專利名稱：正激變換器用同步mosfet柵極電壓鉗位驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電子驅(qū)動電路，具體地說，是涉及一種應(yīng)用于正激變換器的 同步M0SFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的DC/DC或者AC/DC變換器普遍使用二極管作為整流器件，但是，在輸入低壓 大電流的應(yīng)用中，二極管整流的效率比較低，發(fā)熱量極高，需要很大的散熱體積，無法滿足 高功率密度電源的要求。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，同步整流技術(shù)出現(xiàn)，它可以顯著提高變換器的整流效率，其 中，如圖1所示，自驅(qū)動同步整流方式的正激變換器具有電路結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高等優(yōu)點， 在輸入低壓大電流應(yīng)用中被廣泛使用。但是，其在輸入電壓寬范圍以及輸出更高電壓情 況下，由于其使用的是簡單的自驅(qū)動同步整流方式，變壓器次級側(cè)輸出電壓直接作為同步 M0SFET的驅(qū)動信號，因此，對于M0SFET柵極的驅(qū)動電壓存在超過同步M0SFET柵極的最高承 受電壓的情形。為了保護同步M0SFET柵極不被擊穿，已有的方法是使用復(fù)雜的控制電路或 者輔助繞組為同步M0SFET提供驅(qū)動，雖然這種方法有效保護了同步M0SFET的柵極，但是其 增加了額外復(fù)雜的電路或者使變壓器變得更加復(fù)雜，增加了成本，降低了變換器的可靠性。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種正激變換器用同步M0SFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電 路，該電路簡單，具有對正激變換器中的同步M0SFET柵極電壓進行鉗位的功能。為了達到上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案一種正激變換器用同步M0SFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路，用于對正激變換器中變 壓器次級側(cè)的一同步M0SFET的柵極電壓進行鉗位，其特征在于它包括一M0S場效晶體管， 一基準(zhǔn)電壓建立電路與一第二電阻并聯(lián)后連接在該M0S場效晶體管的漏極與柵極之間，該 基準(zhǔn)電壓建立電路由一電容與一第一電阻串聯(lián)構(gòu)成，該M0S場效晶體管的漏極、該基準(zhǔn)電 壓建立電路和該第二電阻的公共點引出作為該同步M0SFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路的輸入 端子，該輸入端子用于與該同步M0SFET的柵極所對應(yīng)的變壓器次級側(cè)輸出端子連接，該 M0S場效晶體管的源極作為該同步M0SFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路的輸出端子，該輸出端子 用于與該同步M0SFET的柵極連接，該M0S場效晶體管的柵極、該基準(zhǔn)電壓建立電路和該第 二電阻的公共點與一穩(wěn)壓二極管的輸出端連接，該穩(wěn)壓二極管的輸入端作為該同步M0SFET 柵極電壓鉗位驅(qū)動電路的公共端子，該公共端子用于與該同步M0SFET的源極連接。實際應(yīng)用中，所述M0S場效晶體管的源極與漏極之間可連接一二極管，該二極管 的輸入端與所述M0S場效晶體管的源極連接，該二極管的輸入端與所述M0S場效晶體管的 源極的公共點引出作為所述同步M0SFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路的輸出端子，該二極管的 輸出端、所述M0S場效晶體管的漏極、所述基準(zhǔn)電壓建立電路和所述第二電阻的公共點引 出作為所述同步M0SFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路的輸入端子。[0008]所述M0S場效晶體管為N溝道型M0S場效晶體管。本實用新型具有優(yōu)點本實用新型成本低，結(jié)構(gòu)簡單，功率損耗小，可靠性高，特別適用于輸入電壓寬范 圍和輸出電壓大于5V的正激變換器使用。本實用新型為正激變換器中的同步M0SFET的柵極進行電壓鉗位，防止過高的驅(qū) 動電壓損壞同步M0SFET，保護同步M0SFET的柵極不被擊穿。除了具有同步M0SFET柵極電 壓鉗位功能，本實用新型不會影響同步M0SFET的導(dǎo)通、關(guān)斷速度以及時序，對同步M0SFET 的導(dǎo)通和關(guān)斷速度與已有正激變換器的自驅(qū)動同步整流方式相當(dāng)。

圖1是已有的正激變換器的電路原理示意圖；圖2是本實用新型的電路原理圖；圖3是應(yīng)用本實用新型的正激變換器的電路原理示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細描述。如圖3所示，正激變換器包括變壓器T201、開關(guān)MOSFET Q201、同步M0SFET，其中同 步M0SFET包括同步整流MOSFET Q202和同步續(xù)流MOSFET Q203。變壓器T201的初級側(cè)繞 組通過開關(guān)MOSFET Q201連接到DC輸入端。為了防止變壓器T201次級側(cè)輸出的高電壓將 同步MOSFET的柵極擊穿，可在該同步MOSFET的柵極增加本實用新型同步MOSFET柵極電壓 鉗位驅(qū)動電路100，以對該同步MOSFET的柵極進行保護。如圖2，本實用新型正激變換器用同步MOSFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路用于對正激 變換器中變壓器T201次級側(cè)的一同步MOSFET (同步整流M0SFETQ202或同步續(xù)流MOSFET Q203)的柵極電壓進行鉗位，它包括一 M0S場效晶體管Q401，該M0S場效晶體管Q401可為N 溝道型M0S場效晶體管。一基準(zhǔn)電壓建立電路與一第二電阻R402并聯(lián)后連接在該M0S場 效晶體管Q401的漏極與柵極之間，該基準(zhǔn)電壓建立電路由一電容C401與一第一電阻R401 串聯(lián)構(gòu)成，該M0S場效晶體管Q401的漏極、該基準(zhǔn)電壓建立電路和該第二電阻R402的公共 點引出作為該同步MOSFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路100的輸入端子101，該輸入端子101用 于與該同步MOSFET的柵極所對應(yīng)的變壓器次級側(cè)輸出端子連接(例如，同步整流MOSFET Q202的柵極與A點相對應(yīng)，同步續(xù)流MOSFET Q203的柵極與B點相對應(yīng))，該M0S場效晶體 管Q401的源極作為該同步MOSFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路100的輸出端子102，該輸出端子 102用于與該同步MOSFET的柵極連接，該M0S場效晶體管Q401的柵極、該基準(zhǔn)電壓建立電 路和該第二電阻R402的公共點與一穩(wěn)壓二極管DZ401的輸出端連接，該穩(wěn)壓二極管DZ401 的輸入端作為該同步MOSFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路100的公共端子103，該公共端子103 用于與該同步MOSFET的源極連接。如圖2，M0S場效晶體管Q401的源極與漏極之間可連接一二極管D401，該二極管 D401的輸入端與M0S場效晶體管Q401的源極連接，該二極管D401的輸入端與M0S場效晶 體管Q401的源極的公共點引出作為同步MOSFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路100的輸出端子 102，該二極管D401的輸出端、M0S場效晶體管Q401的漏極、基準(zhǔn)電壓建立電路和第二電阻R402的公共點引出作為同步M0SFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路100的輸入端子101。在實際應(yīng)用中，為了防止同步M0SFET的柵極被變壓器T201次級側(cè)輸出的高電壓 擊穿，可在同步整流MOSFET Q202和同步續(xù)流MOSFET Q203的柵極分別設(shè)置本實用新型，如 圖3所示。當(dāng)然，一般窄范圍輸入電壓、5V以下輸出電壓的正激變換器不會出現(xiàn)同步M0SFET 柵極電壓超過MOSFET柵極最高可承受電壓的情況。但是，當(dāng)正激變換器為輸入電壓寬范圍 或輸出電壓大于5V時，正激變換器中的同步MOSFET的柵極就有可能被擊穿，這時可測量每 一同步MOSFET的柵極電壓。若測量到的同步MOSFET的柵極電壓超過該同步MOSFET柵極 最高可承受電壓，那么，該同步MOSFET的柵極就應(yīng)設(shè)置本實用新型來保護柵極，相反，若測 量到的同步MOSFET的柵極電壓沒有超過該同步MOSFET柵極最高可承受電壓，則可不設(shè)置 本實用新型。以同步整流MOSFET Q202設(shè)置本實用新型為例，來說明本實用新型的工作原理。 當(dāng)A點電壓高于同步整流MOSFET Q202柵極電壓時，即輸入端子101為高電平時，電容C401 和第一電阻R401為M0S場效晶體管Q401和穩(wěn)壓二極管DZ401迅速建立起基準(zhǔn)電壓(電容 C401為加速電容，可迅速建立基準(zhǔn)電壓，提高同步整流MOSFET Q202的導(dǎo)通速度)，同時第 二電阻R402為M0S場效晶體管Q401和穩(wěn)壓二極管DZ401提供穩(wěn)態(tài)的偏置電流，M0S場效 晶體管Q401導(dǎo)通，輸出端子102的電壓等于VDZ4Q1-Vgs，其中VDZ4Q1為穩(wěn)壓二極管DZ401的電 壓，Vgs為M0S場效晶體管Q401源極與柵極之間的電壓。這樣，不管輸入端子101的電壓多 大(輸入端子101的電壓高于穩(wěn)壓二極管DZ401的電壓)，輸出端子102的電壓始終被鉗位 在VDZ4(11-Vgs，也就是將輸入同步整流MOSFET Q202柵極的電壓鉗位在了一個設(shè)定電壓值上， 使同步整流MOSFET Q202迅速導(dǎo)通且保護其柵極不被擊穿。當(dāng)A點電壓為高電平但低于穩(wěn) 壓二極管DZ401的穩(wěn)壓電壓時，即輸入端子101的電壓低于穩(wěn)壓二極管DZ401的穩(wěn)壓電壓 時，輸出端子102的電壓等于輸入端子101的電壓-Vgs-Ib*R402，其中Ib為M0S場效晶體管 Q401的柵極和穩(wěn)壓二極管DZ401的偏置電流，Vgs為M0S場效應(yīng)晶體管Q401的柵極與源極 之間的電壓，Ib非常小，R402非常大，因此輸出端子102的電壓只會比輸入端子101的電壓 略微降低，近似跟隨輸入端子101的電壓，不會對輸入端子101的電壓造成較大的衰減，同 步整流MOSFET Q202迅速導(dǎo)通。當(dāng)A點電壓為低電平時，即輸入端子101為低電平時，同步 整流MOSFET Q202的柵極電荷通過二極管D401快速釋放(若本實用新型沒有設(shè)置二極管 D401，則同步整流MOSFET Q202的柵極電荷通過M0S場效晶體管Q401的體二極管快速釋 放)，從而快速關(guān)斷同步整流MOSFET Q202。由于本實用新型中所產(chǎn)生的壓降很小，驅(qū)動同 步整流MOSFET Q202的延時很短，因此不會影響正激變換器的同步整流效率，與已有正激變 換器的同步整流效率相當(dāng)。本實用新型成本低，結(jié)構(gòu)簡單，功率損耗小，可靠性高，特別適用于輸入電壓寬范 圍和輸出電壓大于5V的正激變換器使用。本實用新型為正激變換器中的同步MOSFET的 柵極進行電壓鉗位，防止過高的驅(qū)動電壓損壞同步M0SFET，保護同步MOSFET的柵極不被擊 穿。除了具有同步MOSFET柵極電壓鉗位功能，本實用新型不會影響同步MOSFET的導(dǎo)通、關(guān) 斷速度以及時序，對同步MOSFET的導(dǎo)通和關(guān)斷速度與已有正激變換器的自驅(qū)動同步整流 方式相當(dāng)。以上所述是本實用新型的較佳實施例及其所運用的技術(shù)原理，對于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員來說，在不背離本實用新型的精神和范圍的情況下，任何基于本實用新型技術(shù)方案基礎(chǔ)上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬于本實用新型保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種正激變換器用同步MOSFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路，用于對正激變換器中變壓器次級側(cè)的一同步MOSFET的柵極電壓進行鉗位，其特征在于它包括一MOS場效晶體管，一基準(zhǔn)電壓建立電路與一第二電阻并聯(lián)后連接在該MOS場效晶體管的漏極與柵極之間，該基準(zhǔn)電壓建立電路由一電容與一第一電阻串聯(lián)構(gòu)成，該MOS場效晶體管的漏極、該基準(zhǔn)電壓建立電路和該第二電阻的公共點引出作為該同步MOSFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路的輸入端子，該輸入端子用于與該同步MOSFET的柵極所對應(yīng)的變壓器次級側(cè)輸出端子連接，該MOS場效晶體管的源極作為該同步MOSFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路的輸出端子，該輸出端子用于與該同步MOSFET的柵極連接，該MOS場效晶體管的柵極、該基準(zhǔn)電壓建立電路和該第二電阻的公共點與一穩(wěn)壓二極管的輸出端連接，該穩(wěn)壓二極管的輸入端作為該同步MOSFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路的公共端子，該公共端子用于與該同步MOSFET的源極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步M0SFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路，其特征在于所述M0S 場效晶體管的源極與漏極之間連接一二極管，該二極管的輸入端與所述M0S場效晶體管的 源極連接，該二極管的輸入端與所述M0S場效晶體管的源極的公共點引出作為所述同步 M0SFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路的輸出端子，該二極管的輸出端、所述M0S場效晶體管的漏 極、所述基準(zhǔn)電壓建立電路和所述第二電阻的公共點引出作為所述同步M0SFET柵極電壓 鉗位驅(qū)動電路的輸入端子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的同步M0SFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路，其特征在于所述 M0S場效晶體管為N溝道型M0S場效晶體管。
專利摘要本實用新型公開了一種正激變換器用同步MOSFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路，它包括MOS場效晶體管，基準(zhǔn)電壓建立電路與第二電阻并聯(lián)后連接在該MOS場效晶體管的漏極與柵極之間，該MOS場效晶體管的漏極、該基準(zhǔn)電壓建立電路和該第二電阻的公共點引出作為該同步MOSFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路的輸入端子，該MOS場效晶體管的源極作為該同步MOSFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路的輸出端子，該MOS場效晶體管的柵極、該基準(zhǔn)電壓建立電路和該第二電阻的公共點與一穩(wěn)壓二極管的輸出端連接，該穩(wěn)壓二極管的輸入端作為該同步MOSFET柵極電壓鉗位驅(qū)動電路的公共端子。本實用新型對同步MOSFET柵極進行電壓鉗位，保護其柵極不被擊穿。
文檔編號H02M3/335GK201608647SQ20102011659
公開日2010年10月13日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者盧軍 申請人:北京星原豐泰電子技術(shù)有限公司