專利名稱：一種帶有源箝位和同步整流功能的控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，具體是指用于驅(qū)動開關(guān)電源初級側(cè) 箝位電路中的場效應(yīng)管實現(xiàn)有源箝位功能或者驅(qū)動開關(guān)電源次級側(cè)整流 電路中的場效應(yīng)管實現(xiàn)同步整流功能的一種控制電路。
背景技術(shù)：
目前在開關(guān)電源次級側(cè)整流電路中可以采用電壓驅(qū)動場效應(yīng)管實現(xiàn) 同步整流，但電壓驅(qū)動只能在變壓器次級電壓近似為方波且工作電流是 連續(xù)的情況下實現(xiàn)同步整流，如果次級電壓不是近似方波形式或工作電 流不連續(xù)，則開關(guān)電源空載或輕載時損耗非常大、效率低、甚至輸出不 正常，同步整流功能也不能實現(xiàn)。
目前在開關(guān)電源初級側(cè)緩沖箝位電路中， 一般分為RCD箝位、LCD箝 位、復(fù)位繞組箝位、有源箝位等方式，其中有源箝位方式可以減小箝位 電路損耗，減小開關(guān)管電壓應(yīng)力，變壓器磁芯可以雙向?qū)ΨQ磁化，可以 為主開關(guān)創(chuàng)造零電壓關(guān)斷的條件。雖然有源箝位方式有很多優(yōu)點，但需 要專用的集成電路來控制主開關(guān)管和箝位開關(guān)管，如果箝位開關(guān)管接在 高電位點，則箝位開關(guān)管需要用變壓器來驅(qū)動或者用帶自舉驅(qū)動功能的 集成電路來驅(qū)動，增加了電路的復(fù)雜性和成本，而且在工作電流不連續(xù) 的情況下，是不能夠用變壓器的繞組電壓來直接驅(qū)動箝位開關(guān)管的。
現(xiàn)有技術(shù)中， 一般用于同步整流電路和有源箝位電路的控制電路只 能驅(qū)動N溝道場效應(yīng)管，不能驅(qū)動P溝道場效應(yīng)管。因此，有必要用新 的控制電路來解決以上問題。
實用新型內(nèi)容
本實用新型需解決的技術(shù)問題是
1、 當(dāng)開關(guān)電源工作輕負(fù)載或空載且電流不連續(xù)的時候，控制電路要 能夠消除在電流不連續(xù)區(qū)間的振鈴波形，將變壓器附加繞組的電壓整形 用來驅(qū)動場效應(yīng)管；
2、 控制電路要能夠利用變壓器附加繞組的電壓來驅(qū)動開關(guān)電源初級 側(cè)箝位電路中的場效應(yīng)管實現(xiàn)有源箝位功能或者驅(qū)動開關(guān)電源次級側(cè)整 流電路中的場效應(yīng)管實現(xiàn)同步整流功能，而不需要用專門的集成電路來 驅(qū)動；3、控制電路要能夠驅(qū)動N溝道場效應(yīng)管，又能夠驅(qū)動P溝道場效應(yīng)管。
為解決上述技術(shù)問題本實用新型采取的技術(shù)方案是 提供一種帶有源箝位和同步整流功能的控制電路，用于驅(qū)動開關(guān)電 源初級側(cè)箝位電路中的場效應(yīng)管實現(xiàn)源箝位或者驅(qū)動開關(guān)電源次級側(cè)整 流電路中的場效應(yīng)管實現(xiàn)同步整流，所述控制電路包括驅(qū)動電路單元及 與其連接的低通濾波網(wǎng)絡(luò)單元和偏置電路單元。
所述控制電路至少包括五個端口，分別為Vcc、 Gate、 Vss 、 Con、 Bias。
所述驅(qū)動電路單元包括三極管Q1、 Q2和穩(wěn)壓二極管Z1、 Z2;三極管 Ql集電極與穩(wěn)壓二極管Zl陰極連接后作為控制電路的Vcc端口，三極管 Q2集電極與穩(wěn)壓二極管Z2陽極相連作為控制電路的Vss端口，三極管 Ql、 Q2發(fā)射極相連作為控制電路的Gate端口； Ql、 Q2基極與Zl陽極、 Z2陰極相連同時與低通濾波網(wǎng)絡(luò)單元和偏置電路單元連接。
所述低通濾波網(wǎng)絡(luò)單元包括依次串聯(lián)的電阻R1、 R2和電感L1，電阻 R2和電感Ll兩端分別并聯(lián)有電容Cl和電容C2，電感Ll另一端作為控 制電路的Con端口，電阻R1另一端與驅(qū)動電路單元連接。
所述偏置電路單元包括串聯(lián)的電容C3和電阻R3，電容C3另一端連 接驅(qū)動電路單元，電阻R3另一端作為控制電路的Bias端口 。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型的有益效果在于所述控制電路用途 廣泛，兼容性強(qiáng)；其既可以用于開關(guān)電源的次級整流電路中驅(qū)動場效應(yīng) 管實現(xiàn)同步整流功能，又可以用于開關(guān)電源初級側(cè)箝位電路中驅(qū)動箝位 場效應(yīng)管實現(xiàn)有源箝位功能；既可以驅(qū)動N溝道場效應(yīng)管，又可以驅(qū)動P 溝道場效應(yīng)管，減少整流管的損耗，提高電源效率，達(dá)到節(jié)能要求；同 時所述控制電路電路簡潔，所用元件少，成本低，易于實現(xiàn)。

圖1是本實用新型控制電路組成原理圖2是本實用新型應(yīng)用于驅(qū)動反激式電源次級N溝道場效應(yīng)管實現(xiàn)同步 整流功能的連接原理圖3是本實用新型應(yīng)用于驅(qū)動反激式電源次級P溝道場效應(yīng)管實現(xiàn)同步 整流功能的連接原理圖；圖4是本實用新型驅(qū)動正激式或者反激式電源初級側(cè)箝位電路中的N溝 道場效應(yīng)管實現(xiàn)有源箝位功能的一種電路連接圖5是圖2電路在輕負(fù)載DCM模式下輔助繞組Nlf的引腳4對引腳3之 間的電壓波形；
圖6是圖2電路在輕負(fù)載DCM模式下控制電路中的A點和Con端口之間 的波形圖7是圖2電路在輕負(fù)載DCM模式下LC網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率近似等于電源的 開關(guān)頻率時的控制電路中的Gate端口的輸出波形圖8是圖2電路在輕負(fù)載DCM模式下LC網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率高于電源的開關(guān) 頻率時的控制電路中的Gate端口的輸出波形圖9是圖2電路在輕負(fù)載DCM模式下LC網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率低于電源的開關(guān) 頻率時的控制電路中的Gate端口的輸出波形圖。
具體實施方式
為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面將結(jié)合具體實施例及附圖對本實 用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
參見附圖1是本實用新型控制電路組成原理圖，圖2為圖1所示控制電路 應(yīng)用于驅(qū)動反激式電源次級N溝道場效應(yīng)管實現(xiàn)同步整流功能的連接原理 圖。
如圖2，該應(yīng)用中，所述反激式電源包括最基本的組成元件變壓器Tll、 N溝道場效應(yīng)管Qll、濾波電容Cll以及整流二極管Dll和本實用新型所述控 制電路Ill。變壓器T11至少包括三個繞組，分別為初級主繞組Nlp、次級繞 組Nls、次級輔助繞組Nlf。
其工作原理為當(dāng)反激式電源工作在輕負(fù)載的DCM模式時，變壓器Til 的次級繞組引腳2的電壓由負(fù)變?yōu)檎龝r，場效應(yīng)管Qll的體內(nèi)寄生二極管先 導(dǎo)通，此時，Til的輔助繞組Nlf的引腳4也由負(fù)變?yōu)檎?，輔助繞組Nlf的引 腳4對引腳3之間的電壓波形如圖9所示，正向電壓使整流二極管Dll導(dǎo)通， 給控制電路Vcc端口及Bias端口提供正向電壓，該電壓經(jīng)偏置電路單元的R3、 C3限流后，輸入到驅(qū)動電路單元的三極管Q1、 Q2的基極，因Q1、 Q2的基極 和控制電路Con端口之間接有低通濾波網(wǎng)絡(luò)單元，在濾波網(wǎng)絡(luò)的A點和Con 端口之間接入了一個LC諧振網(wǎng)絡(luò)，已知諧振頻率&=1/(2" Xsqrt(LXC))， A點和Con端口之間的波形近似正弦波，波形如圖10所示，諧振頻率近似等于電源的開關(guān)頻率，因電阻R1對LC網(wǎng)絡(luò)的限流和電容C3的加速作用，Ql、 Q2的基極電壓快速上后按正弦規(guī)律上升，當(dāng)上升到穩(wěn)壓管Z2的穩(wěn)壓值Vz后， Ql、 Q2的基極電壓被箝位在Vz值，經(jīng)過一段時間后，基極電壓開始按正弦規(guī) 律下降，當(dāng)下降到輔助繞組Nlf的引腳4電壓開始向負(fù)向變化的時刻，在R3、 C3作用下，快速下降到0，而輔助繞組Nlf的引腳4電壓此時不會變化到0， 而是按正弦規(guī)律衰減振蕩，因LC并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)固有諧振頻率，A點和Con端 口之間電壓要按正弦規(guī)律負(fù)向變化，因此，控制電路Bias端口的按正弦規(guī)律 衰減的振鈴波不會出現(xiàn)在Q1、 Q2的基極，而是被LC網(wǎng)絡(luò)濾除了，功能上等 效為諧振頻率以上的高頻波被濾除，而諧振頻率以下的低頻波將保留下來作 為驅(qū)動電路單元的輸入信號，經(jīng)控制電路驅(qū)動電路單元的Ql、 Q2緩沖后在 Gate端口輸出電壓去驅(qū)動場效應(yīng)管Qll實現(xiàn)同步整流。
LC網(wǎng)絡(luò)中電感Ll和電容C2的參數(shù)要合適，使得LC網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率小于 或等于電源的開關(guān)頻率，當(dāng)LC網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率近似等于電源的開關(guān)頻率時， 在控制電路的Gate端口輸出的驅(qū)動波形如圖11所示，當(dāng)LC網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率 高于電源的開關(guān)頻率時，在控制電路的Gate端口輸出的驅(qū)動波形如圖12所 示，當(dāng)LC網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率低于電源的開關(guān)頻率時，在控制電路的Gate端口 驅(qū)動波形如圖13所示。從波形比較可以看出，實際選取LC的參數(shù)時，不能 使LC網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率低于電源的開關(guān)頻率，否則，會因關(guān)斷場效應(yīng)管Q11的 能量不夠使得Qll延遲導(dǎo)通一段時間，從而造成共通使損耗增加或同步整流 失敗，LC網(wǎng)絡(luò)的諧振頻率也不能比電源的開關(guān)頻率高很多，如果高很多，會 造成Q11導(dǎo)通時間不夠，而場效應(yīng)管Qll的體內(nèi)寄生二極管自然導(dǎo)通，因Qll 的體內(nèi)寄生二極管是快恢復(fù)二極管，導(dǎo)通壓降大，損耗大，使電源效率降低。
電阻Rl主要用來調(diào)整控制電路Gate端口輸出電壓的幅值，Rl的阻值要 合適，當(dāng)R1阻值合適，則Gate端口的波形就象圖ll所示，是比較合適的； 如Rl阻值比較小，則Gate端口的波形電壓幅值達(dá)不到穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，輸 出的正向電壓波形近似半波正弦波，使得波形前沿和后沿電壓幅值小于場效 應(yīng)管Qll的開啟電壓Vg，場效應(yīng)管Qll的導(dǎo)通時間將變短，Qll的體內(nèi)寄生 二極管將導(dǎo)通，損耗增加；如R1阻值比較大，則Gate端口的波形電壓將在 Tll的輔助繞組Nlf全部正向時間內(nèi)被穩(wěn)壓管箝位在Vz值，輸出的正向電壓 波形將完全變成方波，將會使正向驅(qū)動能力強(qiáng)而關(guān)斷能力弱而使場效應(yīng)管Qll 的關(guān)斷滯后造成共通使損耗增加或同步整流失敗。電阻R2、電容C1主要做補(bǔ)償頻率特性用。
控制電路驅(qū)動P溝道場效應(yīng)管的工作原理也是要利用LC網(wǎng)絡(luò)來消除輕載 DCM模式時變壓器輔助繞組振鈴波，原理圖如圖3所示，和圖8剛好相反，Vcc 電壓為負(fù)，Gate端口輸出也為負(fù)，與圖8中剛好相反，控制電路中穩(wěn)壓管Z1 工作、Z2不工作。
本實用新型所述控制電路對于正激式、反激式開關(guān)電源次級側(cè)N溝道或P 溝道場效應(yīng)管均可驅(qū)動實現(xiàn)同步整流，并且還可以應(yīng)用于正激式或者反激式 電源初級側(cè)箝位電路中的驅(qū)動N溝道或P溝道場效應(yīng)管實現(xiàn)有源箝位功能， 在此不一一列舉，僅以圖4所示電路為例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以參照所述控 制電路在圖2和圖4中的應(yīng)用連接方式容易的得到其它應(yīng)用電路。
圖4為所述的控制電路驅(qū)動開關(guān)電源初級側(cè)箝位電路中的場效應(yīng)管實現(xiàn) 有源箝位功能的一種具體電路連接圖。該電路中至少包括正激式或者反激式 電源中最基本的組成元件變壓器T41、 N溝道場效應(yīng)管(主開關(guān)管)Q41、 N 溝道場效應(yīng)管(箝位開關(guān)管)Q42、箝位電容C41、整流二極管D41、主開關(guān) 管電流檢測電阻R41、控制電路I41以及輸入HVdc端口和GND端口。變壓器 T41至少包括三個繞組，分別為初級主繞組N4p、次級繞組N4s、初級輔助繞 組N4b， HVdc端口和GND端口分別是輸入交流市電經(jīng)整流濾波后的直流電壓 的正端和負(fù)端。N4p的引腳2和HVdc端口以及C41的一端相連接；C41的另 一端和Q42的漏極D相連接；N4p的引腳1和N4b的引腳4、 Q41的漏極D、 Q42的源極S以及控制電路141的Vss端口與Con端口相連接；N4b的引腳3 和D41的陽極以及141的Bias端口相連接；D41的陰極和141的Vcc端口相 連接；Q42的柵極G和141的Gate端口相連接；Q41的源極S和CS端口以及 R41的一端相連接；R41的另一端和GND端口相連接；Q41的柵極G和Dr端口 相連接；Dr端口和CS端口將連接到開關(guān)電源P畫控制集成電路。
控制電路驅(qū)動電源初級側(cè)箝位電路中的N溝道場效應(yīng)管或P溝道場效應(yīng) 管的工作原理和驅(qū)動次級側(cè)的N溝道場效應(yīng)管或P溝道場效應(yīng)管的工作原理 相似，在此不再贅述。
需要說明的是，上述實施方式僅為本實用新型較佳的實施方案，不能將 其理解為對本實用新型保護(hù)范圍的限制，在未脫離本實用新型構(gòu)思前提下， 對本實用新型所做的任何均等變化與修飾均屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1、一種帶有源箝位和同步整流功能的控制電路，用于驅(qū)動開關(guān)電源初級側(cè)箝位電路中的場效應(yīng)管實現(xiàn)源箝位或者驅(qū)動開關(guān)電源次級側(cè)整流電路中的場效應(yīng)管實現(xiàn)同步整流，所述控制電路包括驅(qū)動電路單元及與其連接的低通濾波網(wǎng)絡(luò)單元和偏置電路單元，其特征在于所述控制電路至少包括五個端口，分別為Vcc、Gate、Vss、Con、Bias所述驅(qū)動電路單元包括三極管Q1、Q2和穩(wěn)壓二極管Z1、Z2；三極管Q1集電極與穩(wěn)壓二極管Z1陰極連接后作為控制電路的Vcc端口，三極管Q2集電極與穩(wěn)壓二極管Z2陽極相連作為控制電路的Vss端口，三極管Q1、Q2發(fā)射極相連作為控制電路的Gate端口；Q1、Q2基極與Z1陽極、Z2陰極相連同時與低通濾波網(wǎng)絡(luò)單元和偏置電路單元連接；所述低通濾波網(wǎng)絡(luò)單元包括依次串聯(lián)的電阻R1、R2和電感L1，電阻R2和電感L1兩端分別并聯(lián)有電容C1和電容C2，電感L1另一端作為控制電路的Con端口，電阻R1另一端與驅(qū)動電路單元連接；所述偏置電路單元包括串聯(lián)的電容C3和電阻R3，電容C3另一端連接驅(qū)動電路單元，電阻R3另一端作為控制電路的Bias端口。
專利摘要本實用新型涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，具體是指用于驅(qū)動開關(guān)電源初級側(cè)箝位電路中的場效應(yīng)管實現(xiàn)有源箝位功能或者驅(qū)動開關(guān)電源次級側(cè)整流電路中的場效應(yīng)管實現(xiàn)同步整流功能的一種控制電路。所述控制電路包括驅(qū)動電路單元及與其連接的低通濾波網(wǎng)絡(luò)單元和偏置電路單元；所述控制電路至少包括五個端口，分別為Vcc、Gate、Vss、Con、Bias。本實用新型控制電路簡潔，功能多樣，其既可以應(yīng)用于開關(guān)電源初級側(cè)箝位電路中驅(qū)動箝位用場效應(yīng)管實現(xiàn)有源箝位功能，使主開關(guān)管電壓應(yīng)力減小，使變壓器磁芯雙向磁化能可靠復(fù)位，能減小箝位電路的損耗；又可以應(yīng)用在開關(guān)電源次級側(cè)整流電路中驅(qū)動場效應(yīng)管實現(xiàn)同步整流，減少整流管的損耗，提高電源效率，達(dá)到節(jié)能要求。
文檔編號H02M1/14GK201352768SQ200920051130
公開日2009年11月25日 申請日期2009年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月9日
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