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一种同步整流装置.pdf

  • 上传人:54
  • 文档编号:1095237
  • 上传时间:2018-03-31
  • 格式:PDF
  • 页数:8
  • 大小:365.68KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN200910189643.4

    申请日:

    2009.08.25

    公开号:

    CN101997434A

    公开日:

    2011.03.30

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情:

    发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H02M 7/12申请公布日:20110330|||公开

    IPC分类号:

    H02M7/12; H02M7/217

    主分类号:

    H02M7/12

    申请人:

    康佳集团股份有限公司

    发明人:

    乔景明

    地址:

    518053 广东省深圳市南山区华侨城康佳集团

    优先权:

    专利代理机构:

    广州三环专利代理有限公司 44202

    代理人:

    郝传鑫;潘中毅

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    内容摘要

    本发明公开了一种同步整流装置,包括:控制电路单元,串联一开关管,用于对开关管进行脉宽调制控制;开关管,开关管的源极与控制电路单元串联;电源开关变压器,电源开关变压器的初级线圈绕组与开关管的栅极串联,且电源开关变压器的次级线圈绕组与输出端子串联;同步整流单元,与电源开关变压器的次级线圈绕组串联;电流互感器,与同步整流单元串联,用于检测所述同步整流单元输出端的电流;驱动控制单元,与所述电流互感器和所述同步整流单元并联,用于将所述电流互感器副边输出的电流信号转换为电压信号,并根据所述转换后的电压信号控制所述同步整流单元导通或关闭。实施本发明,实现了反激电源的同步整流控制,达到降低同步整流的损耗。

    权利要求书

    1: 一种同步整流装置, 其特征在于, 包括 : 控制电路单元, 串联一开关管, 用于对所述开关管进行脉宽调制控制 ; 开关管, 所述开关管的源极与所述控制电路单元串联 ; 电源开关变压器, 所述电源开关变压器的初级线圈绕组与所述开关管的栅极串联, 且 所述电源开关变压器的次级线圈绕组与输出端子串联 ; 同步整流单元, 与所述电源开关变压器的次级线圈绕组串联 ; 电流互感器, 与所述同步整流单元串联, 用于检测所述同步整流单元输出端的电流 ; 驱动控制单元, 与所述电流互感器和所述同步整流单元并联, 用于将所述电流互感器 副边输出的电流信号转换为电压信号, 并根据所述转换后的电压信号控制所述同步整流单 元导通或关闭。
    2: 如权利要求 1 所述的装置, 其特征在于, 所述装置还包括 : 所述电源开关变压器的次级线圈绕组与所述同步整流单元之间设置有电容。
    3: 如权利要求 1 或 2 所述的装置, 其特征在于, 所述同步整流单元为金属氧化物半导体 场效应晶体管。

    说明书


    一种同步整流装置

        【技术领域】
         本发明涉及电子领域, 尤其涉及一种同步整流装置。背景技术 随着电源市场的发展, 对大电流、 低电压输出 DC-DC 隔离开关电源的需求量也随 之大幅度增加。传统的反激电路 ( 即以肖特基二极管作为输出整流二极管的反激电路 ) 由 于其电路结构简单, 元器件个数少, 成本低廉等原因, 在小功率隔离电路中应用十分广泛。 但随着现代高速超大规模集成电路的飞速发展, 集成电路的电源电压随之下降, 工作电流 却随之增加, 因为在低压大电流输出时, 如果仍采用肖特基二极管作为输出整流二极管, 那 么输出二极管上的导通损耗会很大。而由于低电压功率金属氧化物半导体场效应晶体管 (Metal OxideSemiconductor Field Effect Transistor, MOSFET) 的导通电阻很小, 例如 20A 的功率 MOSFET 的导通电阻仅为 6-8mΩ。 80 年代初即陆续将其应用于低压输出的 DC-DC 开关电源, 称为同步整流管 (Synchronous Rectifier, SR)。
         一般来说, 现有的反激式开关电源的同步整流方式采用整流管整流方式或采用同 步整流控制芯片的方式。采用整流管的整流方式, 虽然不需要控制线路, 成本较低, 但是整 流效率很低, 而采用同步整流控制芯片的方式, 虽然可以提高整流效率, 但是控制电线复 杂, 成本较高。
         发明内容 鉴于上述现有技术所存在的问题, 本发明实施例提供了一种同步整流装置, 通过
         本发明提供了一种同步整流装置, 包括 :
         控制电路单元, 串联一开关管, 用于对所述开关管进行脉宽调制控制 ;
         开关管, 所述开关管的源极与所述控制电路单元串联 ;
         电源开关变压器, 所述电源开关变压器的初级线圈绕组与所述开关管的栅极串 联, 且所述电源开关变压器的次级线圈绕组与输出端子串联 ;
         同步整流单元, 与所述电源开关变压器的次级线圈绕组串联 ;
         电流互感器, 与所述同步整流单元串联, 用于检测所述同步整流单元输出端的电 流;
         驱动控制单元, 与所述电流互感器和所述同步整流单元并联, 用于将所述电流互 感器副边输出的电流信号转换为电压信号, 并根据所述转换后的电压信号控制所述同步整 流单元导通或关闭。
         实施本发明实施例, 具有如下有益效果 : 控制电路单元控制开关管处于截止状态, 此时电源电流通过电源开关变压器再经过电容整流滤波后流向同步整流单元, 使同步整流 单元体内的二极管先导通, 电流互感器检测到电流之后, 电流互感器的副边电流流向驱动 控制单元, 通过驱动控制单元来控制同步整流单元的导通, 此时同步整流开始, 实现了反激 电源的同步整流控制, 达到成本低, 效率高, 可靠性高, 外部线路简单的效果, 降低了同步整
         流的损耗。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案, 下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍, 显而易见地, 下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例, 对于本领域普通技术人员来讲, 在不付出创造性劳动性的前提下, 还可 以根据这些附图获得其他的附图。
         图 1 为本发明的同步整流装置的结构示意图 ;
         图 2 为本发明的同步整流装置电路的示意图 ;
         图 3 为本发明的同步整流装置的动作波形图。
         具体实施方式
         下面将结合本发明实施例中的附图, 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述, 显然, 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例, 而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例, 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例, 都属于本发明保护的范围。 参见图 1, 图 1 为本发明的同步整流装置的结构示意图, 该同步整流装置包括控制 电路单元 11、 开关管 12、 电源开关变压器 13、 同步整流单元 14、 电流互感器 15 和驱动控制 单元 16, 该控制电路单元 11 串联一开关管 12, 用于对开关管 12 进行脉宽调制控制, 具体 的, 该控制电路单元为脉宽调制 (Pulse WidthModulation, PWM) 控制器。电源开关变压器 13 的初级线圈绕组与开关管 12 的栅极串联, 且电源开关变压器 13 的次级线圈绕组与输出 端子串联, 用于降低所述开关管 12 输出端的电压。同步整流单元 14 与电源开关变压器 13 的次级线圈绕组串联连接, 具体的, 同步整流单元 14 为 MOSFET 管。电流互感器 15 与同步 整流单元 14 串联, 用于检测同步整流单元 14 输出端的电流, 具体的, 该电流互感器 15 的线 圈绕组比为 1 ∶ 100, 比如说, 当流过电流互感器 15 的原边流过的电流为 1A 时, 电流互感器 15 的副边流过的电流就为 10mA。驱动控制单元 16 与电流互感器 15 和同步整流单元 14 并 联, 用于将电流互感器 15 副边输出的电流信号转换为电压信号, 并根据转换后的电压信号 控制同步整流单元 14 导通或关闭。
         需要说明的是, 该同步整流装置还包括电容 17, 设置于电源开关变压器 13 的次级 线圈绕组与同步整流单元 14 之间, 用于进行整流滤波, 在实际操作过程当中电容 17 的个数 为两个且并联连接。
         需要说明的是, 当控制电路单元 11 控制与其连接的开关管 12 为导通时, 电源启动 后, 就会通过电源开关变压器 13 的初级绕组将电流流向开关管 12, 此时电源开关变压器 13 的次级绕组没有电流流过, 电路中没有能量的传递, 此时 MOSFET 管处于截止状态。当控制 电路单元 11 控制与其接连的开关管 12 为截止时, 输入端的电流就会通过电源开关变压器 13 的次级绕组将电流流向电容 17, 通过电容 17 将电流进行整流滤波, 然后将滤波后的电流 流向同步整流单元 14, 使 MOSFET 管体内的二极管先导通, 此时电流流向电流互感器 15, 电 流互感器 15 检测 MOSFET 管体内的二极管输出的电流大小, 当检测到流经电流互感器 15 的 电流足够大时, 电流互感器 15 的副边将电流输出到驱动控制单元 16, 驱动控制单元 16 将电
         流互感器 15 输出的电流信号转换为电压信号, 并根据转换后的电压信号控制 MOSFET 管的 导通, 此时同步整流开始。当电流互感器 15 检测到流经的电流太小时, 驱动控制单元 16 关 断 MOSFET 管, 此时同步整流结束。
         参见图 2, 图 2 为本发明同步整流装置电路的示意图, 该同步整流装置电路包括 PWM 控制器 21、 开关管 Q1、 电源开关变压器 T1、 电容 C2、 电容 C3、 同步整流 MOSFET 管 Q2、 电 流互感器 T2 和驱动控制单元 22, 该 PWM 控制器 21 串联连接开关管 Q1, 对开关管 Q1 进行脉 宽调制控制, 电源开关变压器 T1 与开关管 Q1 的栅极串联相连在输出端子间, 降低开关管 Q1 输出端的电压, 电容 C2 和 C3 设置在电源开关变压器 T1 和同步整流 MOSFET 管 Q2 之间, 进 行整流滤波, 降低输出电压, 使输出电压稳定, 同步整流 MOSFET 管 Q2 与电源开关变压器 T1 的次级线圈绕组串联连接, 当电路中存在电流时导通, 电流互感器 14 与同步整流 MOSFET 管 Q2 串联连接, 检测同步整流 MOSFET 管 Q2 输出端的电流, 具体的, 该电流互感器 14 的线圈绕 组比为 1 ∶ 100, 比如说, 当流过电流互感器 14 的原边流过的电流为 1A 时, 电流互感器 14 的副边流过的电流就为 10mA。驱动控制单元 22 与电流互感器 T2 和同步整流 MOSFET 管 Q2 并联连接, 将电流互感器 T2 副边输出的电流信号转换为电压信号, 并根据转换后的电压信 号控制同步整流 MOSFET 管 Q2 的导通或关闭。
         需要说明的是, 当 PWM 控制器 21 与其连接的开关管 Q1 为导通时, 电源启动后, 就 会通过电源开关变压器 T1 的初级绕组将电流流向开关管 Q1, 此时电源开关变压器 T1 的次 级绕组没有电流流过, 电路中没有能量的传递, 此时 MOSFET 管 Q2 处于截止状态。当 PWM 控 制器 21 控制与其接连的开关管 Q1 为截止时, 输入端的电流就会通过电源开关变压器 T1 的 次级绕组将电流流向电容 C2, 通过电容 C2 将电流进行整流滤波, 然后将滤波后的电流流向 MOSFET 管 Q2, 使 MOSFET 管 Q2 体内的二极管先导通, 此时电流流向电流互感器 T2, 电流互 感器 T2 检测 MOSFET 管 Q2 体内的二极管输出的电流大小, 当检测到流经电流互感器 T2 的 电流足够大时, 电流互感器 T2 的副边将电流输出到驱动控制单元 22, 驱动控制单元 22 将 电流互感器 T2 输出的电流信号转换为电压信号, 并根据转换后的电压信号使 MOSFET 管 Q2 导通, 此时同步整流开始, 其工作波形图如图 3 所示, 图中 A 为开关管 Q1 的电流波形, B为 MOSFET 管 Q2 副边的电流波形, C 为 MOSFET 管 Q2 驱动波形。当开关管 Q1 开通时, 电流线性 增加, 此时 MOSFET 管 Q2 副边没有电流流过, 当开关管 Q1 截止时, MOSFET 管 Q2 副边流过电 流, 电流互感器 T2 检测到该电流, 驱动控制单元 22 开通 MOSFET 管 Q2( 看 Q2 驱动波形 ), 同 步整流开始, 随着 MOSFET 管 Q2 副边电流的线性降低, 直到电流互感器 T2 检测的电流信号 不能驱动控制单元 22, 此时, MOSFET 管 Q2 关断, 体内二极管导通。当电流互感器 T2 检测到 流经的电流太小时, 驱动控制单元 22 关断 MOSFET 管 Q2, 此时同步整流结束。
         综上所述, 控制电路单元控制开关管 Q1 处于截止状态, 此时电源电流通过电源开 关变压器再经过电容 C2 整流滤波后流向 MOSFET 管 Q2, 使 MOSFET 管 Q2 体内的二极管先导 通, 电流互感器检测到电流之后, 电流互感器的副边电流流向驱动控制单元, 通过驱动控制 单元来控制 MOSFET 管 Q2 的导通, 此时同步整流开始, 实现了反激电源的同步整流控制, 达 到成本低, 效率高, 可靠性高, 外部线路简单的效果, 降低了同步整流的损耗。
         以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已, 当然不能以此来限定本发明之权 利范围, 因此依本发明权利要求所作的等同变化, 仍属本发明所涵盖的范围。
         显然, 本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样, 倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内, 则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

    关 键  词:
    一种 同步 整流 装置
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