[发明专利]开关电源中钳位开关的驱动电路

说明书

本发明提供一种开关电源中钳位开关的驱动电路，钳位开关采用上钳位电路，钳位开关为NMOS管，包括辅助驱动电路和死区控制电路，所述辅助驱动电路，包括变压器的辅助绕组NS和电容C1，辅助绕组NS，生成与主开关的PWM驱动信号互补的反向电压做为钳位开关的驱动电压，通过电容C1加到钳位开关的栅极，以在主开关关断时，控制钳位开关导通；所述死区控制电路，生成钳位开关与主开关的导通时间之间的死区时间，以在主开关导通前，控制钳位开关关断。

技术领域

本发明涉及一种开关电源，特别涉及开关电源中钳位开关的驱动电路及驱动方法，以适用于双开关互补的浮地驱动。可以应用在正激有源钳位拓扑、反激有源钳位拓扑、不对称半桥拓扑、不对称半桥反激拓扑的钳位开关管驱动。

背景技术

随着半导体器件及超大规模集成电路的快速发展，对大电流、低电压，低成本隔离开关电源的需求也随之大幅增加。正激有源钳位技术为VICOR公司在1982年发明的专利，因为其有较好工作效率，可以实现更高的功率密度。2002年专利解锁后被各大模块电源厂商广泛采用。

正激有源钳位技术分上钳位技术和下钳位技术两种，下钳位技术主要应用在低输入电压应用场合中，其优点是钳位管的驱动和主管的驱动可以共用参考点，其缺点是钳位开关必须采用PMOS管，并且钳位开关和主开关并联，钳位开关的电压应力比较高，由于高压的PMOS管在市场上型号不易选择，所以下钳位技术一般应用在低压的DC-DC模块中。上钳位技术可以采用NMOS管做钳位开关，钳位开关MOS管和变压器的原边绕组并联，钳位开关MOS管电压远低于主开关MOS管电压，但是其缺点是钳位开关的参考点为浮点，必须采用自举驱动或隔离驱动。

如图1所示的电路为一种现有上钳位技术电路，其驱动方案为由一普通的PWM控制芯片和一高压自举驱动芯片组成，单路驱动的PWM控制IC提供一驱动信号给高压自举驱动IC,高压自举驱动IC将该信号放大后，形成一路驱动用于直接驱动主开关管Q1。另外一路将输入的控制进行互补反向、自举升压后形成二路浮驱动，用于驱动钳位开关Q2。一路驱动和二路驱动之间设置有死区时间来防止共通。

该技术方案的缺点是采用高压的自举驱动芯片价格昂贵，一般高压自举驱动芯片的输入和输出驱动信号的延时很大，很多超过100nS，在打嗝式短路保护中，限制了工作时间段的最小占空比，造成短路保护电流大，容易损坏主开关管。

如图2所示的电路为一种现有下钳位技术电路，在低输入电压的DC-DC模块电源里比较常见。其驱动方案为采用一专业的PWM控制芯片。该专业驱动控制芯片输出的1路PWM驱动信号直接驱动主开关管Q1，输出2路PWM驱动信号经过由电容和二极管组成的负电压生成电路，生成一移相的负电压驱动信号来驱动钳位开关Q2，该电路的优点是驱动电路相对比较简单，这种技术方案的缺点是只能采用专业的控制芯片，无替代物料可以选。并且这种专业的PWM控制芯片的价格昂贵，一般是普通控制芯片的5倍以上。一些低成本的电源项目开发上望而止步。

综上所述的两种同步整流驱动技术的主要问题点如下表一所示。

表一