用於同步整流管的驅動保護電路及直流變換器的製作方法

2024-03-25 13:58:05

本發明屬於電力電子變換器技術領域，尤其涉及一種用於同步整流管的驅動保護電路及直流變換器。

背景技術：

由於同步整流管是一種全控型半導體開關器件，為使其在開關變換器中像普通整流二極體一樣開通和關斷，提供滿足一定時序關係的驅動信號是必要的，否則可能會導致輸出短路或使其體內二極體導通，從而導致整流損耗增加及器件應力增大。因此，同步整流管的驅動電路應該同時考慮控制時序和驅動方式。同步整流管驅動信號的控制時序必須與開關變換器主功率開關的導通、斷開協調配合，才能確保開關變換器正常、可靠工作，並取得較高的工作效率。

同步整流管的電壓型自驅動方式可分為：副邊繞組電壓驅動、輔助繞組電壓驅動、濾波電感耦合電壓驅動、柵極電荷保持驅動方式。副邊繞組電壓自驅動方式電路的特點：驅動信號直接由變壓器副邊繞組提供，電路結構簡單；變壓器復位為零時，電流流經續流管的體二極體，電路損耗增加。輔助繞組電壓自驅動方式電路的特點：只需改變輔助繞組的匝數，就可以有效地驅動不同閥值電壓的同步整流管；變壓器復位為零時，電流流經同步整流管的體二極體，電路損耗增加。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種用於同步整流管的驅動保護電路及直流變換器，實現同步整流管的快速關段以及當電路發生故障時，迅速關閉同步整流管驅動信號的功能。

為達到上述目的，本發明採用的技術方案是：一種用於同步整流管的驅動保護電路，其包括二極體，第一開關管及第二開關管，二極體正極連接於變壓器副邊繞組的同名端，二極體負極連接第一開關管的漏極，第一開關管的源極分別連接於同步整流管電路和第二開關管的漏極，第二開關管的源極連接變壓器副邊繞組的異名端及接地，第一開關管的柵極接收驅動開關管的第一驅動信號，第二開關管的柵極連接於變壓器副邊繞組的同名端。

在本發明的一實施例中，還包括第一保護電阻，第一保護電阻設置於二極體與第一開關管之間。

在本發明的一實施例中，還包括第二保護電阻，第二保護電阻設置於第一開關管與第二開關管之間。

在本發明的一實施例中，第一開光管為n溝道開關管，用於輸出驅動同步整流電路的第二驅動信號。

在本發明的一實施例中，第二開光管為p溝道開關管。

本發明還提供了一種直流變換器，所述直流變換器包括上述任一的用於同步整流管的驅動保護電路。

本發明的用於同步整流管的驅動保護電路相對於現有技術的有益效果是：實現大佔空比時同步整流管的快速關段以及當電路發生故障時，迅速關閉同步整流管驅動信號的功能。

附圖說明

此處的附圖被併入說明書中並構成本說明書的一部分，示出了符合本發明的實施例，並與說明書一起用於解釋本發明的原理。

圖1為本發明一實施例的具有用於同步整流管的驅動保護電路的直流變換器結構圖。

圖2為本發明一實施例的驅動原理波形圖。

具體實施方式

為使本發明實施的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。

本發明為實現同步整流管的快速關段以及當電路發生故障時，迅速關閉同步整流管驅動信號的功能，所採取的技術方案是：

本發明的用於同步整流管的驅動保護電路，其包括二極體，第一開關管及第二開關管，二極體正極連接於變壓器副邊繞組的同名端，二極體負極連接第一開關管的漏極，第一開關管的源極分別連接於同步整流管電路和第二開關管的漏極，第二開關管的源極連接變壓器副邊繞組的異名端及接地，第一開關管的柵極接收驅動開關管的第一驅動信號，第二開關管的柵極連接於變壓器副邊繞組的同名端。

此外，本發明的用於同步整流管的驅動保護電路還可以包括第一保護電阻，第一保護電阻設置於二極體與第一開關管之間。

此外，本發明的用於同步整流管的驅動保護電路還可以包括第二保護電阻，第二保護電阻設置於第一開關管與第二開關管之間。

上述的第一開光管為n溝道開關管，用於輸出驅動同步整流電路的第二驅動信號。上述的第二開關管為p溝道開關管。n溝道開關管串聯在同步整流管的驅動迴路裡，p溝道開關管則與驅動迴路並聯。

本發明的用於同步整流管的驅動保護電路是在變壓器副邊增加一個輔助驅動繞組，從輔助繞組的一端得到正負交變的電壓，當正電壓到來時，通過導通n溝道開關管將該正電壓作為驅動信號送給同步整流管；當負電壓到來時，利用p溝道開關管的負壓導通功能，迅速將同步整流管的驅動信號拉低，實現同步整流管的快速關段，減小導通損耗。另外，開關變換器正常工作情況下，n溝道開關管是常通的，一旦開關變換器輸出發生短路、過流或過壓等故障時，利用故障信號的「置低」功能立即關閉同步整流管的驅動信號，保護後級電路及負載。

如圖1所示為本發明一實施例的用於同步整流管的驅動保護電路，其具體包括二極體d1、第一保護電阻r1、n溝道開關管n1、第二保護電阻r2、p溝道開關管p1。變壓器副邊驅動繞組a端連接二極體d1陽極、同時連接p溝道開關管p1的g端，二極體d1陰極連接第一保護電阻r1的一端，第一保護電阻r1的另一端連接n溝道開關管n1的d端，n溝道開關管n1的s端連接輸出驅動信號1、同時連接第二保護電阻r2的一端，第二保護電阻r2的另一端連接p溝道開關管p1的d端，p溝道開關管p1的s端連接參考地、同時連接變壓器副邊驅動繞組b端。

本發明的用於同步整流管的驅動保護電路和直流變換器具體實施步驟如下：

工作狀態1：開關變換器正常工作時，驅動信號2為高電平，變壓器副邊驅動繞組a、b兩端產生正負交變的電壓。當變壓器副邊驅動繞組a端為正電壓時，電壓脈衝經二極體d1、第一保護電阻r1、n溝道開關管n1後得到同步整流管的驅動信號1，驅動同步整流管導通；當變壓器副邊驅動繞組a端為負電壓時，由於二極體d1的單向導通特性，負壓被阻斷，這時同步整流管斷開，並且利用p溝道開關管p1的的負壓驅動特性來使其導通，將驅動信號1迅速拉至參考地電位，實現同步整流管的快速關段，如圖2所示。

工作狀態2：開關變換器發生故障時，比如輸出短路、過壓或過流等故障，利用故障信號通常置低的原理將驅動信號2拉低，斷開n溝道開關管n1，也就斷開了同步整流管的驅動信號1，既保護了開關變換器本身也保護了負載及用電設備的安全。

本發明的用於同步整流管的驅動保護電路主要用於隔離的buck族變換器拓撲，如：buck變換器、正激變換器、半橋變換器、全橋變換器、推挽變換器等。

本發明的用於同步整流管的驅動保護電路及直流變換器相對於現有技術的有益效果是：實現大佔空比時同步整流管的快速關段以及當電路發生故障時，迅速關閉同步整流管驅動信號的功能。

以上所述，僅為本發明的最優具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。