一種同步整流控制電路、方法及應(yīng)用其的開關(guān)電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種同步整流控制電路、方法及應(yīng)用其的開關(guān)電源，特別涉及采用變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流的控制及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體器件及超大規(guī)模集成電路的快速發(fā)展，對(duì)大電流、低電壓，低成本隔離開關(guān)電源的需求也隨之大幅增加。正向壓降只有0.3V-0.7V的肖特基二極管整流，大導(dǎo)通損耗成為開關(guān)電源小型化的瓶頸。為了提高低電壓、大電流開關(guān)電源的效率，輸出整流都采用了同步整流技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)中，普遍都是采用了兩種驅(qū)動(dòng)方式，變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)型、控制芯片外驅(qū)動(dòng)型。
[0003]如圖1所示的電路為變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)型電路之一，變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)型同步整流電路由于驅(qū)動(dòng)電壓是來自變壓器的輔助繞組，電路簡單、空間小，成本低，所以在高功率密度的模塊電源應(yīng)用中，繞組自驅(qū)動(dòng)型被廣泛的應(yīng)用。但是繞組自驅(qū)動(dòng)型電路由于在輸出連接大濾波電容，負(fù)載為空載的啟動(dòng)過程中，出現(xiàn)電容電流反向灌入到模塊里面，造成電源模塊續(xù)流管損壞率高的現(xiàn)象。圖2為啟動(dòng)過程中的相關(guān)波形圖。
[0004]如圖1所示的電路為常見的正激同步整流的副邊電路，而同步整流的驅(qū)動(dòng)技術(shù)則是采用了變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)方式。電感L為輸出儲(chǔ)能電感，在正常工作時(shí)，(原本開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間我們定義為Ton，原本開關(guān)的關(guān)閉時(shí)間定義為Toff)，Ton時(shí)間段，輸入電壓Vin通過變壓器的匝數(shù)比折算到副邊形成變壓器副邊電壓Vs，Vs經(jīng)過電感L、輸出負(fù)載、整流管回到變壓器副邊繞組，Vs電壓減去輸出電壓為儲(chǔ)能電感L上的電壓，電感L的電流為線性上升的過程，所以Ton時(shí)間段為電感L儲(chǔ)能的過程。Toff時(shí)間段，電感L上的電壓被反向，其電壓等于輸出電壓，存儲(chǔ)在電感L中的能量通過輸出負(fù)載、續(xù)流MOS管釋放。
[0005]在正激拓?fù)漭敵霾捎枚O管整流的應(yīng)用中，隨輸出負(fù)載電流的變化，電感L上的電流有兩種模式，連續(xù)模式和斷續(xù)模式。如圖1所示的采用變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流電流只有一種工作模式，就是電流連續(xù)工作模式。二極管整流和變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流的電感L的電流波形對(duì)比如圖2所示。
[0006]從圖2D可以發(fā)現(xiàn)變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流電路在輕載的時(shí)候，電感電流由正向和負(fù)向電流組成。在穩(wěn)態(tài)情況下，該負(fù)向電流造成空載損耗加大，由于電流值比較小，不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的續(xù)流MOS管產(chǎn)生損壞的影響。
[0007]如圖1所示繞組自驅(qū)同步整流電路的電源產(chǎn)品，在輸出連接大輸出濾波電容，空載啟動(dòng)的時(shí)候，就會(huì)出現(xiàn)如圖3所示的輸出電壓和續(xù)流管電流波形。從圖3可以發(fā)現(xiàn)，續(xù)流管電流波形產(chǎn)生了很大的負(fù)向電流，在高溫條件下該負(fù)向電流值可能造成輸出儲(chǔ)能電感L產(chǎn)生飽和，飽和后的負(fù)向續(xù)流電流可達(dá)幾十安培，造成續(xù)流管被電流損壞。
[0008]綜上，現(xiàn)有的變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流電路存在以下技術(shù)問題:
[0009](I)啟動(dòng)過程為空載容性啟動(dòng)過程時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反灌電流，造成電源模塊續(xù)流管損壞率；
[0010](2)上述反灌電流對(duì)產(chǎn)品的損壞存在一定概率，高溫下概率大，常溫下概率小，所以不易被發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)后也很難有對(duì)策解決，所以成為該類產(chǎn)品的“隱形殺手”。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011 ]有鑒如此，本發(fā)明提供一種同步整流控制電路、方法及應(yīng)用其的開關(guān)電源，解決變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流在啟動(dòng)過程中產(chǎn)生反灌電流的問題。
[0012]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的同步整流控制電路包括:變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流電路、輸出變化電壓采樣電路和驅(qū)動(dòng)控制電路;所述的變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流電路包括兩只同步整流管;所述的輸出變化電壓采樣電路的輸入端連接開關(guān)電源的輸出電壓、輸出端連接驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端;所述的驅(qū)動(dòng)控制電路的兩個(gè)輸出端分別連接到所述的兩只同步整流管的控制端；
[0013]所述的輸出變化電壓采樣電路的輸入端采集所述的開關(guān)電源輸出的變化電壓，生成采樣電流后通過其輸出端提供給所述的驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端，所述的驅(qū)動(dòng)控制電路的兩個(gè)輸出端分別輸出控制信號(hào)提供給所述的兩只同步整流管的控制端；
[0014]當(dāng)所述的開關(guān)電源啟動(dòng)或關(guān)閉時(shí)，所述的控制信號(hào)拉低所述的兩只同步整流管的驅(qū)動(dòng)電平，啟動(dòng)過程中或啟動(dòng)后再延時(shí)一段時(shí)間，該時(shí)間段內(nèi)所述的兩只同步整流管都是工作在其體二極管整流狀態(tài)；
[0015]當(dāng)所述的開關(guān)電源進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，所述的驅(qū)動(dòng)控制電路為關(guān)斷狀態(tài)。
[0016]作為上述變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流電路的一種具體的實(shí)施方式，還包括兩只驅(qū)動(dòng)電容;所述的驅(qū)動(dòng)電容之一串聯(lián)于所述的兩只同步整流管之一的控制端和所述的開關(guān)電源輔助繞組的一端之間，所述的驅(qū)動(dòng)電容之二串聯(lián)于所述的兩只同步整流管之二的控制端和所述的開關(guān)電源輔助繞組的另一端之間。
[0017]作為輸出變化電壓米樣電路的一種具體的實(shí)施方式，包括米樣電容C3和限流電阻Rl;所述的采樣電容C3的一端即為所述的輸出變化電壓采樣電路的輸入端，所述的采樣電容C3的另一端連接到所述的限流電阻Rl的一端，所述的限流電阻Rl的另一端即為所述的輸出變化電壓采樣電路的輸出端。
[0018]作為上述輸出變化電壓采樣電路具體的實(shí)施方式的變型，包括采樣電容C3和采樣電阻Rl;所述的采樣電容C3的一端即為所述的輸出變化電壓采樣電路的輸入端，所述的采樣電容C3的另一端經(jīng)所述的采樣電阻Rl后連接到所述的開關(guān)電源副邊參考點(diǎn)GND，所述的采樣電容C3和所述的采樣電阻Rl的連接點(diǎn)即為所述的輸出變化電壓采樣電路的輸出端。
[0019]作為上述輸出變化電壓采樣電路兩種【具體實(shí)施方式】的改進(jìn)，還包括放電二極管DI，所述的放電二極管DI的陰極連接到所述的采樣電容C3和所述的電阻Rl的連接點(diǎn)，所述放電二極管Dl的陽極連接到所述的開關(guān)電源副邊參考點(diǎn)GND。
[0020]作為的驅(qū)動(dòng)控制電路的一種具體的實(shí)施方式，包括開關(guān)三極管Q3、隔離二極管D2、隔離二極管D3;所述的開關(guān)三極管Q3的基極為所述的驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端，所述的開關(guān)三極管Q3的發(fā)射極連接到所述的開關(guān)電源副邊參考點(diǎn)GND，所述的開關(guān)三極管Q3的集電極連接到所述的隔離二極管D2和所述的隔離二極管D3的陰極，所述的隔離二極管D2的陽極和所述的隔離二極管D3的陽極分別為所述的驅(qū)動(dòng)控制電路的兩個(gè)輸出端。
[0021]作為上述驅(qū)動(dòng)控制電路的具體的實(shí)施方式的等同替換，包括MOS管Q3、隔離二極管D2、隔離二極管D3;所述的MOS管Q3的柵極為所述的驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端，所述的MOS管Q3的源極連接到所述的開關(guān)電源副邊參考點(diǎn)GND，所述的MOS管Q3的漏極連接到所述的隔離二極管D2和所述的隔離二極管D3的陰極，所述的隔離二極管D2的陽極和所述的隔離二極管D3的陽極分別為所述的驅(qū)動(dòng)控制電路的兩個(gè)輸出端。
[0022]對(duì)應(yīng)地，本發(fā)明提供的同步整流控制方法包括如下步驟:
[0023]輸出變化電壓采樣電路的輸入端采集開關(guān)電源輸出的變化電壓，生成采樣電流后通過其輸出端提供給驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端，所述的驅(qū)動(dòng)控制電路的輸出端輸出控制信號(hào)提供給變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流電路的兩只同步整流管的控制端；
[0024]當(dāng)所述的開關(guān)電源啟動(dòng)或關(guān)閉時(shí)，所述的控制信號(hào)拉低所述的兩只同步整流管的驅(qū)動(dòng)電平，啟動(dòng)過程中或啟動(dòng)后再延時(shí)一段時(shí)間，該時(shí)間段內(nèi)所述的兩只同步整流管都是工作在其體二極管整流狀態(tài)；
[0025]當(dāng)所述的開關(guān)電源進(jìn)入穩(wěn)態(tài)工作時(shí)，所述的驅(qū)動(dòng)控制電路為關(guān)斷狀態(tài)。
[0026]對(duì)應(yīng)地，本發(fā)明還提供應(yīng)用上述同步整流控制電路的開關(guān)電源。
[0027]本發(fā)明的工作原理將結(jié)合實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)分析，在此不贅述。
[0028]注:本申請(qǐng)中同步整流管的控制端即為控制同步整流管開通與關(guān)斷的端子，例如當(dāng)同步整流管采用MOS管時(shí)，同步整流管的控制端即為MOS管的柵極；當(dāng)同步整流管采用三極管時(shí)，同步整流管的控制端即為三極管的基極。
[0029]本發(fā)明的同步整流控制方法在原來繞組自驅(qū)同步整流電路的基礎(chǔ)上，改進(jìn)其在開關(guān)電源啟動(dòng)或關(guān)閉過程中產(chǎn)生反灌電流的缺陷，防止變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流的續(xù)流管被損壞的可能性，可大大提高采用變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流電路的開關(guān)電源產(chǎn)品的可靠性。
【附圖說明】
[0030]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流電路的原理圖；
[0031]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流電路和二極管整流電路的電流波形圖；
[0032]圖3為現(xiàn)有技術(shù)的變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流電路在啟動(dòng)過程的反灌電流的波形圖；
[0033]圖4為本發(fā)明實(shí)施案例一的同步整流控制裝置；
[0034]圖5為本發(fā)明實(shí)施案例一電路的在啟動(dòng)過程中的波形圖；
[0035]圖6為本發(fā)明實(shí)施案例二的同步整流控制裝置；
[0036]圖7為本發(fā)明實(shí)施案例三的同步整流控制裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0038]實(shí)施例一
[0039]圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例一的同步整流驅(qū)動(dòng)控制電路，包括變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流電路1、輸出變化電壓采樣電路2和驅(qū)動(dòng)控制電路3;變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流電路I包括兩只同步整流MOS管Ql和Q2;輸出變化電壓采樣電路2的輸入端連接開關(guān)電源的輸出電壓Vo、輸出端連接驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端;驅(qū)動(dòng)控制電路的兩個(gè)輸出端分別連接到兩只同步整流MOS管Ql和Q2的柵極；
[0040]變壓器繞組自驅(qū)動(dòng)同步整流電路較現(xiàn)有技術(shù)還包括驅(qū)動(dòng)電容Cl和驅(qū)動(dòng)電容C2;驅(qū)動(dòng)電容CI的一端連接驅(qū)動(dòng)繞組N2的一端，驅(qū)動(dòng)電容Cl的另一端連接到同步整流的整流MOS管Ql的柵極;驅(qū)動(dòng)電容的C2的一端連接驅(qū)動(dòng)繞組N2的另一端，驅(qū)動(dòng)電容C2的另一端連接同步整流續(xù)流MOS管Q2的柵極；
[0041]輸出變化電壓采樣電路包括采樣電容C3、限流電阻Rl;采樣電容C3的一端連接到開關(guān)電源的輸出端Vo，采樣電容C3另一端連接到限流電阻Rl的一端，限流電阻Rl的另一端為輸出