[实用新型]一种高侧驱动供电电路、集成电路及开关电源

说明书

本实用新型公开了一种高侧驱动供电电路、集成电路及开关电源，所述高侧驱动电路包括：二极管D5和电容C1，所述二极管D5的阳极用于连接所述开关电源的输出端Vo，所述二极管的阴极连接所述电容C1的一端，所述二极管的阴极还用于连接所述对应集成电路的高侧电源引脚VH，所述电容C1的另一端用于连接所述对应桥臂的中点，所述电容C1的另一端还用于连接对应集成电路的高侧浮地引脚HB；本实用新型能解决开关电源运行在空载状态下进入输入欠压保护后，输出端电压不能正常下降到零伏进入保护状态的问题，提高开关电源的可靠性。

技术领域

本实用新型涉及开关电源领域，具体涉及一种应用于全桥同步整流场合的高侧驱动供电电路、集成电路及开关电源。

背景技术

随着开关电源技术的不断更新与快速发展，以及半导体器件的小型化、高频化、高可靠性化发展，使得高频开关电源已涉透到很多行业，业界对开关电源输出功率要求也越来越高，随着输出功率的提升，功率器件发热严重，损耗增加，为进一步提升开开关电源的整体效率，提出了同步整流技术，利用MOS管代替二极管来实现输出整流功能，凭借MOS管导通电阻小的特性，能有效降低整流管的导通损耗，提升效率。

目前常用的同步整流电路有两种，一种是全桥同步整流电路，如图1所示，另一种是全波同步整流电路，如图2所示。与全波同步整流电路相比，全桥同步整流电路的变压器绕组结构设计更简单，且每个MOS管的电压应力为全波同步整流电路的一半，在对变压器结构设计要求严格的小体积应用场合(如砖块电源)以及输出高压场合(如输出12V以及上)有更广泛的应用。

但全桥同步整流电路中存在两个高侧MOS管，其源极作为驱动电路的地，是浮地，对驱动电路的供电电路设计有要求，现有技术常用的解决方案是自举供电电路，如图3所示(由于全桥同步整流电路中两个桥臂的高侧MOS管驱动电路原理一致，这里仅由其中MOS管Q1和MOS管Q2组成的一组桥臂作为说明)，集成电路U1用于产生控制高侧MOS管Q1以及低侧MOS管Q2开关的驱动信号，其包含高侧电源引脚VH、高侧栅极控制引脚HO、高侧浮地引脚HB，低侧电源引脚VL、低侧栅极控制引脚LO、地引脚GND(为方便描述，仅给出6个引脚，其余引脚未标出)，辅助电源、自举二极管D1、电容C1形成高侧MOS管Q1的驱动供电电路，其工作原理为当低侧MOS管Q2导通时，高侧浮地引脚HB被接至与地引脚GND相连，此时辅助电源通过自举二极管D1给电容C1充电，为后续高侧MOS管的开通提供足够的驱动电压；当低侧MOS管Q2关断后，高侧浮地引脚HB电压被抬高，高于辅助电源电压VCC，此时自举二极管D1反向截止，电容C1无法充电，而是作为高侧MOS管驱动电源被耗电，直到下一周期低侧MOS管Q2导通后才再次充电。

现有自举供电电路存在以下不足：一般地，为确保集成电路U1的控制逻辑正常，需要辅源电源先工作，提供稳定的供电电压VCC，当开关电源进入故障保护时，如输入欠压保护，此时集成电路U1的控制逻辑关闭，但辅助电源仍会工作，为开关电源的故障恢复重启作准备，在这种情况下，虽然集成电路U1的控制逻辑已关闭，但由于辅助电源仍在工作，其供电电压VCC会通过自举二极管D1、电容C1、以及高侧MOS管Q1的体二极管给开关电源输出端充电，使得开关电源输出端电压不会下降到零伏进入保护状态，而是维持在辅助电源电压VCC附近，特别是在开关电源工作在空载的情况下，使得开关电源的可靠性降低。

美国专利文献US20180234015A1中公开了一种高侧驱动供电电路，如图4所示，其通过复用低侧栅极控制引脚GateLS来给高侧MOS管104驱动电路供电，可以有效解决现有自举供电电路的不足，但这种解决方案在应用中也存在以下不足：一是利用低侧栅极控制引脚GateLS来供电，会导致低侧栅极控制引脚GateLS信号易受干扰，导致低侧MOS管106开关异常；二是利用低侧栅极控制引脚GateLS来供电，对低侧MOS管106的驱动供电电路带载能力有要求，一方面其需要提供足够的能量确保低侧MOS管106可靠导通，另一方面还需提供额外的能量给高侧驱动供电电路供电，若低侧MOS管106驱动供电电路带载能力不足，会使得其驱动供电电压下降，当电压低于MOS管106开通阈值时，会导致其无法有效开通。

实用新型内容