[发明专利]隔离开关变换器的同步整流自激励驱动电路和方法

说明书

技术领域

本发明涉及开关变换器的同步整流技术，具体地，涉及用于隔离开关变换器的同步整流自激励驱动电路和方法。

背景技术

在开关变换器技术中，同步整流技术是低压大电流开关变换器的重要技术，它能大大提高开关变换器的效率，并且不存在由肖特基势垒电压而造成的死区电压。功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管，简称MOS管)属于电压控制型器件，它在导通时的伏安特性呈线性关系，用功率MOSFET做整流管时，要求栅极电压必须与被整流电压的相位保持同步才能完成整流功能，故称之为同步整流。

在隔离开关变换器中，同步整流有自激励驱动(或称自驱动)和外部驱动两种方式。自驱动同步整流一般是指副边同步整流管的驱动电压直接或者间接地来自隔离功率变压器次级绕组的电压。常用自驱动同步整流方案如图1所示。在提供高输出电压的开关变换器中，此种驱动方式用变压器的单独次级绕组直接驱动同步整流管和续流管，可以获得好的驱动结果，但是在低输出电压的开关变换器中则驱动电压就显不足。为此，在低输出电压的开关变换器中，采取的方法还有在变压器主次级绕组上叠加驱动绕组来提高驱动电压，如图2所示。此种驱动方式虽然使正向驱动同步整流管和续流管的驱动电压得到了提高，但同时也使同步整流管和续流管在关断期间承受了一个大的负向电压，增加了同步整流管和续流管的驱动损耗，制约了开关变换器效率的提高。有鉴于此，在现有的自驱动同步整流方式中，更多的是采用一个次级辅助绕组来为同步整流管和续流管提供驱动电压，如图3所示。但是，此种驱动方式由于辅助绕组耦合漏感与MOS管的栅极结电容产生振荡，致使驱动波形上升沿和平顶部分振荡(参见如图4所示的驱动波形)，导致驱动损耗增大。因此，由辅助绕组耦合磁路漏感与MOS管栅极结电容形成振荡的驱动电压波形大大降低了变换器的效率和工作的可靠性。

发明内容

本发明的主要目的就是针对现有技术的不足，提供一种用于隔离开关变换器的同步整流自激励驱动电路和方法，减小驱动损耗，提高变换器效率和工作的可靠性。

本发明的另一目的是提供一种具有该同步整流自激励驱动电路的隔离开关变换器。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种隔离开关变换器的同步整流自激励驱动电路，包括变压器次级的辅助驱动绕组，所述辅助驱动绕组向所述隔离开关变换器的同步整流MOS管和同步续流MOS管提供栅极驱动电压，其特征在于，所述电路还包括整形互锁单元，所述辅助驱动绕组通过所述整形互锁单元耦合到所述同步整流MOS管和同步续流MOS管的栅极，所述整形互锁单元在整个开关周期的整流阶段将所述辅助驱动绕组提供的正电压施加到所述同步整流MOS管的栅极并将所述同步续流管的栅极电压筘位到零，在整个开关周期的续流阶段将所述辅助驱动绕组提供的正电压施加到所述同步续流MOS管的栅极并将所述同步整流管的栅极电压筘位到零。

一种隔离开关变换器的同步整流自激励驱动方法，包括以下步骤：

a.在整个开关周期的整流阶段，变压器次级的辅助驱动绕组通过整形互锁单元将正电压施加到同步整流MOS管的栅极，并通过整形互锁单元将同步续流管的栅极电压筘位到零；

b.在整个开关周期的续流阶段，变压器次级的辅助驱动绕组通过整形互锁单元将正电压施加到同步续流MOS管的栅极，并通过整形互锁单元将同步整流管的栅极电压筘位到零。

一种同步整流的隔离开关变换器，包括位于变压器副边的同步整流MOS管、同步续流MOS管和前述的同步整流自激励驱动电路。

本发明有益的技术效果是：

根据本发明的同步整流自激励驱动电路和方法，在隔离开关变换器的整个开关周期中，通过整形互锁单元强制整形，互锁同步整流MOS管和同步续流MOS管的栅极驱动电压的死区时间，减小辅助驱动绕组耦合漏感与MOS管的栅极结电容产生的振荡，使同步整流MOS管和同步续流MOS管的驱动电压有效可靠的限制在正电压至零电压范围内，提高驱动电压上升沿的陡峭程度和平顶部分的平滑度，抑制驱动波形的振荡，从而减小驱动损耗，提高变换器效率和工作可靠性。本发明同步整流自激励驱动电路还具有很好的通用性，适用于例如采用三绕组去磁、RCD筘位电路、有源筘位、谐振复位及无损LCD缓冲器复位等的正激变换器，便于广泛应用。

附图说明

图1为现有技术采用同步整流自驱动方案的正激变换器；

图2为现有增加串联驱动绕组的同步整流自驱动电路示意图；

图3为现有的采用次级辅助绕组来为同步整流管和续流管提供驱动电压的电路示意图；