專利名稱：同步整流管驅(qū)動裝置和驅(qū)動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及同步整流技術(shù)，特別是涉及一種同步整流管驅(qū)動裝置和驅(qū)動方法。
背景技術(shù)：
獲取更高的效率是電能變換裝置的一個重要的發(fā)展趨勢。同步整流技術(shù)是低壓大 電流場合提高效率通常采用的一種方法，它的基本原理是采用低導(dǎo)通電阻的MOSFET(金屬 氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)替代整流二極管，以降低整流電路的導(dǎo)通損耗。在Buck(降 壓型)硬開關(guān)變換電路及其衍生電路拓撲中，同步整流管的控制信號與主功率管相同或反 向，因此同步整流管驅(qū)動信號的獲得較容易。但是，在工作于電流斷續(xù)模式(DCM)的反激變 換或LLC諧振變換等拓撲中，同步整流管驅(qū)動信號的獲得則較為困難。若同步整流管直接 采用與主功率管相同或反向的驅(qū)動信號，則會出現(xiàn)電流反灌等問題，嚴(yán)重影響電路的正常 工作。對此，通常可采用電流型驅(qū)動方案，即檢測同步整流管電流信號的方向以控制其開通 和關(guān)斷。因此，如何檢測同步整流管電流信號的方向，進行處理以獲得同步整流管的驅(qū)動 信號，使其體現(xiàn)出二極管單向?qū)щ娞匦?，是工作于電流斷續(xù)模式的電路拓撲(例如反激變 換或LLC諧振變換等)實現(xiàn)同步整流的關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供一種同步整流管驅(qū)動裝置和 驅(qū)動方法，能夠簡單有效地獲得同步整流管的驅(qū)動信號。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種同步整流管驅(qū)動裝置，用于產(chǎn)生同步整流MOSFET的驅(qū)動信號，其特征在于， 包括電壓檢測隔離電路，用于獲取所述同步整流MOSFET的漏極、源極電壓；比較電路，用于比較所述同步整流MOSFET漏極和源極的電壓大小；和驅(qū)動電路，用于根據(jù)所述比較的結(jié)果生成驅(qū)動信號并提供給所述同步整流MOSFET 的柵極。優(yōu)選地，所述電壓檢測隔離電路包括第一二極管和第二二極管，所述第一二極管 的陰極耦合到所述同步整流MOSFET的漏極，所述第一二極管的陽極耦合到所述比較器的 反相輸入端，所述第二二極管的陰極耦合到所述同步整流MOSFET的源極，所述第二二極管 的陽極耦合到所述比較器的同相輸入端。優(yōu)選地，所述驅(qū)動電路包括具有第三三極管和第四三極管的推挽電路，所述第 三三極管和第四三極管的基極耦合到所述比較電路的輸出端，所述第三三極管和第四三極 管的發(fā)射極耦合到所述同步整流MOSFET的柵極，所述第三三極管的集電極耦合到輔助電 源，所述第四三極管的集電極耦合到所述同步整流MOSFET的源極。優(yōu)選地，所述驅(qū)動電路包括集成驅(qū)動IC，所述集成驅(qū)動IC的輸入端耦合到所述比
3較電路的輸出端，所述集成驅(qū)動IC的輸出端耦合到所述同步整流MOSFET的柵極。一種同步整流電路，包括同步整流MOSFET和如上所述的同步整流管驅(qū)動裝置。優(yōu)選地，所述同步整流電路為Buck、全橋、半橋、正激、反激、推挽或諧振電路拓撲。一種同步整流管驅(qū)動方法，其特征在于，包括以下步驟A.檢測同步整流MOSFET的源極、漏極電壓；B.比較所述同步整流MOSFET漏極和源極的電壓大?。籆.根據(jù)所述比較的結(jié)果生成驅(qū)動信號并提供給所述同步整流MOSFET的柵極。優(yōu)選地，所述步驟A包括用相互匹配的兩個二極管對同步整流MOSFET的漏極、源 極電壓進行檢測和隔離。優(yōu)選地，所述步驟C中采用推挽電路或集成驅(qū)動IC來生成所述驅(qū)動信號。本發(fā)明有益的技術(shù)效果是本發(fā)明的同步整流管驅(qū)動裝置包括電壓檢測隔離電路、比較電路和驅(qū)動電路，電 壓檢測隔離電路獲取同步整流MOSFET的漏極、源極電壓，比較電路比較同步整流MOSFET漏 極和源極的電壓大小，驅(qū)動電路則根據(jù)比較的結(jié)果生成驅(qū)動信號并提供給同步整流MOSFET 的柵極，這樣，通過對同步整流MOSFET漏極、源極電壓的檢測，就能夠判斷出其漏極、源極 間電流信號的方向，并據(jù)此產(chǎn)生相應(yīng)的自驅(qū)動信號，以使得同步整流MOSFET體現(xiàn)出二極管 單向?qū)щ娞匦?，從而滿足同步整流電路在電流斷續(xù)模式下工作的要求。采用本發(fā)明的同步整流管驅(qū)動裝置和驅(qū)動方法，能簡單而有效地實現(xiàn)在例如反激 變換或LLC諧振變換等各類電路拓撲下的同步整流，并能由此降低產(chǎn)品的成本。


圖1本發(fā)明同步整流管驅(qū)動裝置的電路原理圖；圖2為圖1所示電路的特征工作波形圖；圖3為本發(fā)明同步整流管驅(qū)動裝置一種實施例的電路原理圖；圖4為本發(fā)明同步整流管驅(qū)動裝置另一種實施例的電路原理圖；圖5為本發(fā)明同步整流管驅(qū)動方法的基本流程圖。以下通過具體實施方式
并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
具體實施例方式如圖1所示，同步整流管驅(qū)動裝置包括電壓檢測隔離電路TEST、比較電路CMP和 驅(qū)動電路DRV三個部分。其中，電壓檢測隔離電路TEST的輸入端耦合到同步整流MOSFET 的漏極和源極，電壓檢測隔離電路TEST的輸出端耦合到比較電路CMP同相輸入端+和反相 輸入端_，比較電路CMP的輸出端耦合到驅(qū)動電路DRV的輸入端，而驅(qū)動電路DRV的輸出端 耦合到同步整流MOSFET的柵極。電壓檢測隔離電路TEST用于獲取同步整流MOSFET的漏 極、源極電壓Vds，如下文將述及，優(yōu)選可采用高壓精確匹配的雙二極管來實現(xiàn)該信號的檢 測。比較電路CMP用于比較同步整流MOSFET漏極和源極的電壓大小，比較結(jié)果反映同步整 流MOSFET漏極電流Id的流向。驅(qū)動電路DRV則用于根據(jù)該比較結(jié)果生成驅(qū)動信號Vdrv 并送往同步整流MOSFET的柵極。根據(jù)本發(fā)明的電路的特征工作波形由圖2示意性地展示。本文中的術(shù)語“匹配”是指，當(dāng)兩個二極管通過相同的正向電流時，其管壓降基本相等。在實際應(yīng)用中，常常將兩個二極管做在一個封裝中，構(gòu)成精確匹配的二極管對。實施例一如圖3所示，電壓檢測隔離電路TEST優(yōu)選包括第一二極管Dl和第二二極管D2，第 一二極管Dl的陰極接同步整流MOSFET SR的漏極，第二二極管D2的陰極接同步整流MOSFET SR的源極，第一二極管Dl和第二二極管D2的陽極分別接比較器CMP的反相輸入端-和同 相輸入端+。比較電路CMP優(yōu)選包括第三二極管D3、第一三極管Ql和第二三極管Q2，其中第 一三極管Ql的發(fā)射極接第一二極管Dl的陽極，第一三極管Ql的集電極通過第一電阻Rl 接輔助電源Vcc，第一三極管Ql和第二三極管Q2的基極與第三二極管D3的陽極相接，第 三二極管D3的陰極與第二三極管Q2的集電極通過第二電阻R2接輔助電源Vcc，第二三極 管Q2的發(fā)射極接同步整流MOSFET SR的源極。驅(qū)動電路優(yōu)選采用推挽電路，該推挽電路包括第三三極管Q3和第四三極管Q4，第 三三極管Q3和第四三極管Q4的基極與第三二極管D3的陰極、第二三極管Q2的集電極相 接，第三三極管Q3和第四三極管Q4的發(fā)射極接同步整流MOSFET SR的柵極，第三三極管Q3 的集電極接輔助電源Vcc，第四三極管Q4的集電極接同步整流MOSFET SR的源極。請參考圖2、3，根據(jù)本實施例，由高壓精確匹配二極管對(即第一、二二極管)D1、 D2檢測和隔離同步整流管SR的漏極、源極電壓Vds，所得的信號送往由精確匹配三極管對 (即第一、二三極管)Q1、Q2、第三二極管D3以及第一、二電阻R1、R2構(gòu)成的比較電路，經(jīng)比 較后，再送往由第三、四三極管Q3、Q4構(gòu)成的推挽驅(qū)動電路，后者生成的驅(qū)動信號送往同步 整流MOSFET SR的柵極。典型地，當(dāng)比較結(jié)果為漏極電壓小于源極電壓即Vds為負時，驅(qū)動 信號Vdrv為高電平信號，該信號驅(qū)動同步整流MOSFET SR導(dǎo)通，此時源極電流Id為正。實施例二如圖4所示，與前一實施例的不同僅在于，其驅(qū)動電路采用集成驅(qū)動IC芯片，替代 圖3中由第三、四三極管Q3、Q4所構(gòu)成的推挽電路。集成驅(qū)動IC的輸入端耦合到比較電路 CMP的輸出端，其輸出端耦合到同步整流MOSFET的柵極。本發(fā)明所提供的同步整流管驅(qū)動裝置可應(yīng)用于采用Buck、全橋、半橋、正激、反激、 推挽、諧振等各類電路拓撲的同步整流電路中。在另一方面，本發(fā)明還提供了一種同步整流管驅(qū)動方法。如圖5所示，該方法包括以下處理步驟步驟A.檢測同步整流MOSFET SR的源極、漏極電壓；步驟B.比較同步整流MOSFET SR漏極和源極的電壓大小；步驟C.根據(jù)比較的結(jié)果生成驅(qū)動信號并提供給同步整流MOSFET的柵極。優(yōu)選的實施例中，步驟A包括用相互匹配的兩個二極管對同步整流MOSFET SR的 漏極、源極電壓進行檢測和隔離。優(yōu)選的實施例中，步驟C中采用推挽電路或集成驅(qū)動IC來生成驅(qū)動信號。在又一方面，本發(fā)明還提供了一種同步整流電路，包括同步整流MOSFET和如上的 同步整流管驅(qū)動裝置。在不同實施例中，同步整流電路可為Buck、全橋、半橋、正激、反激、推 挽或諧振等電路拓撲中的任何一種。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定
5本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的 保護范圍。
權(quán)利要求
一種同步整流管驅(qū)動裝置，用于產(chǎn)生同步整流MOSFET的驅(qū)動信號，其特征在于，包括電壓檢測隔離電路，用于獲取所述同步整流MOSFET的漏極、源極電壓；比較電路，用于比較所述同步整流MOSFET漏極和源極的電壓大??；和驅(qū)動電路，用于根據(jù)所述比較的結(jié)果生成驅(qū)動信號并提供給所述同步整流MOSFET的柵極。
2.如權(quán)利要求1所述的同步整流管驅(qū)動裝置，其特征在于，所述電壓檢測隔離電路包 括第一二極管和第二二極管，所述第一二極管的陰極耦合到所述同步整流MOSFET的漏極， 所述第一二極管的陽極耦合到所述比較器的反相輸入端，所述第二二極管的陰極耦合到所 述同步整流MOSFET的源極，所述第二二極管的陽極耦合到所述比較器的同相輸入端。
3.如權(quán)利要求1或2所述的同步整流管驅(qū)動裝置，其特征在于，所述驅(qū)動電路包括具有 第三三極管和第四三極管的推挽電路，所述第三三極管和第四三極管的基極耦合到所述比 較電路的輸出端，所述第三三極管和第四三極管的發(fā)射極耦合到所述同步整流MOSFET的 柵極，所述第三三極管的集電極耦合到輔助電源，所述第四三極管的集電極耦合到所述同 步整流MOSFET的源極。
4.如權(quán)利要求1或2所述的同步整流管驅(qū)動裝置，其特征在于，所述驅(qū)動電路包括集成 驅(qū)動IC，所述集成驅(qū)動IC的輸入端耦合到所述比較電路的輸出端，所述集成驅(qū)動IC的輸出 端耦合到所述同步整流MOSFET的柵極。
5.一種同步整流電路，包括同步整流M0SFET，其特征在于，還包括如權(quán)利要求1所述的 同步整流管驅(qū)動裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的同步整流電路，其特征在于，所述同步整流電路為Buck、全橋、 半橋、正激、反激、推挽或諧振電路拓撲。
7.一種同步整流管驅(qū)動方法，其特征在于，包括以下步驟A.檢測同步整流MOSFET的源極、漏極電壓；B.比較所述同步整流MOSFET漏極和源極的電壓大??；C.根據(jù)所述比較的結(jié)果生成驅(qū)動信號并提供給所述同步整流MOSFET的柵極。
8.如權(quán)利要求7所述的同步整流管驅(qū)動方法，其特征在于，所述步驟A包括用相互匹配 的兩個二極管對同步整流MOSFET的漏極、源極電壓進行檢測和隔離。
9.如權(quán)利要求7或8所述的同步整流管驅(qū)動方法，其特征在于，所述步驟C中采用推挽 電路或集成驅(qū)動IC來生成所述驅(qū)動信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種同步整流管驅(qū)動裝置，用于產(chǎn)生同步整流MOSFET的驅(qū)動信號，包括電壓檢測隔離電路，用于獲取同步整流MOSFET的漏極、源極電壓；比較電路，用于比較同步整流MOSFET漏極和源極的電壓大?。缓万?qū)動電路，用于根據(jù)比較的結(jié)果生成驅(qū)動信號并提供給同步整流MOSFET的柵極。還公開了一種同步整流管驅(qū)動方法，包括以下步驟檢測同步整流MOSFET的源極、漏極電壓；比較同步整流MOSFET漏極和源極的電壓大??；根據(jù)比較的結(jié)果生成驅(qū)動信號并提供給同步整流MOSFET的柵極。本發(fā)明能簡單有效地獲得工作于電流斷續(xù)模式的變換電路拓撲中的同步整流管驅(qū)動信號。
文檔編號H02M7/217GK101902136SQ200910149209
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者紀(jì)圣儒 申請人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)北美公司