一種同步整流控制驅(qū)動器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種同步整流控制驅(qū)動器，現(xiàn)有技術(shù)不是體積大成本高就是損耗加大，尤其是在整流電流相差較大的情況下電阻的取值難予兼顧。本發(fā)明包括第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R0、第五電阻Rg、比較器U、第一同步整流管Q1、第二同步整流管Q2和同步整流MOSFET；本發(fā)明既實現(xiàn)了同步整流管關(guān)閉期反向電壓可靠阻斷，同時又實現(xiàn)了同步整流管電流方向的高速、精密探測的采樣、閉環(huán)控制、驅(qū)動的一體結(jié)構(gòu)。
【專利說明】
一種同步整流控制驅(qū)動器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電源變換技術(shù)領(lǐng)域的一種同步整流技術(shù)，尤其是一種能高速、準確檢測同步整流管電流方向的同步驅(qū)動控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]采用MOSFET管替代常規(guī)整流二極管實現(xiàn)同步整流，可大大提高變換器的整體效率，這項技術(shù)已成為整個電源行業(yè)廣泛推廣的新技術(shù)。近十年間一直是電源技術(shù)的研發(fā)熱點，一項成熟的技術(shù)原理卻引起整個行業(yè)專家、學者投身多年的研發(fā)，其主要原因在于如何使之通用于不同的電源變換器拓撲和不同的導(dǎo)電模式。從整流二極管的工作狀態(tài)可以得知，它不僅能整流而且能續(xù)流，真正符合整流二極管運行規(guī)律的同步控制點應(yīng)為整流回路的電流方向轉(zhuǎn)換點。因此，電流型同步才是最理想的同步，要檢測整流回路的電流換向點主要有兩種做法:I.采用電流互感器;2.串入檢流電阻。然而這兩種方案各有利弊，前者體積大成本高;后者損耗加大，尤其是在整流電流相差較大的情況下電阻的取值難予兼顧。最新的技術(shù)則是直接利用同步整流MOSFET管的導(dǎo)通內(nèi)阻替代檢流電阻，這一技術(shù)可獲得最簡潔的電路和最小的損耗。傳統(tǒng)的電壓或電流同步檢測多為電阻分壓型，在同步整流管關(guān)閉期間采樣輸入端將承受較高反向電壓的沖擊，需采用較大取值的采樣電阻并設(shè)鉗位電路來降低損耗，這樣又會造成響應(yīng)速度的下降。最新的技術(shù)是在采樣端串入一個二極管來阻斷反向電壓，這的確是一個好辦法。然而，由于二極管正向?qū)▔航凳芘刻匦圆町惖挠绊懞碗S環(huán)境溫度而變化的固有特性，都會使控制精度和運行的可靠性大為降低。尤其是在采用超低導(dǎo)通內(nèi)阻的同步整流管時問題更為突出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種采用一對孿生二極管既實現(xiàn)了同步整流管關(guān)閉期反向電壓可靠阻斷，同時又實現(xiàn)了同步整流管電流方向的高速、精密探測的采樣、閉環(huán)控制、驅(qū)動的一體結(jié)構(gòu)。
[0004]本發(fā)明為一種同步整流控制驅(qū)動器，包括第一二極管Dl、第二二極管D2、第三二極管D3、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R0、第五電阻Rg、比較器U、第一同步整流驅(qū)動管Ql和第二同步整流驅(qū)動管Q2;
[0005]所述的第一二極管Dl陰極接外部同步整流MOSFET的源極，陽極與第三二極管D3陽極、第一電阻Rl的一端、第三電阻R3的一端、比較器U的同向輸入端連接，第一電阻Rl的另一端與電容CO的一端、第二電阻R2的一端、比較器U的正電源端、第四電阻RO的一端連接，電容CO的另一端接外部同步整流MOSFET管的漏極，第二電阻R2的另一端與比較器U的反向輸入端、第三二極管D3的陰極、第二二極管D2的陽極連接，第二二極管D2的陰極與比較器U的負電源端、第二同步整流驅(qū)動管Q2的集電極連接并接外部同步整流MOSFET管的漏極，第三電阻R3的另一端與第二同步整流驅(qū)動管Q2的基極、第一同步整流驅(qū)動管Ql的基極、比較器U的輸出端連接，第四電阻RO的另一端與第一同步整流驅(qū)動管Ql的集電極連接并接VCC，第一同步整流驅(qū)動管Ql發(fā)射極與第二同步整流驅(qū)動管Q2的發(fā)射極、第五電阻Rg的一端連接，第五電阻Rg的另一端接外部同步整流MOSFET管的柵極。
[0006]有益效果:
[0007]1、本項技術(shù)將高速電壓比較器的兩個輸入端分別設(shè)置為基準和采樣比較端，其電位數(shù)值由高度對稱的兩個二極管的正向偏置點電位確定，最佳的做法是采用一對孿生二極管。從同一正電源通過等值的電阻分別為這兩個二極管施加正向電流偏置即可獲得互為溫度補償且壓差極小的兩個偏置電壓，一旦將這兩個偏置電壓的“零”點分別建立在同步整流管的源、漏兩端，即可將其流經(jīng)溝道內(nèi)阻的電流所形成的壓降，包括電流大小和方向等電壓信息直接轉(zhuǎn)換到比較器的兩個輸入端，這樣的電路結(jié)構(gòu)不僅大大地提高了采樣的精度并基本消除了環(huán)境溫度對可靠性的影響；
[0008]2、在同步整流管關(guān)閉初期，處于采樣端的二極管會隨反向電壓由負變正、由低變高的過程使二極管偏置電流逐步降低，直至反向電壓上升到高于控制器的供電電壓時，二極管才進入反向阻斷。因此，比較器采樣輸入端的電平會跳高至供電電壓，對有輸入共模電壓范圍限制的比較器是不可行的，即使采用軌對軌的比較器來避免對器件造成傷害，同樣存在比較器輸入端因過大的電壓擺幅會造成控制響應(yīng)速度變慢。本項技術(shù)在比較器兩個輸入端之間設(shè)置了一個肖特基二極管來對此上跳電壓實現(xiàn)導(dǎo)通鉗位，使采樣端電壓擺幅限制在0.2V以內(nèi)，有效地提高了控制器的響應(yīng)速度；
[0009]3、本項技術(shù)采用了具有低失調(diào)電流的高精度高速比較器，即使采用內(nèi)阻低至幾毫歐的MOS同步整流管也不會產(chǎn)生同步控制的誤動；
[0010]4、為消除高速比較器在狀態(tài)轉(zhuǎn)換點產(chǎn)生震蕩，本項技術(shù)特別設(shè)置了閉環(huán)正反饋，以改變基準端二極管偏置電流的方式來微量地加入正反饋電壓，有效地消除了有害的震蕩。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示，本發(fā)明一種同步整流控制驅(qū)動器，包括第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R0、第五電阻Rg、比較器U、第一同步整流管Ql、第二同步整流管Q2和同步整流MOSFET;第一同步整流驅(qū)動管Ql、第二同步整流驅(qū)動管Q2共同組成圖騰柱驅(qū)動外部的同步整流MOSFET管；
[0013]所述的第一二極管Dl陰極接外部同步整流MOSFET管的源極，陽極與第三二極管D3陽極、第一電阻Rl的一端、第三電阻R3的一端、比較器U的同向輸入端連接，第一電阻Rl的另一端與電容CO的一端、第二電阻R2的一端、比較器U的正電源端、第四電阻RO的一端連接，電容CO的另一端接外部同步整流MOSFET管的漏極，第二電阻R2的另一端與比較器U的反向輸入端、第三二極管D3的陰極、第二二極管D2的陽極連接，第二二極管D2的陰極與比較器U的負電源端、第二同步整流驅(qū)動管Q2集電極連接并接外部同步整流MOSFET管的漏極，第三電阻R3的另一端與第二同步整流驅(qū)動管Q2的基極、第一同步整流管Ql的基極、比較器U的輸出端連接，第四電阻RO的另一端與第一同步整流驅(qū)動管Ql的集電極連接并接VCC，第一同步整流驅(qū)動管Ql發(fā)射極與第二同步整流驅(qū)動管Q2的發(fā)射極、第五電阻Rg的一端連接，第五電阻Rg的另一端接外部同步整流MOSFET管的柵極。
[0014]本發(fā)明同步整流控制驅(qū)動器是以一個高速電壓比較器為控制核心;驅(qū)動器是由比較器的輸出端直接推動一個圖騰柱形成;外部同步整流管電流方向探測是由兩個對稱的電阻和二極管串聯(lián)支路，每個支路由等值的電阻為二極管提供正向偏置，并將此受偏置所建立的兩個二極管正向壓降分別接至比較器的同向和反向輸入端，兩個支路的偏置電流流出端分別接入外部同步整流MOSFET的源極和漏極兩端，這樣的對稱電平平移支路即可將流經(jīng)外部MOSFET源-漏溝道內(nèi)阻的電流及其極性所形成的壓降，精密地轉(zhuǎn)換為比較器兩個輸入端的采樣信號，在電流極性轉(zhuǎn)換瞬間，幾個毫伏的變化就能精確地識別。
[0015]同步整流控制含有正反饋閉環(huán)回路，由反饋電阻R3連接在比較器的輸出和同向輸入端之間；既實現(xiàn)了上電初始輸出關(guān)閉優(yōu)先，又能有效地消除狀態(tài)轉(zhuǎn)換時的震蕩；
[0016]所述的同步整流控制含有一個采樣輸入鉗位二極管可有效提高控制的響應(yīng)速度；
[0017]所述的同步檢測所采用的孿生雙二極管亦可采用兩個同批次并檢測其相同偏置電流條件下正向電壓誤差<5mV的單二極管，緊靠貼裝后在其頂面加隔熱封膠，使它們處于相對的等溫體內(nèi)，同樣可以獲得與孿生對管相近的使用效果。
【主權(quán)項】
1.一種同步整流控制驅(qū)動器，包括第一二極管Dl、第二二極管D2、第三二極管D3、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻RO、第五電阻Rg、比較器U、第一同步整流驅(qū)動管Ql和第二同步整流驅(qū)動管Q2; 其特征在于:所述的第一二極管Dl陰極接外部同步整流MOSFET的源極，陽極與第三二極管D3陽極、第一電阻Rl的一端、第三電阻R3的一端、比較器U的同向輸入端連接，第一電阻Rl的另一端與電容CO的一端、第二電阻R2的一端、比較器U的正電源端、第四電阻RO的一端連接，電容CO的另一端接外部同步整流MOSFET管的漏極，第二電阻R2的另一端與比較器U的反向輸入端、第三二極管D3的陰極、第二二極管D2的陽極連接，第二二極管D2的陰極與比較器U的負電源端、第二同步整流驅(qū)動管Q2的集電極連接并接外部同步整流MOSFET管的漏極，第三電阻R3的另一端與第二同步整流驅(qū)動管Q2的基極、第一同步整流驅(qū)動管Ql的基極、比較器U的輸出端連接，第四電阻RO的另一端與第一同步整流驅(qū)動管Ql的集電極連接并接VCC，第一同步整流驅(qū)動管Ql發(fā)射極與第二同步整流驅(qū)動管Q2的發(fā)射極、第五電阻Rg的一端連接，第五電阻Rg的另一端接外部同步整流MOSFET管的柵極。
【文檔編號】H02M1/088GK105978304SQ201610513878
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】舒靖文, 宋衡, 王連根
【申請人】浙江求缺科技有限公司