同步整流管的新型自驱动电路 一种同步整流管的新型自驱动电路，属于电源领域。特别是指集成电路的电源。采用肖特基二极管作为输出整流二极管的低电压输出(如4-5V)的DC-DC开关电源，由于其正向压降约为0.4-0.6V，在低电压大电流输出时，输出二极管上的导通损耗太大。由于低电压功率MOSFET的导通电阻很小，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)。
同步整流管的驱动方式有外驱动(Externally-driven)和自驱动(Self-driven)两种。由于自驱动电路结构相对简单、成本低且可靠性高，因此在小功率DC-DC变换器中同步整流管的驱动电路通常采用自驱动方式。图1(A)给出了一种不对称半桥电路中常用的自驱动电路，图1(B)则是电路中各点主要的波形。其中，Vgs1、Vgs2为不对称半桥的主功率MOSFET的门极电压波形，Vp为变压器原边电压波形，Vgs3、Vgs4为同步整流管的门极电压波形。虽然这种自驱动电路十分简单，但它只适合于输出电压为3V到6V。根据图1，可得同步整流管S3和S4的门极电压为；Vgs3=2NsNpDVin=2NDVin=Vo1-D..........(1)]]>Vgs4=2NsNp(1-D)Vin=2(1-D)NVin=VoD...........(2)]]>
其中，Vin为输入电压、Vo为输出电压、D为稳态工作的占空比、N为变压器原边到副边的匝比(以下同)。
如果假设电路在满载时，稳态占空比为30％，则Vgs3大约为1.4Vo2而Vgs4大约为3.3Vo。因为大多数同步整流管的门极驱动电压为4V到20V之间，因此，只有当输出电压在2.9V到6V时电路才能正常工作。因为当输出电压低于2.9V时，同步整流管S3无法驱动，而当输出电压大于6V时，同步整流管S4会因为门极电压过高而损坏。
本发明的目的在于提供一种使同步整流管在电源输出电压更低(例如低于2.9V)或更高(例如高于6V)时都能获得正常工作的驱动电压的新型的自驱动电路。
本发明地目的是通过下述技术方案实现的：在该发明中，所述电路包括不对称半桥的主功率MOSFET S1、S2，变压器Tr，同步整流管S3、S4；其特点在于：所述驱动电路还包括：一个驱动绕组Na、二个二极管D1和D2、二个稳压管ZD1和ZD2。所述同步整流管S3、S4的门极电压分别为：Vgs3=NaNpDVin]]>Vgs4=NaNp(1-D)Vin]]>
调整所述驱动绕组Na的匝数使同步整流管在电源输出电压低于3V或高于6V时均能获得正常工作的驱动电压。所述二极管D1和稳压管ZD2的作用是：当同步整流管S3导通时，二极管D1和稳压管ZD2将同步整流管S4的门极电压钳位于零电压；当同步整流管S4导通时，二极管D2和稳压管ZD1将同步整流管S3的门极电压钳位于零电压；ZD1和ZD2抑制门极电压，保护门极正常工作，D1和D2使S3、S4不同时导通。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。其中：
图1(A)为不对称半桥电路中常用的自驱动电路。
图1(B)为图1(A)中各点的主要波形(D50％)。
图2(A)为改进后的不对称半桥电路的自驱动电路。
图2(B)为图2(A)中各点的主要波形。
图3为对称半桥电路的自驱动电路。
图4为正激电路的自驱动电路。
图5为全桥电路的自驱动电路。图1为现有技术，在前面已经说明。我们可以清楚地看到，本发明在同步整流管的自驱动电路中加入如图2(A)所示一个驱动绕组Na、两个二极管D1和D2、两个稳压管ZD1和ZD2。从而极大地改善了同步整流管的自驱动性能，图2(B)则是电路中各点主要的波形，其中Vgs1、Vgs2为不对称半桥的主功率MOSFET的门极电压波形，Vp为变压器原边电压波形，Vna为驱动绕组上的电压波形，Vgs3，Vgs4为同步整流管的门极电压波形。
由图2可得：Vgs3=NaNpDVin..........(3)]]>Vgs4=NaNp(1-D)Vin.................(4)]]>
将(3)式、(4)式与(1)式、(2)式比较可知，当输入电压Vin、稳态工作的占空比D及变压器的原、副边的匝数(Np、Ns)一定时，改进后的同步整流管的驱动电压仍能通过调整驱动绕组Na的匝数，使同步整流管在电源输出电压低于3V或高于6V时都能获得正常工作的驱动电压。当同步整流管S3导通时，二极管D1和稳压管ZD2将同步整流管S4的门极电压钳位于零电压。从而保证在同步整流管S4可靠关断的同时又不增加其门极的驱动损耗。二极管D2和稳压管ZD1对同步整流管S3的作用也是如此。当同步整流管S3(S4)导通时，稳压管ZD1、ZD2对门极的过电压有抑制作用，从而保护门极，使其正常工作；而D1、D2则确保S3、S4不出现同时导通现象。
该自驱动电路不仅可以用于不对称半桥电路，还可以应用于对称半桥电路(如图3)，其中包括占空比接近50％的零电压型半桥电路、正激电路(如图4)、全桥电路(如图5)。总之，该电路的结构相对比较简单、成本也比较低，但可靠性高，很好地解决了现有技术的不足，应用范围也相当广。