[发明专利]控制和驱动电路及方法

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源领域，尤其涉及一种控制和驱动电路及方法。

背景技术

随着开关电源技术的发展，低压大电流开关电源越来越成为一种重要的发展趋势，而效率问题始终是低压大电流开关电源发展规律的一个主旋律。同步整流技术是低压大电流场合提高效率通常采用的一种方法，通过同步整流技术可以降低同步整流开关电源的损耗。同步整流技术的关键在于同步整流管的驱动方式，不同的驱动方式对效率的影响是有很大的差别的。

参见图1A，图中所示的是现有的第一种反激式同步整流开关电源的驱动控制方式。其工作原理为：原边开关管控制器U₁产生一个PWM信号控制原边开关管Q₁开通和关断，当该PWM信号为高电平有效时，原边开关管Q₁导通，变压器储存能量，此时同步整流管Q₂的漏源电压V_DS大于零，同步整流管控制器U₃检测到V_DS＞0后，控制同步整流管Q₂关断；当该PWM信号为低电平无效时，原边开关管Q₁关断，变压器能量由原边传递到副边，副边电流流过同步整流管Q₂内部的反并联二极管D，导致同步整流管Q₂漏源两端的电压变为V_DS＝-V_DF，其中V_DF为反并联二极管D的正向导通压降，这说明此时同步整流管Q₂的漏源电压V_DS小于零，同步整流管驱动器检测到V_DS＜0后，控制同步整流管Q₂开通，副边电流流过同步整流管Q₂而不再流过反并联二极管D，直至原边开关管控制器再次输出高电平信号控制原边开关管Q₁导通，同步整流管Q₂将再次被关断。这种同步整流控制方式通过采用具有低导通电阻的MOS管来替代普通反激式变换器中的快恢复二极管，实现了对反激式电源效率的提升。但是，在该方案中，如果在副边电流没有下降到零时，原边开关管驱动器U₁已经控制原边开关管Q₁导通，则会导致变换器出现两个开关管同时导通(即交叉导通)的现象。为避免交叉导通的出现，该控制方式主要适用于工作在断续导通模式(DCM)的反激式变换器或者副边电流能够过零的LLC变换器中，适用范围较窄。此外，在同步整流开关电源中，反并联二极管D的导通时间越小，电源的整体效率越高，但是，在该方案中，同步整流管Q₂的导通和关断控制比较复杂，难以减小反并联二极管D的导通时间，因而难以进一步提高电源效率。

参见图1B，图中所示的是现有的第二种反激式同步整流开关电源的驱动控制方式。其中，原边开关管控制器U₁用于产生两路PWM信号V_G1和V_G2P，且PWM信号V_G1和PWM信号V_G2P为互补信号，变压器T₂用于传输PWM信号V_G2P到副边。其工作原理如下：当PWM信号V_G1为高电平有效时，互补PWM信号V_G2P为低电平无效，PWM信号V_G1控制原边开关管Q₁导通，互补PWM信号V_G2P经变压器T₂传输到副边，经同步整流管控制器转换为同步整流管控制信号V_G2，此时同步整流管控制信号V_G2也为低电平，同步整流管Q₂关断；当PWM信号V_G1变为低电平无效时，互补PWM信号V_G2P变为高电平有效，PWM信号V_G1控制原边开关管Q₁关断，此时同步整流管控制信号V_G2变为高电平控制同步整流管Q₂开通。由此可以看出，该方案可以解决第一种方案中存在的交叉导通问题，并且，同步整流管Q₂的导通和关断控制也较第一种简单。但是，由于变压器T₂的存在，电路的体积和成本大为增加，而且变压器T₂难以传输快速变化的占空比信号。