一种同步整流管的驱动装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种同步整流管的驱动装置及方法，涉及通讯电源领域，所述装置包括：检测电路，用于通过对同步整流管的漏极电压和源极电压进行检测，得到用于指示同步整流管中电流流向的检测信号；隔离驱动电路，用于根据所述检测电路输出的检测信号，生成用于驱动同步整流管的隔离驱动信号；同步整流管，用于利用所述隔离驱动信号，对来自主变压器的输入信号进行同步整流。本发明能够简单有效的获得同步整流管的隔离驱动信号，对于直通等异常情况具有较好的保护特性。
【专利说明】—种同步整流管的驱动装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通讯电源领域，特别涉及LLC同步整流管的驱动装置及相关的驱动方法。
【背景技术】
[0002]为适应高效率，高功率密度需求，谐振变换器被广泛应用于直流DC-DC功率变换器。然而，由于副边整流二极管会产生相当大的导通损耗，因此由晶体管所组成的整流电路取代了由整流二极管所组成的电路，应用于谐振变换器中。相较于使用整流二极管的转换电路，使用晶体管来进行整流的电路可以减少功率损耗。现有的同步整流控制方法有:
[0003]1、使用电流互感器检测流经副边同步整流管寄生体二极管的电流，当检测到有电流通过时开通同步整流管。但电流互感器具有寄生电感，易将电流信号延迟，易使开通信号延迟，同时电流互感器容易受干扰，又增加了成本和体积。
[0004]2、同步整流管的控制信号与主功率管的相同或相反，作为同步整流管的控制信号的同步驱动管的驱动信号比较容易获得。但工作在电流断续模式时，同步整流管的控制信号获取较为困难，若直接采用同主功率管相同或相反的信号会造成电流反灌等问题严重影响电路的工作。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种同步整流管的驱动装置及方法，能更好地解决简单有效的获得同步整流管的隔离驱动信号的问题。
[0006]根据本发明的一个方面，提供了一种同步整流管的驱动装置，包括:
[0007]检测电路，用于通过对同步整流管的漏极电压和源极电压进行检测，得到用于指示同步整流管中电流流向的检测信号；
[0008]隔离驱动电路，用于根据所述检测电路输出的检测信号，生成用于驱动同步整流管的隔离驱动信号；
[0009]同步整流管，用于利用所述隔离驱动信号，对来自主变压器的输入信号进行同步整流。
[0010]优选地，所述装置包括两个同步整流管，其每个连接主变压器的一个副边绕组和一个检测电路。
[0011]优选地，所述隔离驱动电路包括两个推挽电路和一个隔离驱动变压器，其中:
[0012]所述两个推挽电路其每个的输入端连接一个检测电路；
[0013]所述隔离驱动变压器的原边绕组连接两个推挽电路的输出端，所述隔离驱动变压器的两个副边绕组其每个连接一个同步整流管的栅极和源极。
[0014]优选地，所述装置包括由四个同步整流管形成的全桥整流电路，所述全桥整流电路的输入端连接所述主变压器的副边绕组，且每个输入支路的两个同步整流中源极接地的同步整流管连接一个检测电路。
[0015]优选地，所述隔离驱动电路包括两个推挽电路和一个隔离驱动变压器，其中:
[0016]所述两个推挽电路其每个的输入端连接一个检测电路；
[0017]所述隔离驱动变压器的原边绕组连接两个推挽电路的输出端，所述隔离驱动变压器的四个副边绕组其每个连接一个同步整流管的栅极和源极。
[0018]优选地，所述检测电路包括:
[0019]比较电路，其输入端连接所述同步整流管的漏极和源极；
[0020]放大电路，其输入端连接所述比较电路，其输出端连接推挽电路。
[0021 ] 优选地，所述比较电路包括第一比较支路和第二比较支路，所述第一比较支路和所述第二比较支路的一端经由第一电阻连接辅助电源，其中:
[0022]所述第一比较支路包括:
[0023]第一三极管，其基极和集电极连接在所述同步整流管的漏极；
[0024]第一二极管，其阴极连接所述第一三极管的发射极，其阳极连接第一电阻；
[0025]所述第二比较支路包括:
[0026]第二三极管，其基极连接所述同步整流管的源极，集电极连接所述放大电路；
[0027]第二二极管，其阴极连接所述第二三极管的发射极，其阳极连接所述第一电阻。
[0028]根据本发明的另一方面，提供了一种同步整流管的驱动方法，包括:
[0029]通过对同步整流管的漏极电压和源极电压进行检测，得到用于指示同步整流管中电流流向的检测信号；
[0030]根据所得到的检测信号，生成用于驱动同步整流管的隔离驱动信号；
[0031]利用所述隔离驱动信号，对来自主变压器的输入信号进行同步整流。
[0032]优选地，所述的得到用于指示同步整流管中电流流向的检测信号的步骤包括:
[0033]利用比较电路，对所述同步整流管的漏极电压和源极电压进行比较；
[0034]利用放大电路，对所述比较电路的输出进行放大，得到用于指示同步整流管中电流流向的检测信号。
[0035]优选地，所述的生成用于驱动同步整流管的隔离驱动信号的步骤包括:
[0036]利用推挽电路，将所述检测信号推挽输出至隔离驱动变压器，以供所述隔离驱动变压器生成用于驱动同步整流管的隔离驱动信号。
[0037]与现有技术相比较，本发明的有益效果在于:
[0038]本发明能够简单有效的获得同步整流管的隔离驱动信号，对于直通等异常情况有较好的保护特性。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1是本发明实施例提供的同步整流管的驱动装置框图；
[0040]图2是本发明实施例提供的同步整流管的驱动方法原理框图；
[0041]图3是本发明实施例提供的同步整流驱动装置的电路原理图；
[0042]图4是本发明实施例提供的检测电路的第一电路原理图；
[0043]图5是本发明实施例提供的检测电路的第二电路原理图；
[0044]图6是本发明实施例提供的全桥同步整流电路原理图。
【具体实施方式】
[0045]以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0046]图1是本发明实施例提供的同步整流管的驱动装置框图，如图1所示，装置包括检测电路、隔离驱动电路、同步整流管、主变压器。所述检测电路通过对同步整流管的漏极电压和源极电压进行检测，得到用于指示同步整流管中电流流向的检测信号；所述隔离驱动电路根据所述检测电路输出的检测信号，生成用于驱动同步整流管的隔离驱动信号；所述同步整流管利用所述隔离驱动信号，对来自主变压器的输入信号进行同步整流。
[0047]进一步地，所述装置的主变压器具有两个副边绕组。
[0048]所述装置包括两个同步整流管，其每个连接主变压器的一个副边绕组和一个检测电路，此时，所述隔离驱动电路包括两个推挽电路和一个隔离驱动变压器，所述两个推挽电路其每个的输入端连接一个检测电路；所述隔离驱动变压器的原边绕组连接两个推挽电路的输出端，所述隔离驱动变压器的两个副边绕组其每个连接一个同步整流管的栅极和源极。
[0049]进一步地，所述装置的主变压器具有一个副边绕组。
[0050]所述装置包括由四个同步整流管形成的全桥整流电路，所述全桥整流电路的输入端连接所述主变压器的副边绕组，且每个输入支路的两个同步整流管中源极接地的同步整流管连接一个检测电路。此时，所述隔离驱动电路包括两个推挽电路和一个隔离驱动变压器，所述两个推挽电路其每个的输入端连接一个检测电路；所述隔离驱动变压器的原边绕组连接两个推挽电路的输出端，所述隔离驱动变压器的四个副边绕组其每个连接一个同步整流管的栅极和源极。
[0051 ] 上述检测电路包括:
[0052]比较电路，其输入端连接所述同步整流管的漏极和源极；
[0053]放大电路，其输入端连接所述比较电路，其输出端连接推挽电路。
[0054]进一步地，所述比较电路包括第一比较支路和第二比较支路，所述第一比较支路和所述第二比较支路的一端经由第一电阻连接辅助电源，其中:
[0055]所述第一比较支路包括:
[0056]第一三极管，其基极和集电极连接在所述同步整流管的漏极；
[0057]第一二极管，其阴极连接所述第一三极管的发射极，其阳极连接第一电阻；
[0058]所述第二比较支路包括:
[0059]第二三极管，其基极连接所述同步整流管的源极，集电极连接所述放大电路；
[0060]第二二极管，其阴极连接所述第二三极管的发射极，其阳极连接所述第一电阻。
[0061]图2是本发明实施例提供的同步整流管的驱动方法原理框图，如图2所示，步骤包括:
[0062]步骤201、通过对同步整流管的漏极电压和源极电压进行检测，得到用于指示同步整流管中电流流向的检测信号。
[0063]所述的得到用于指示同步整流管中电流流向的检测信号的步骤包括:利用比较电路，对所述同步整流管的漏极电压和源极电压进行比较；利用放大电路，对所述比较电路的输出进行放大，得到用于指示同步整流管中电流流向的检测信号。
[0064]步骤202、根据所得到的检测信号，生成用于驱动同步整流管的隔离驱动信号。
[0065]所述的生成用于驱动同步整流管的隔离驱动信号的步骤包括:利用推挽电路，将所述检测信号推挽输出至隔离驱动变压器，以供所述隔离驱动变压器生成用于驱动同步整流管的隔离驱动信号。
[0066]步骤203、利用所述隔离驱动信号，对来自主变压器的输入信号进行同步整流。
[0067]图3是本发明实施例提供的同步整流驱动装置的电路原理图，如图3所示，包括比较电路、放大电路、隔离驱动电路，其中，所述比较电路对同步整流MOS管的源极电压和漏极电压的大小进行比较，所述放大电路对比较后的信号进行放大，得到检测信号，隔离驱动电路则根据所述检测信号，生成隔离驱动信号，并提供给第一同步整流管SR1、第二同步整流管SR2的栅极、源极。通过对同步整流MOS管的源极和漏极电压进行检测，就能判断出流过同步整流MOS管电流的方向，从而产生相应的第一同步整流管SR1、第二同步整流管SR2驱动信号。
[0068]具体地，第一同步整流管SRl和第二同步整流管SR2，所述第一同步整流管SRl和所述第二同步整流管SR2分别对主变压器副边各自半波整流，所述第一同步整流管SRl和第二同步整流管SR2的比较电路和放大电路完全相同。比较电路用于比较所述第一同步整流管SRl和所述第二同步整流管SR2的源极电压与漏极电压，所述第一同步整流管SRl和所述第二同步整流管SR2各自所对应的比较电路完全相同。放大电路用于将所述第一同步整流管SRl和所述第二同步整流管SR2的比较电路所产生的信号进行放大，得到检测信号，所述第一同步整流管SRl和所述第二同步整流管SR2所对应的放大电路完全相同。隔离驱动电路用于将所述第一同步整流管SRl和第二同步整流管SR2的放大电路产生的检测信号经推挽输出后分别连接到隔离驱动变压器Tl的原边I脚和2脚，隔离驱动变压器的两个副边绕组按照相位关系分别隔离驱动各自对应的所述第一同步整流管SRl和第二同步整流管SR2的栅极、源极。
[0069]其中，所述比较电路包括两个三极管和两个二极管，如图4或图5所示，三极管T1的基极和集电极相连后耦合到同步整流MOS管SR的漏极，三极管T1的发射极与二极管D1的阴极相连，三极管T2的基极耦合到同步整流MOS管SR的源极，三极管T2的集电极耦合到所述放大电路的输入端，三极管T2的发射极与二极管D2的阴极相连，二极管D1和二极管D2的阳极通过电阻R1耦合到辅助电源。
[0070]其中，所述放大电路包括一个三极管、一个二极管、一个电阻，如图4所示，三极管T3的发射极连接同步整流MOS管SR的源极，三极管T3的基极与二极管D3的阳极均连接比较电路的输出端，三极管T3的集电极连接二极管D3的阴极，并通过电阻R2连接辅助电源\c。或者，所述放大电路包括三个三极管、一个二极管、一个电阻，如图5所示，三极管T3的发射极连接同步整流MOS管SR的源极，三极管T3的基极与二极管D3的阳极均连接比较电路的输出端，三极管T3的集电极接与二极管D3的阴极均与三极管T4集电极连连，三极管T4基极和三极管T5的基极、三极管T5的集电极相连并通过电阻R2与同步整流MOS管SR的源极连接，三极管T4的发射极和三极管T5的发射极与辅助电源V。。连接。
[0071]其中，所述隔离驱动电路包括两个集成驱动芯片和隔离驱动变压器，所述集成驱动芯片的输入端耦合到放大电路的输出端，其中，第一同步整流管SRl对应的集成驱动芯片的输出端耦合到隔离变压器Tl的I脚，第二同步整流管SR2对应的集成驱动芯片的输出端耦合到隔离驱动变压器Tl的2脚，隔离驱动变压器Tl的3脚、4脚分别连接第一同步整流管SRl的栅极、源极，隔离驱动变压器Tl的6脚、5脚分别连接到第二同步整流管SR2的栅极、源极。或者，所述隔离驱动电路包括两个推挽电路和隔离驱动变压器，第一同步整流管SRl所对应的三极管VT7和三极管VT8组成一个推挽电路，三极管VT7和三极管VT8的基极耦合到第一同步整流管SRl对应的放大电路的输出端，三极管VT7和三极管VT8的发射极耦合到隔离驱动变压器Tl的I脚；第二同步整流管SR2所对应三极管VT9和三极管VTlO组成另一个推挽电路，三极管VT9和三极管VTlO的基极耦合到第二同步整流管SR2所对应放大电路的输出端，三极管VT9和三极管VTlO的发射极耦合隔离驱动变压器Tl的2脚，隔离驱动变压器Tl的3脚、4脚分别连接到第一同步整流管SRl的栅极、源极，隔离驱动变压器Tl的6脚、5脚分别连接到第二同步整流管SR2的栅极、源极。
[0072]进一步地，所述装置还包括连接在第一同步整流管SRl的漏极、源极之间的第一寄生体二极管，所述第一寄生体二极管的阳极连接第一同步整流管SRl的源极，阴极连接第一同步整流管SRl的漏极。所述装置还包括连接在第二同步整流管SR2的漏极、源极之间的第二寄生体二极管，所述第二寄生体二极管的阳极连接第二同步整流管SR2的源极，阴极连接第二同步整流管SR2的漏极。所述装置还包括电容，所述电容的一端连接主变压器副边绕组的中间抽头，另一端连接第一步整流管SRl源极和第二同步整流管SR2的源极。
[0073]综上，同步整流管的驱动装置的比较电路的输入端耦合到同步整流MOS管的源极和漏极，输出端耦合到放大电路的输入端；放大电路的输出端耦合到隔离驱动电路的输入端；隔离驱动电路的隔离驱动变压器副边输出耦合到第一同步整流管SRl及第二同步整流管SR2栅极、源极。比较电路用于比较同步整流MOS管源极与漏极电压，优选的，采用由精确匹配的三极管对和精确匹配高压二级管对所组成的电路，其结果反应了流过同步整流MOS管的电流的方向。放大电路对比较电路输出的信号进行放大处理。隔离驱动电路用于根据放大后的结果产生隔离驱动信号，并将所述隔离驱动信号送往第一同步整流管SRl及第二同步整流管SR2栅极、源极。
[0074]图4是本发明实施例提供的检测电路的第一电路原理图，如图4所示，所述检测电路包括比较电路和放大电路。
[0075]其中，所述比较电路包括三极管T1、三极管T2、二极管D1、二极管D2。三极管T1的基极和集电极连接同步整流MOS管SR的漏极，三极管T2的基极连接同步整流MOS管SR的源极，三极管T1的发射极与二极管D1的阴极连接，三极管T2的发射极与二极管D2的阴极连接，二极管D1和二极管D2的阳极通过电阻R1连接辅助电源V。。，三极管T2的集电极和三极管T3的基极与二极管D3的阳极连接。
[0076]其中，所述放大电路包括三极管T3、二极管队、电阻R2。三极管T3的发射极接同步整流MOS管SR的源极，三极管T3的基极与二极管D3的阳极连接三极管T2的集电极，三极管T3的集电极连接二极管D3的阴极并通过电阻R2接辅助电源\c。
[0077]由精确匹配的三极管对1\、T2和精确匹配的二极管对Dp D2组成的电路对同步整流MOS管SR的漏极电压、源极电压进行比较，将比较所得信号送往由三极管T3、二极管D3、电阻R2组成的放大电路，经放大后送往隔离驱动电路，经隔离驱动电路生成隔离驱动信号后送往同步整流MOS管SR的栅极。
[0078]图5是本发明实施例提供的检测电路的第二电路原理图，如图5所示，与图4的区别在于放大电路，如图5所示。所述放大电路包括三极管T3、三极管T4、三极管T5、二极管D3、电阻R2。三极管T3的发射极连接同步整流MOS管SR的源极，三极管T3的基极与二极管D3的阳极连接三极管T2的集电极，三极管T3的集电极接与二极管D3的阴极与三极管T4集电极连接，三极管T4基极和三极管T5的基极、三极管T5的集电极相连并通过电阻R2与同步整流MOS管SR的源极连接，三极管T4的发射极和三极管T5的发射极与辅助电源V。。连接。
[0079]图6是本发明实施例提供的全桥同步整流电路原理图，如图6所示，与图3的区别在于，在本实施例中主变压器T2的副边为单绕组，由4只同步整流管SR1、SR2、SR3、SR4组成全桥同步整流电路，隔离驱动变压器具有4个分别驱动4只同步整流管的副边绕组，如图6所示。本实施例仍然由双下管SR1、SR2形成比较电路、放大电路，所述全桥同步整流电路的输入端连接主变压器T2副边的单绕组，对于其中一个输入支路上的两只同步整流管SRl、SR2，分别利用比较电路对SRl、SR2的漏极电压和源极电压进行比较，并利用放大电路对比较结果进行放大，得到分别对应于SR1、SR2的两个检测信号。将对应于SRl的检测信号输出到由VT7和VT8组成的推挽电路，将对应于SR2的检测信号输出到由VT9和VTlO组成的推挽电路，两个推挽电路的输出分别连接隔离驱动变压器的原边绕组的I脚和2脚。所述隔离驱动变压器的副边采用4组绕组，根据原副边极性情况，隔离驱动变压器Tl的3脚、4脚分别连接到SRl的栅极、源极，隔离驱动变压器Tl的6脚、5脚分别连接到SR2的栅极、源极，隔离驱动变压器Tl的10脚、9脚分别连接到SR3的栅极、源极，隔离驱动变压器Tl的7脚、8脚分别连接到SR4的栅极、源极。
[0080]所述比较电路和放大电路可选择如图4或图5所示的电路。
[0081]进一步地，所述装置还包括四个寄生体二极管，其每个连接一个同步整流管，所述寄生体二极管的阳极连接同步整流管的源极，阴极连接同步整流管的漏极。所述装置还包括电容，所述电容的一端连接SR3的漏极和SR4的漏极，另一端连接SRl的源极和SR2的源极。
[0082]综上所述，本发明通过对同步整流管的源极和漏极电压进行检测，判断流过同步整流管的电流方向，从而生成相应的同步整流管的隔离驱动信号，使同步整流管的隔离驱动信号的获取更加简单有效。
[0083]尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本【技术领域】技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种同步整流管的驱动装置，其特征在于，包括: 检测电路，用于通过对同步整流管的漏极电压和源极电压进行检测，得到用于指示同步整流管中电流流向的检测信号； 隔离驱动电路，用于根据所述检测电路输出的检测信号，生成用于驱动同步整流管的隔离驱动信号； 同步整流管，用于利用所述隔离驱动信号，对来自主变压器的输入信号进行同步整流。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括两个同步整流管，其每个连接主变压器的一个副边绕组和一个检测电路。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述隔离驱动电路包括两个推挽电路和一个隔离驱动变压器，其中: 所述两个推挽电路其每个的输入端连接一个检测电路； 所述隔离驱动变压器的原边绕组连接两个推挽电路的输出端，所述隔离驱动变压器的两个副边绕组其每个连接一个同步整流管的栅极和源极。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括由四个同步整流管形成的全桥整流电路，所述全桥整流电路的输入端连接所述主变压器的副边绕组，且其每个输入支路的两个同步整流管中源极接地的同步整流管连接一个检测电路。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述隔离驱动电路包括两个推挽电路和一个隔离驱动变压器，其中: 所述两个推挽电路其每个的输入端连接一个检测电路； 所述隔离驱动变压器的原边绕组连接两个推挽电路的输出端，所述隔离驱动变压器的四个副边绕组其每个连接一个同步整流管的栅极和源极。
6.根据权利要求3或5所述的装置，其特征在于，所述检测电路包括: 比较电路，其输入端连接所述同步整流管的漏极和源极； 放大电路，其输入端连接所述比较电路，其输出端连接推挽电路。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述比较电路包括第一比较支路和第二比较支路，所述第一比较支路和所述第二比较支路的一端经由第一电阻连接辅助电源，其中: 所述第一比较支路包括: 第一三极管，其基极和集电极连接在所述同步整流管的漏极； 第一二极管，其阴极连接所述第一三极管的发射极，其阳极连接第一电阻； 所述第二比较支路包括: 第二三极管，其基极连接所述同步整流管的源极，集电极连接所述放大电路； 第二二极管，其阴极连接所述第二三极管的发射极，其阳极连接所述第一电阻。
8.一种同步整流管的驱动方法，其特征在于，包括: 通过对同步整流管的漏极电压和源极电压进行检测，得到用于指示同步整流管中电流流向的检测信号； 根据所得到的检测信号，生成用于驱动同步整流管的隔离驱动信号； 利用所述隔离驱动信号，对来自主变压器的输入信号进行同步整流。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的得到用于指示同步整流管中电流流向的检测信号的步骤包括: 利用比较电路，对所述同步整流管的漏极电压和源极电压进行比较； 利用放大电路，对所述比较电路的输出进行放大，得到用于指示同步整流管中电流流向的检测信号。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述的生成用于驱动同步整流管的隔离驱动信号的步骤包括: 利用推挽电路，将所述检测信号推挽输出至隔离驱动变压器，以供所述隔离驱动变压器生成用于驱动同步整流管的隔离驱动信号。
【文档编号】H02M7/217GK104426397SQ201310395156
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】杜凤付, 范杰, 高摇光 申请人:中兴通讯股份有限公司