一种自驱动同步整流电路的制作方法

1.本发明属于同步整流电路技术领域，具体涉及一种自驱动同步整流电路。


背景技术：

2.随着5g通信技术的发展，通信电源整流模块的发展趋势必然是朝着更大功率、更大电流、更高效率的方向发展，电源整流器的开关损耗及导通压降损耗也就成为电源功率损耗的重要因素。而在传统的次级整流电路中，肖特基二极管是大功率、大电流应用的首选。但高压大功率肖特基二极管的导通压降一般为0.6v～0.7v，肖特基二极管的固有导通压降，限制了电源效率的进一步提升。这时再采用肖特基二极管整流方式就变得不太可能了。
3.为了提高效率降低损耗，采用同步整流技术已成为低电压、大电流电源模块的一种必然手段。同步整流技术大体上可以分为自驱动和它驱动两种方式。而它驱动通常与原边开关管驱动信号存在耦合关系，控制逻辑较复杂。本发明创新采用一种自驱动同步整流技术，既达到了同步整流的目的，降低了输出整流的开关损耗和导通损耗，又解决了交叉导通问题，使同步整流的效率高达99％以上，从而使整个通信整流模块的效率也高达95％以上。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提出了一种自驱动同步整流电路，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的效果。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种自驱动同步整流电路，包括滤波电路、镜像检测电路、推挽驱动电路、动态补偿电路、功率放大电路、同步整流功率电路和互锁控制电路；
7.滤波电路，被配置为用于对直流偏置供电电压进行滤波，产生直流偏置供电电压；
8.镜像检测电路，被配置为用于对同步整流功率电路导通电压进行采样，产生推挽驱动电路的输入电压信号；
9.推挽驱动电路，被配置为用于对镜像检测电路的输出电压信号进行放大，产生驱动电压信号；
10.动态补偿电路，被配置为用于对镜像检测电路中的管压降进行动态补偿，实现同步整流功率电路的可靠关断功能；
11.功率放大电路，被配置为用于对通过动态补偿电路传递的推挽驱动电路的输出电压信号进行功率放大，产生同步整流功率电路所需的功率驱动信号；
12.同步整流功率电路，被配置为用于对电源开关变压器的输出信号进行同步整流，实现整流功能并提高整流效率；
13.互锁控制电路，被配置为用于产生互锁关断信号，即当该整流桥臂导通时，控制另一整流桥臂的可靠关断。
14.优选地，滤波电路，包括第一电容和第二电容；第一电容的一端和第二电容的一端组成公共端连接至电压源vcc，第一电容的另一端和第二电容的另一端组成公共端接。
15.优选地，镜像检测电路，包括第一电阻、第二电阻、第三二极管、一个三极管对和一个二极管对，第一电阻的一端和第二电阻的一端组成公共端连接至电压源vcc，第一电阻的另一端连接至三极管对的左三极管的基极和集电极、第三二极管的阴极、三极管对的右三极管的基极，第二电阻的另一端连接至三极管对的右三极管的集电极、第三二极管的阴极、第四三极管的基极和第五三极管的基极，三极管对的左三极管的发射极连接至二极管对的左二极管的阳极，三极管对的右三极管的发射极连接至二极管对的右二极管的阳极，二极管对的左二极管的阴极连接至vpulse_in，二极管对的右二极管的阴极连接至vpulse_out。
16.优选地，推挽驱动电路，包括第四三极管和第五三极管，第四三极管的集电极连接至电压源vcc，第四三极管的发射极和第五三极管的发射极组成公共端连接至第三电容的一端和第六二极管对的阳极，第五三极管的集电极接地。
17.优选地，动态补偿电路，包括第三电容和第六二极管对，第三电容的另一端和第六二极管对的阴极和组成公共端连接至第三电阻的一端、第八三极管的基极和第九三极管的基极。
18.优选地，功率放大电路，包括第五电阻、第六电阻、第八三极管和第九三极管，第五电阻的一端和第六电阻的一端组成公共端连接至电压源vcc，第五电阻的另一端和第六电阻的另一端组成公共端连接至第八三极管的集电极，第八三极管的发射极和第九三极管的发射极组成公共端连接至第十一电阻的一端和第十二电阻的一端，第九三极管的集电极接地。
19.优选地，同步整流功率电路，包括第十一电阻和第十二电阻、第十一功率mos管和第十二功率mos管，第十一电阻的另一端连接至第十一功率mos管的栅极，第十二电阻的另一端连接至第十二功率mos管的栅极，第十一功率mos管的漏极和第十二功率mos管的漏极组成公共端连接至vpulse_in(脉冲电压输入)，第十一功率mos管的源极和第十二功率mos管的源极组成公共端连接至vpulse_out(脉冲电压输出)。
20.优选地，互锁控制电路，包括第三电阻和第四电阻、第七mos管，第三电阻的另一端和第四电阻的一端组成公共端连接至第七mos管的栅极，第七mos管的漏极连接至shut_up(关断信号)，第七mos管的源极接地。
21.本发明所带来的有益技术效果：
22.1、采用镜像检测技术，可以准确采集同步整流功率电路的微弱uds压降信号，可以有效避免寄生参数对采样的影响。
23.2、采用动态补偿电路技术，既保证了同步整流的可靠性，又有效避免了启动时负载短路或过流造成的损坏。
24.3、采用互锁控制电路技术，有效避免两个整流桥臂的共通问题。
25.4、采用自驱动控制技术，使同步整流控制更加简单可靠，避免了它驱动的因与原边开关管驱动信号存在耦合关系，造成控制逻辑较复杂。
26.5、采用同步整流技术，具有低导通压降和软开关优点，有效提高整流电路的效率。
27.6、采用自驱动和同步整流相结合控制技术，正确及时的开关驱动，有效提高整流电路的效率，且控制电路简单可靠。
28.本发明一种新型的同步整流电路及方法，具体是一种采用自驱动技术的同步整流电路及方法；该电路不仅能够实现整流电路的同步整流功能，而且即使工作在较大输出电流范围时，同步整流电路也十分稳定可靠；该电路相较于传统的整流电路具有无可比拟的优越性，使得同步整流电路的可靠性、功耗等方面都有突破性的提高，有效提高了开关电源的效率。
附图说明
29.图1是本发明方法的电路框图。
30.图2是本发明方法的电路结构图。
具体实施方式
31.下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
32.结合图1，一种自驱动同步整流电路，将输入直流电压滤波为较为纯净的直流电压。通过镜像检测电路，将同步整流功率电路的导通或截止信号输出到推挽驱动电路的输出端，经推挽驱动电路放大后通过动态补偿电路输出至功率放大电路和互锁控制电路，前者经功率放大电路进一步放大后输出至同步整流功率电路，驱动同步整流功率电路进一步导通或截止，后者经互锁控制电路转换后用于控制另一整流桥臂的截止或导通。
33.结合图2，一种自驱动同步整流电路，主要包含滤波电路、镜像检测电路、推挽驱动电路、动态补偿电路、功率放大电路、同步整流功率电路、互锁控制电路等部分。
34.如图2所示，对于滤波电路，滤波电路由电容器c1和电容器c2构成。采用高低频电容相结合的滤波方法，可有效滤除供电电源的杂波，产生较为纯净的直流供电电压。
35.如图2所示，对于镜像检测电路，镜像检测电路由电阻器r1、电阻器r2、二极管对v1、三极管对v2构成。当同步整流功率电路v11、v12正向续流时，由于uds＜0，镜像源三极管对v2的左三极管导通，右三极管截止，输出高电平；当同步整流功率电路v11、v12反向截止时，由于uds＞0，镜像源三极管对v2的左三极管截止，右三极管导通，输出低电平。其中，镜像电流为(vc
‑
vbe)/r1，vbe一般约为0.7v，则镜像电流近似为(vc
‑
0.7)/r1。
36.如图2所示，对于推挽驱动电路，推挽驱动电路由三极管v4、v5构成，起到推挽驱动放大作用。其中三极管v4采用小功率npn三极管，三极管v5采用小功率pnp三极管，且两者采用对管设计，有利于提高推挽驱动性能。
37.如图2所示，对于动态补偿电路，动态补偿电路由二极管对v6、电容器c3构成。实现动态补偿功能。当镜像源三极管对v2的右三极管导通时，其输出对地存在两个节压降，此时二极管对v6的两个串联的二极管节压降完全抵消了该压降，可以完全避免推挽驱动电路、功率放大电路、同步整流功率电路的误导通；而电容器c3则用于导通瞬间的加速功能，以抵消二极管对v6带来的导通延迟问题。
38.如图2所示，对于功率放大电路，功率放大电路由三极管v8和v9、电阻r5和r6构成。三极管v8和v9起到推挽功率放大作用，其中三极管v8采用中功率npn三极管，三极管v9采用中功率pnp三极管，且两者采用对管设计，以实现推挽功率放大功能。电阻r5和r6起到限流作用，用来防止三极管v8的损坏，采用并联设计，起到提高输出功率作用。
39.如图2所示，对于同步整流功率电路，同步整流功率电路由功率mos管v11和v12、电
阻r11和r12构成，其作用是实现同步整流功能。其中v11、v12采用低导通阻抗的大功率mos开关管，导通阻抗低至几mω，开关速度仅为几十ns。
40.基于本发明设计的一款自驱动同步整流电路，其输出电流范围宽达1ma～60a，整流电路功耗在电源3000w输出时约为15w，仅占总输出功率的0.5％，有效提高了电源效率。若采用高压大功率肖特基二极管进行整流，其功耗将高达45w～60w，占总输出功率的1.5％～2％，是本发明电路的3～4倍。
41.综上所述，本发明电路具有低功耗、可靠性高等显著特点，降低了整流电路的电路功耗，提高了同步整流电路的效率。而且它可以完全适应输出电流的宽范围变化，实现全范围的可靠同步整流功能。
42.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。