电阻R203，电阻R202与变压器T400的第15端之间连接有电容C202，该电容C202并联有电容C203，具体的，所述寄生二极管Q202的D级和寄生二极管Q203的D级连接后依次串联电容C206和电阻R209后接地。

本实施例中，见图4，所述初级谐振电路包括恒流驱动器U400、寄生二极管Q403、寄生二极管Q404、三极管Q400和三极管Q401，寄生二极管Q403的G极串联电阻R409后与恒流驱动器U400的HVG极连接，三极管Q400的E极与寄生二极管Q403的G极连接，三极管Q400的B极串联电阻R417后与恒流驱动器U400的HVG极连接，三极管Q400的C极依次串联电阻R420和电阻R403后与寄生二极管Q403的G极连接，三极管Q400的C极串联电阻R420后与寄生二极管Q403的S极连接。

本实施例中，见图4，所述寄生二极管Q404的D极与二极管Q403的S极连接，寄生二极管Q404的D极串联电阻R419后与恒流驱动器U400的OUT极连接，寄生二极管Q404的G极串联电阻R410后与恒流驱动器U400的LVG极连接，寄生二极管Q404的G极与三极管Q401的E极连接，三极管Q401的B极串联电阻R418后与恒流驱动器U400的LVG极连接，寄生二极管Q404的G极和S极并联有电阻R404，寄生二极管Q404的S极串联电阻R421后与三极管Q401的C极连接。

本实用新型的自驱动同步整流电路实际应用中工作分前后4个完全对称工作状态：

状态一：（to<t<t1）,to时，Q404关断，此时谐振漏感的电流为负，Q403寄生二极管导通，为Q403零电压（ZVS）导通创造条件，当Q403寄生二极管导通时，流过谐振漏感的电流开始增加，T400原边极性为上正下负，迫使次级同步整流Q202,Q203寄生二极管导通，T400开始向次级输出电压，谐振电感上的电压钳位在设定值，此时，揩振电感和谐振电容参与谐振，谐振漏感在此过程中恒压充电。t1时流过谐振漏感的电流上升至零，工作1结束。

状态二：（t1<t<t2）当T400谐振电感电流由负变正时，Q403已经触发导通，Q202,Q203导通，T400变压器原边电压被钳位设定值，并联谐振电感充电，不参与谐振，此时电路由谐振电容和漏感组成串联谐振电路，将能量由输入传到输出。T2时谐振漏感电流与并联谐振电感电流相等，此时同步整流管Q202.Q203电流变为零。

状态三：（t2<t<t3）,当谐振漏感和电感电流相等时，同步整流管Q200,Q201和Q202,Q203反偏截止输出被T400隔离，并联电感参与谐振，组成一个与谐振电容和漏感串联谐振回路，输出电解电容放电，继续为负载供电。T3时Q403关断。

状态四：（t3<t<t4）,t3时，Q403,Q404关断，进入死区时间，谐 振电流为Q403寄生电容充电，同时为Q404寄生电容放电，此时并联电感电流大于漏感电流，两者差值流过T400原边，同步整流Q200,Q201寄生二极管开始导通，t4时Q404寄生电容放电结束Q404寄生二极管导通。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(X)”、“纵向(Y)”、“竖向(Z)”“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本实用新型描述中，“数个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的若干实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。