本發(fā)明涉及電源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電源變換器及其超前驅(qū)動控制電路。

背景技術(shù)：

電源變換器在電源中廣泛使用，為了提高電源變換器的效率，各種電源變換電路中常常采用同步整流技術(shù)，并采用低壓MOSFET替代整流二極管。任何電源，無論是硬件控制還是軟件控制，都有電源控制電路，通常會根據(jù)輸出的變化，由電源IC給出一定頻率或占空比的開關(guān)信號。

如圖1所示，所述電源變換器包括電源控制芯片、驅(qū)動電路、主電路、主變壓器、同步整流驅(qū)動電路、開關(guān)管和輸出濾波電路，所述電源控制芯片輸出開關(guān)信號，這個開關(guān)信號比較弱，需經(jīng)驅(qū)動電路放大后驅(qū)動主電路開啟，由主電路輸出電壓信號，并經(jīng)主變壓器隔離輸出至開關(guān)管。同時，電源控制芯片輸出的開關(guān)信號經(jīng)同步整流驅(qū)動電路處理驅(qū)動開關(guān)管開啟，使主變壓器得到穩(wěn)定的輸出。

因此，MOS管的驅(qū)動方式成為技術(shù)關(guān)鍵，其驅(qū)動方式按照驅(qū)動信號和供電的不同，分自驅(qū)動和外部驅(qū)動兩種，但無論哪種驅(qū)動方式，和原邊高壓側(cè)的驅(qū)動信號相比，通常會略有延遲，這樣在同步整流驅(qū)動信號到達(dá)之前，只能通過MOSFET的體二極管導(dǎo)通，不能充分利用MOSFET，且由于內(nèi)部二極管存在反向恢復(fù)時間，造成較大的開關(guān)損耗。

因而現(xiàn)有技術(shù)還有待改進和提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種電源變換器及其超前驅(qū)動控制電路，能在主電路驅(qū)動之前，提前打開同步整流驅(qū)動電路控制的開關(guān)管，來提高電源變換效率，減少電源變換器的損耗。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：

一種電源變換器的超前驅(qū)動控制電路，所述電源變換器包括電源控制芯片、驅(qū)動電路、主電路、主變壓器、同步整流驅(qū)動電路、開關(guān)管和輸出濾波電路，所述電源控制芯片輸出開關(guān)信號，經(jīng)驅(qū)動電路放大后輸出至主電路中，由主電路輸出電壓驅(qū)動信號，并經(jīng)主變壓器隔離后驅(qū)動開關(guān)管，使主電路輸出的驅(qū)動電壓輸出給輸出濾波電路，所述超前驅(qū)動控制電路設(shè)置在電源控制芯片和開關(guān)管的第1端之間，所述開關(guān)管的第2端連接主變壓器次級繞組，開關(guān)管的第3端連接輸出濾波電路；所述超前驅(qū)動控制電路包括超前觸發(fā)檢測模塊和同步整流控制模塊，所述超前觸發(fā)檢測模塊檢測電源控制芯片輸出的開關(guān)信號，并根據(jù)開關(guān)信號輸出脈沖驅(qū)動信號，所述同步整流控制模塊根據(jù)所述脈沖驅(qū)動信號控制所述同步整流驅(qū)動電路開啟，使所述開關(guān)管在接收到隔離的驅(qū)動電壓前導(dǎo)通，使所述隔離后的電壓信號穩(wěn)定輸出給輸出濾波電路。

所述的電源變換器的超前驅(qū)動控制電路中，所述超前觸發(fā)檢測模塊包括微分單元和脈沖變壓器，所述微分單元的一端連接電源控制芯片的開關(guān)信號輸出端，微分單元的一端連接脈沖變壓器的初級繞組的一端，初級繞組的另一端接地，所述脈沖變壓器的次級繞組通過同步整流控制模塊連接同步整流驅(qū)動電路。

所述的電源變換器的超前驅(qū)動控制電路中，所述微分單元包括第一電容和第一二極管，所述脈沖變壓器的初級繞組的一端連接第一二極管的負(fù)極、也通過第一電容連接電源控制芯片的開關(guān)信號輸出端，所述第一二極管的正極和脈沖變壓器的初級繞組的另一端均接地。

所述的電源變換器的超前驅(qū)動控制電路中，所述同步整流控制模塊包括第二二極管、第二電容、第一電阻、第二電阻、第三電阻和三極管，所述第二二極管的正極連接脈沖變壓器的次級繞組的一端，第二二極管的負(fù)極通過第一電阻連接三極管的基極、也第二電容連接脈沖變壓器的次級繞組的另一端和地，所述三極管的基極還通過第二電阻接地，三極管的集電極連接同步整流驅(qū)動電路，也通過第三電阻連接VCC供電端，三極管的發(fā)射極接地。

所述的電源變換器的超前驅(qū)動控制電路中，所述三極管為NPN三極管。

所述的電源變換器的超前驅(qū)動控制電路中，所述開關(guān)管為N溝道MOS管，所述開關(guān)管的第1端為MOS管的柵極，所述開關(guān)管的第2端為MOS管的漏極，開關(guān)管的第3端為MOS管的源極。

一種電源變換器，包括電源控制芯片、驅(qū)動電路、主電路、主變壓器、同步整流驅(qū)動電路、開關(guān)管和輸出濾波電路，所述電源控制芯片輸出開關(guān)信號，經(jīng)驅(qū)動電路放大后輸出至主電路中，由主電路輸出電壓驅(qū)動信號，并經(jīng)主變壓器隔離后驅(qū)動開關(guān)管，使主電路輸出的驅(qū)動電壓輸出給輸出濾波電路，其中，所述電源變換器還包括如上所述的超前驅(qū)動控制電路，所述超前驅(qū)動控制電路設(shè)置在電源控制芯片和開關(guān)管的第1端之間，所述開關(guān)管的第2端連接主變壓器次級繞組，開關(guān)管的第3端連接輸出濾波電路；所述超前驅(qū)動控制電路包括超前觸發(fā)檢測模塊和同步整流控制模塊，所述超前觸發(fā)檢測模塊檢測電源控制芯片輸出的開關(guān)信號，并根據(jù)開關(guān)信號輸出脈沖驅(qū)動信號，所述同步整流控制模塊根據(jù)所述脈沖驅(qū)動信號控制所述同步整流驅(qū)動電路開啟，使所述開關(guān)管在接收到隔離的驅(qū)動電壓前導(dǎo)通，使所述隔離后的電壓信號穩(wěn)定輸出給輸出濾波電路。

所述的電源變換器中，所述超前驅(qū)動控制電路為兩個以上，所述主變壓器的次級繞組的數(shù)量及開關(guān)管的數(shù)量與超前驅(qū)動控制電路的數(shù)量相同；所述電源控制芯片控制其中一個超前驅(qū)動控制電路工作。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的電源變換器及其超前驅(qū)動控制電路，所述電源變換器包括電源控制芯片、驅(qū)動電路、主電路、主變壓器、同步整流驅(qū)動電路、開關(guān)管和輸出濾波電路，所述電源控制芯片輸出開關(guān)信號，經(jīng)驅(qū)動電路放大后輸出至主電路中，由主電路輸出電壓驅(qū)動信號，并經(jīng)主變壓器隔離后驅(qū)動開關(guān)管，使主電路輸出的驅(qū)動電壓輸出給輸出濾波電路，所述超前驅(qū)動控制電路設(shè)置在電源控制芯片和開關(guān)管的第1端，所述開關(guān)管的第2端連接主變壓器次級繞組，開關(guān)管的第3端連接輸出濾波電路；所述超前驅(qū)動控制電路包括超前觸發(fā)檢測模塊和同步整流控制模塊，所述超前觸發(fā)檢測模塊檢測電源控制芯片輸出的開關(guān)信號，并輸出脈沖驅(qū)動信號，所述同步整流控制模塊根據(jù)所述脈沖驅(qū)動信號控制所述同步整流驅(qū)動電路使所述開關(guān)管在接收到隔離的電壓信號提前導(dǎo)通，使所述隔離后的電壓信號穩(wěn)定輸出給輸出濾波電路。本發(fā)明通過在主電路驅(qū)動開關(guān)管之前，略微提前打開同步整流驅(qū)動電路對應(yīng)的開關(guān)管，使得電源變換效率更高，減少由于體二極管導(dǎo)通帶來的損耗。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的電源變換器的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明提供的電源變換器的模塊框圖。

圖3為本發(fā)明提供的電源變換器的超前驅(qū)動控制電路的電路原理圖。

具體實施方式

本發(fā)明提供一種電源變換器及其超前驅(qū)動控制電路，通過增加一個小的脈沖變壓器，實現(xiàn)對驅(qū)動信號的提前檢測，略微提前打開同步整流MOS管（即開關(guān)管），使得電路提前驅(qū)動，提前的時間，可根據(jù)電路結(jié)構(gòu)的不同，進行調(diào)整，本發(fā)明通過在原邊主電路輸出的高壓驅(qū)動信號到達(dá)MOS管之前，略微提前打開同步整流驅(qū)動電路使MOS管略微提前導(dǎo)通，提高了電源變換器的工作效率。

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

請參閱圖2和圖3，本發(fā)明提供的電源變換器的超前驅(qū)動控制電路中，所述電源變換器包括電源控制芯片10、驅(qū)動電路20、主電路30、主變壓器T、同步整流驅(qū)動電路20、開關(guān)管（如圖3中的Q1、Q2）和輸出濾波電路50。所述電源控制芯片10、驅(qū)動電路20、主電路30、主變壓器T的初級依次連接。

所述電源控制芯片10、驅(qū)動電路20、主電路30、主變壓器T、同步整流驅(qū)動電路20和輸出濾波電路50，均為電源變換器所需的常規(guī)電路，此處不作詳述。所述開關(guān)管為N溝道MOS管，所述開關(guān)管的第1端為MOS管的柵極，所述開關(guān)管的第2端為MOS管的漏極，開關(guān)管的第3端為MOS管的源極，當(dāng)開關(guān)管的柵極為市電平時，MOS管導(dǎo)通。

在具體實施時，所述電源控制芯片10輸出高頻的開關(guān)信號，經(jīng)驅(qū)動電路20放大后輸出至主電路30中，由主電路30輸出電壓驅(qū)動信號，并經(jīng)主變壓器T隔離后驅(qū)動開關(guān)管，使主電路30輸出的驅(qū)動電壓輸出給輸出濾波電路50。

所述超前驅(qū)動控制電路包括超前觸發(fā)檢測模塊61和同步整流控制模塊62，所述超前驅(qū)動控制電路設(shè)置在電源控制芯片10和開關(guān)管的第1端之間，所述開關(guān)管的第2端連接主變壓器T次級繞組，開關(guān)管的第3端連接輸出濾波電路50。

所述超前觸發(fā)檢測模塊61檢測電源控制芯片10輸出的開關(guān)信號，并根據(jù)開關(guān)信號輸出脈沖驅(qū)動信號，所述同步整流控制模塊62根據(jù)所述脈沖驅(qū)動信號控制所述同步整流驅(qū)動電路20開啟，使所述開關(guān)管在接收到隔離的驅(qū)動電壓前導(dǎo)通，使所述隔離后的電壓信號穩(wěn)定輸出給輸出濾波電路50，從而在主電路30驅(qū)動開關(guān)管之前，略微提前打開同步整流驅(qū)動電路20對應(yīng)的開關(guān)管，從而使開關(guān)管的體二極管不導(dǎo)通，使得電源變換效率更高，減少由于體二極管導(dǎo)通帶來的損耗。

請繼續(xù)參閱圖3，所述超前觸發(fā)檢測模塊61包括微分單元611和脈沖變壓器T1，所述微分單元611的一端連接電源控制芯片10的開關(guān)信號輸出端，微分單元611的一端連接脈沖變壓器T1的初級繞組的一端，初級繞組的另一端接地，所述脈沖變壓器T1的次級繞組通過同步整流控制模塊62連接同步整流驅(qū)動電路20。電源控制芯片10輸出的高頻開關(guān)信號經(jīng)微分單元611得到脈沖信號，輸入脈沖變壓器T1中。

具體的，微分單元611包括第一電容C1和第一二極管D1，所述脈沖變壓器T1的初級繞組的一端連接第一二極管D1的負(fù)極、也通過第一電容C1連接電源控制芯片10的開關(guān)信號輸出端，所述第一二極管D1的正極和脈沖變壓器T1的初級繞組的另一端均接地。

本實施例利用第一電容C1的充電原理，在上電的瞬間，電源控制芯片10輸出高頻率的開關(guān)信號，上電時，第一電容C1兩端沒有電壓，當(dāng)開關(guān)信號為高電平時，第一電容C1開始充電，使其兩端的電壓逐漸升高，當(dāng)開關(guān)信號為低電平時，第一電容C1開始放電，使其兩端的電壓逐漸降低，從而得到一個脈沖信號加到脈沖變壓器T1的原邊。所述第一二極管D1用于實現(xiàn)脈沖變壓器T1的反向恢復(fù)勵磁。

請繼續(xù)參閱圖3，在本發(fā)明的電源變換器的超前驅(qū)動控制電路中，所述同步整流控制模塊62包括第二二極管D2、第二電容C2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和三極管Q3，所述三極管Q3為NPN三極管Q3，當(dāng)然該三極管Q3也可采用其它開關(guān)器件替代，如NMOS管，開關(guān)IC等。

所述第二二極管D2的正極連接脈沖變壓器T1的次級繞組的一端，第二二極管D2的負(fù)極通過第一電阻R1連接三極管Q3的基極、也第二電容C2連接脈沖變壓器T1的次級繞組的另一端和地，所述三極管Q3的基極還通過第二電阻R2接地，三極管Q3的集電極連接同步整流驅(qū)動電路20，也通過第三電阻R3連接VCC供電端，三極管Q3的發(fā)射極接地。

在脈沖變壓器T1的副邊，第一電容C1輸出的脈沖信號經(jīng)第二電容C2濾波后，并控制三極管Q3導(dǎo)通，在三極管Q3的集電極得到一個同步的觸發(fā)脈沖信號，該觸發(fā)脈沖信號輸出給同步整流驅(qū)動電路4020，同步整流驅(qū)動電路4020接收到觸發(fā)脈沖信號提前將開關(guān)管打開。

為更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，以下結(jié)合圖2和圖3對本發(fā)明的超前驅(qū)動控制電路的工作原理進行詳細(xì)說明：

任何電源，無論采用是硬件控制還是軟件控制，都有電源控制電路，通常會根據(jù)輸出的變化，由電源控制芯片10給出一定頻率或占空比的開關(guān)信號，這個信號是小信號，需要再經(jīng)過驅(qū)動電路20放大，去驅(qū)動電源變換器的高壓開關(guān)管（如圖3的Q1），經(jīng)過主變壓器T隔離之后，通過同步整流驅(qū)動電路4020一起控制開關(guān)管導(dǎo)通，從而得到穩(wěn)定的輸出。

但由于驅(qū)動電路20、高壓側(cè)（即主變壓器T副邊）的開關(guān)管導(dǎo)通都存在一定的信號延遲，故本發(fā)明直接利用電源控制芯片10輸出的開關(guān)信號，直接通過第一電容C1和第一二極管D1接到脈沖變壓器T1上，使脈沖變壓器T1的副邊可以得到一個略微提前（該提前的時候為ns級）的脈沖信號，該信號通過第二二極管D2、第二電容C2、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3和三極管Q3處理后，在三極管Q3的集電有可得到一個同步的觸發(fā)脈沖信號，利用該觸發(fā)脈沖信號，可以控制對應(yīng)的同步整流驅(qū)動電路20，就可以略微提前打開對應(yīng)的同步整流開關(guān)管（Q1或Q2），使開關(guān)管的體二極管不導(dǎo)通，從而降低開關(guān)管的開關(guān)損耗，大大提高電源變換器的效率。并且，三極管Q3輸出的觸發(fā)脈沖信號并不維持整個導(dǎo)通時間，由同步整流驅(qū)動電路20提供后續(xù)的驅(qū)動，從而降低功耗。

應(yīng)當(dāng)說明的是，對于不同類型的超前驅(qū)動控制電路，超前的時間會有些差別，具體根據(jù)應(yīng)用需要，可以選取電源控制芯片10輸出的上升沿或下降沿來觸發(fā)這個超前的信號，并且同時根據(jù)驅(qū)動電路20的延時時間來確定。當(dāng)然，也可以通過超前觸發(fā)檢測模塊61和同步整流控制模塊62中的電子元器件參數(shù)來調(diào)整。

基于上述的超前驅(qū)動控制電路，本發(fā)明還相應(yīng)提供一種電源變換器，包括電源控制芯片、驅(qū)動電路、主電路、主變壓器、同步整流驅(qū)動電路、開關(guān)管和輸出濾波電路，所述電源控制芯片輸出開關(guān)信號，經(jīng)驅(qū)動電路放大后輸出至主電路中，由主電路輸出電壓驅(qū)動信號，并經(jīng)主變壓器隔離后驅(qū)動開關(guān)管，使主電路輸出的驅(qū)動電壓輸出給輸出濾波電路。

所述電源變換器還包括超前驅(qū)動控制電路，所述超前驅(qū)動控制電路設(shè)置在電源控制芯片和開關(guān)管的第1端之間，所述開關(guān)管的第2端連接主變壓器次級繞組，開關(guān)管的第3端連接輸出濾波電路；所述超前驅(qū)動控制電路包括超前觸發(fā)檢測模塊和同步整流控制模塊，所述超前觸發(fā)檢測模塊檢測電源控制芯片輸出的開關(guān)信號，并根據(jù)開關(guān)信號輸出脈沖驅(qū)動信號，所述同步整流控制模塊根據(jù)所述脈沖驅(qū)動信號控制所述同步整流驅(qū)動電路開啟，使所述開關(guān)管在接收到隔離的驅(qū)動電壓前導(dǎo)通，使所述隔離后的電壓信號穩(wěn)定輸出給輸出濾波電路。

所述超前驅(qū)動控制電路為兩個以上，所述主變壓器的次級繞組的數(shù)量及開關(guān)管的數(shù)量與超前驅(qū)動控制電路的數(shù)量相同；所述電源控制芯片控制其中一個超前驅(qū)動控制電路工作。

如圖2和圖3所示，所述電源變換器中使用了兩個超前驅(qū)動控制電路，這兩個超前驅(qū)動控制電路采用互鎖控制方式，工作時，根據(jù)電路工作需要控制基中一個超前驅(qū)動控制電路工作。由于超前驅(qū)動控制電路在上文中已進行了詳細(xì)描述，此處不再贅述。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

1、本發(fā)明利用電源控制芯片的輸出的高頻開關(guān)信號，通過第一電容和高頻脈沖變壓器可得到一個略微超前的同步整流信號，提前打開對應(yīng)的同步整流MOS管，可大幅縮短同步整流MOS管的體二極管導(dǎo)通時間，提高了電源變化效率。

2、本發(fā)明采用微型脈沖變壓器，可以無延遲、低功耗地得到隔離的同步觸發(fā)信號，便于后續(xù)電路（如同步整流驅(qū)動電路）處理。

3、本發(fā)明采用了少數(shù)常規(guī)的電子元件，使電源變換器具有高效率、可靠、低成本的特點，在增加很少成本的前提下，大大提升了電源變換器的性能，增加了市場競爭力。

可以理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。