[实用新型]单级正向同步整流驱动电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种整流驱动电路技术，特别是一种单级正向同步整流驱动电路。

背景技术

大部分采用通用方案的同步整流DC/DC电源变换器输出电压限于15V及以下。而通用同步整流技术方案又分为两种方案，即次级自驱动同步整流和它激控制同步整流，如图1和图2所示。

图1为次级自驱动同步整流，Q1为正向同步整流器，Q2为反向同步整流器。Q1的驱动来自变压器附边的首头，Q2的驱动级来自变压器附边的尾头，当驱动电压升高至门限时（一般为2V左右），MOS管导通，等效为低电阻状态。由于变压器附边首尾头电压不会相同，所以Q1和Q2不会同时导通，即不需要特别的设定死区时间。由于MOS管导通后等效为低电阻，具有很低的导通损耗，所以会大幅度降低损耗，提高效率。

如输出电压为5V，电流为40A时，输出功率为200W，Q1和Q2的耐压仅需要30V，而现在Q1和Q2的选择可以选择到1mΩ的MOS管，即其Q1和Q2的导通损耗为I2R=40A×40A×0.001Ω=1.6W。如果采用二极管的话，即使采用压降最低的二极管，其在40A时压降也有0.4V，那么其导通损耗为VA=0.4V×40A=16W。这样可以看出，采用MOS管同步整流比采用二极管整流效率要高很多。虽然实际同步整流电路中还存在如驱动损耗、开关损耗等其它损耗，但也仅在0.5W-2W，比较而言同步整流效率还是明显高出二极管整流。

上述计算仅是直流等效算法，实际计算值要更复杂，但仅为量的差别，差距不会到2倍，不影响定性结果。

可以看出自驱动同步整流电路较简单。但是由于其驱动信号来自变压器附边，而变压器附边电压又和输出电压存在一定的比例关系，同时Q1和Q2的驱动电压上限有限制，故自驱动同步整流仅适合输出电压为5V或5V以下的DC/DC变换器。如果输出电压高于5V，那么变压器附边感应电压会达到20V以上，会超出Q1和Q2的驱动门限，导致Q1和Q2损坏，此时需要外加一些限压电路进行保护，但是限压电路的存在对效率、死区时间存有一定影响，电压越高越影响明显。故采用此方式产品的电压一般不超过15V。

图2为它激控制同步整流，Q1为正向同步整流器，Q1为反向同步整流器。Q1和Q2的驱动级来自同步整流控制IC。

它激控制同步整流具体功率回路工作原理与自驱动同步整流相同。区别在于它激控制同步整流需要额外的它激控制电路。采用它激控制后，控制IC经过隔离变压器给控制IC信号为变压器信号基准，由于为功能IC，所以可以对驱动电压、死区时间、信号等等都可以通过IC的外围电路进行设定，辅助电源、死区设定等详细电路未在图2中表示，但是所有的它激控制IC都具有以下几个要求：

1，需要同步隔离驱动信号；

2，控制IC需要附边辅助供电；

3，需要外围电路设定死区时间；

这样可以得到，采用它激控制同步整流电路很复杂，设定不好容易导致故障。因IC内部的模拟电路存在温漂，所以抗温度特性不如自激驱动方式。除以上外，不同的它激控制IC也会有其它的附加功能，如占空比限制，短路检测等也会增加电路的复杂性，对设计水平、元器件水平和工艺水平要求也更高。

它激控制同步整流电路由于是外部控制，所以可以弥补驱动同步整流的缺点，效率会更高（比自驱动方式高1%左右），同时可以适应更高输出电压，理论上最高可以做到24V，但是高电压同样会带来不利影响，如辅助供电损耗变大，MOS导通电阻很大，选择余地很窄，高电压时死区时间必须变长，导致更高的输出电压时效率优势已不明显，而且电路更加复杂。所以它激控制同步整流实际使用的常用输出电压一般在12V-15V效果最好。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，克服自驱动同步整流电路和它激控制同步整流的缺陷，提供一种既保留同步整流高效率优势，又不需要额外驱动的电路，将驱动电路相对于它激控制方式大大简化，同时二极管在耐压超过150V时损耗比MOS管更小，选择余地更大，能实现更高电压的输出。

本实用新型采用如下技术方案：一种单级正向同步整流驱动电路，包括DC/DC变换器的原边驱动级，隔离驱动变压器，正向同步整流器，附边负向整流器，所述正向同步整流器采用正向同步整流MOS管，附边负向整流器采用二极管整流，所述原边驱动级通过隔离驱动变压器驱动正向同步整流器，配合反向二极管组成整流回路。