[发明专利]带同步整流关断功能的有源箝位正反激电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种开关电源电路，特别涉及一种带同步整流关断功能的有源箝位正反激电路。

背景技术

在中等功率的开关电源设计中，采用有源箝位电路作为主电路设计是一种原理上性能非常理想的拓扑。除了能实现原边主管的软开关特性外，还能够简单地在付边实现同步整流管的自驱动。但是这个稳态特性近似理想的拓扑却存在比较致命的动态特性。由于实现同步整流后能量可以从副边返回原边，在主管关断辅管持续开通时，输出能量可以向回原边回授，此时在主管上会产生很大的谐振电压如图1所示，其幅度远远超过稳态时的峰值电压。其结果是在主管耐压不足时发生击穿，导致辅管一起失效。

发明内容

本发明是针对有源箝位电路实现同步整流后在主管上会产生很大的谐振电压带来主管耐压不足时发生击穿的问题，提出了一种带同步整流关断功能的有源箝位正反激电路，它通过对原边主管驱动信号的采集经过隔离后在副边实现了对同步整流管的驱动切断。保证了在原边主管关断时副边同步整流功能的同步切断。解决了副边能量回授时谐振电压对主管的冲击。

本发明的技术方案为：一种带同步整流关断功能的有源箝位正反激电路，包括有源箝位正反激电路，原边和副边之间有采集隔离电路和比较及驱动电路，主电路主管驱动回路输出通过采集隔离电路接比较及驱动电路，比较及驱动电路接副边的同步整流管控制端。

所述采集隔离电路包括光耦、原边驱动电阻、分压电阻、滤波电容，主电路主管驱动回路输出通过光耦和原边驱动电阻后接地，光耦输出一端通过分压电阻接比较及驱动电路中比较器输入一端，另一端并联滤波电容直接接比较器输入另一端。

所述采集隔离电路包括采集电容、脉冲变压器、分压电阻、滤波电容，主电路主管驱动回路输出通过串联的采集电容、脉冲变压器后输出，脉冲变压器输出通过二极管后并联滤波电容直接接比较及驱动电路中比较器输入一端，基准源经过分压电阻接比较及驱动电路中比较器输入另一端。

所述比较及驱动电路包括比较器和驱动电路，比较器输出到驱动晶体管或者运放后输出到副边的同步整流管控制端。

本发明的有益效果在于：本发明带同步整流关断功能的有源箝位正反激电路，解决了原有源箝位电路出现的副边能量回授时谐振电压对主管的冲击问题。且电路原理简单、可靠，对电路的其它功能和指标没有影响。

附图说明

图1为现有技术中整流管关断时原边主管上的谐振电压波形图；

图2为本发明带同步整流关断功能的有源箝位正反激电路图；

图3为本发明在主电路主管关断时的电压波形图；

图4为本发明采用脉冲变压器进行隔离的驱动原理图。

具体实施方式

如图2所示带同步整流关断功能的有源箝位正反激电路图，在主电路主管驱动回路上，通过简单的电阻直接驱动光电耦合器IC101，光耦合器输出部分接入比较器IC201，其作用是判断原边的主管驱动信号是否存在，如果存在则输出低电平，同步整流管工作不受干扰。如果原边主管驱动关断，则比较器立刻输出高电位驱动Q201后强制关断这对同步整流管。关断后的同步整流管无法实现付边能量对原边的回授。原边主管电压呈衰减震荡跌落，不会产生额外的应力冲击，如图3在主电路主管关断时的电压波形图。

如图4所示采用脉冲变压器进行隔离的驱动原理图，对原边驱动信号的采集和隔离也可以用脉冲变压器实现。在电路工作频率较高时，用光耦实现隔离时一定要选用延时较短的高速规格。

采样隔离电路：由于采用光耦来实现隔离，驱动能力要求不高，通常几个毫安的驱动要求对原来设计的主MOS管驱动回路不会造成额外的负担。原边驱动电阻R1可选1K---10K欧姆，选用一般晶体管输出的光耦PC817，P521就能满足要求。图2和图4中R201、R202、R203为分压电阻，具体阻值需考虑输出电压，C201为滤波电容，RVE为基准电源。如果采用脉冲变压器实现隔离，则要考虑增加一级隔离驱动，即PWM CTRL内需有一个驱动电路，否则有可能对原来的主管驱动电路产生影响。

比较及驱动电路：可以使用一个标准的比较器LM319（IC201）驱动一个晶体管9013（Q201）或者选用一个中高速运放来完成这个功能。选用比较器外加晶体管的好处是可以有较高的驱动能力，由于自驱动同步整流MOS管的驱动阻抗不会太高，因而对驱动能力有较高的要求，一般最好在200MA以上。而一般的运放驱动能力要低一个数量级，所以选型比较困难。