一種具有相位補(bǔ)償功能的開(kāi)關(guān)電感式電流型同步整流電路的制作方法
【專利摘要】一種具有相位補(bǔ)償功能的開(kāi)關(guān)電感式電流型同步整流電路，包括變壓器，第一同步整流管和第二同步整流管，以及控制芯片，第一同步整流管和第二同步整流管的漏極分別與變壓器兩端連接，關(guān)鍵是：在第一同步整流管和第二同步整流管的源極與漏極兩端還分別并聯(lián)有相位補(bǔ)償支路，相位補(bǔ)償支路包括串聯(lián)的電感和開(kāi)關(guān)管，開(kāi)關(guān)管的漏極與控制芯片連接，控制芯片的控制輸出端連接開(kāi)關(guān)管的柵極，開(kāi)關(guān)管的源極與接地輸出端連接。本實(shí)用新型在原有的電路結(jié)構(gòu)中只需要并聯(lián)一路相位補(bǔ)償支路，可通過(guò)調(diào)整電感的值適當(dāng)調(diào)整補(bǔ)償效果，使同步整流達(dá)到最佳效率，電路簡(jiǎn)單，使用效果好，可達(dá)到高效率同步整流的目的。
【專利說(shuō)明】一種具有相位補(bǔ)償功能的開(kāi)關(guān)電感式電流型同步整流電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于電路【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及到一種相位補(bǔ)償技術(shù)，特別是一種具有相位 補(bǔ)償功能的開(kāi)關(guān)電感式電流型同步整流電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 電流型同步整流硬件控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于同步整流電路中。例如IR公司的同步 整流控制芯片IR1168是廣泛應(yīng)用的LLC同步整流控制的芯片。這款芯片是通過(guò)檢測(cè)通態(tài) 時(shí)同步整流M0SFET兩端的壓降來(lái)檢測(cè)通態(tài)電流的，當(dāng)通態(tài)壓降小于閥值時(shí)關(guān)斷同步整流 管。但由于同步整流管寄生引線電感與通態(tài)電阻串聯(lián)，檢測(cè)到的同步整流管DS通態(tài)壓降會(huì) 受引線電感的影響，而使同步整流過(guò)早關(guān)斷，產(chǎn)生了較大的關(guān)斷相位失真。特別是開(kāi)關(guān)頻較 率較高時(shí)，影響更大。這種控制相位失真使同步整流管的損耗顯著增加，效率降低，不能達(dá) 到最佳控制的目的。
[0003] 具體請(qǐng)參看圖1和圖2,圖1是同步整流電路不意圖?？刂菩酒?C檢測(cè)同步整流 管S1和S2漏源兩端電壓V dlsl和Vd2s2 ;當(dāng)其值小于某一給定閥值Vi (例如-0. 3V)時(shí)，S1或 S2打開(kāi)，隨后在Vdlsl或Vd2s2大于另一給定閥值V2 (例如-5mV)時(shí)，S1或S2關(guān)斷。
[0004] 圖2是同步整流管的簡(jiǎn)化高效電路，主要由寄生引線電Le(包括漏感Ld，源 電感Ls和外引線電感Lb)和通態(tài)電阻Rs (on)串聯(lián)組成。芯片1C檢測(cè)到的電壓為 當(dāng)電流增加時(shí)^為正值和Rs(on)上的降壓相同，因而開(kāi)通狀態(tài)不 dt， dt d/ 受影響。當(dāng)關(guān)斷前電流下降的值Rs (on)上的降壓值相抵消，從而使檢測(cè)到的VDS值 dt 增大（絕對(duì)值減小），同步整流管提前關(guān)斷。現(xiàn)有技術(shù)中雖然也有提出一些方案來(lái)解這一問(wèn) 題，但電路和控制都較為復(fù)雜，使用效果也并不好。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，還能解決芯片檢測(cè) 準(zhǔn)確的技術(shù)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種具有相位補(bǔ)償功能的開(kāi)關(guān)電感式電流型同步整流電路，設(shè)計(jì) 思路是：在典型的電流型同步整流控制技術(shù)中，產(chǎn)生相位失真，而使關(guān)斷提前的原因是由于 串聯(lián)寄生電感的存在，檢測(cè)到的M0SFET通態(tài)電壓不是Rs (on)兩端的電壓，而是寄生電感電 壓與通態(tài)電阻Rs(〇n)上的電壓之和。若能檢測(cè)到相應(yīng)的Rs( 〇n)上的電壓，則就可以消除 寄生電感效應(yīng)使M0SFET能正確關(guān)斷。
[0006] 本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，一種具有相位補(bǔ)償功能的開(kāi)關(guān)電感式電流型同步 整流電路，包括變壓器，第一同步整流管和第二同步整流管，以及控制芯片，第一同步整流 管和第二同步整流管的漏極分別與變壓器兩端連接，第一同步整流管和第二同步整流管的 源極相連并且作為接地輸出端，變壓器的輸入端為同步整流電路的輸入端，變壓器的調(diào)節(jié) 輸出端作為同步整流電路的輸出端，關(guān)鍵是：在第一同步整流管和第二同步整流管的源極 與漏極兩端還分別并聯(lián)有相位補(bǔ)償支路，相位補(bǔ)償支路包括串聯(lián)的電感和開(kāi)關(guān)管，開(kāi)關(guān)管 的漏極與控制芯片連接，控制芯片的控制輸出端連接開(kāi)關(guān)管的柵極，開(kāi)關(guān)管的源極與接地 輸出端連接。
[0007] 在第一同步整流管和第二同步整流管的漏極處還分別連接有寄生電感。
[0008] 在同步整流電路的輸出端之間還設(shè)置有儲(chǔ)能續(xù)流電容。
[0009] 本實(shí)用新型的有益效果是，在原有的電路結(jié)構(gòu)中只需要并聯(lián)一路相位補(bǔ)償支路， 使控制芯片檢測(cè)輔助開(kāi)關(guān)管源漏之間的電壓，即等效于同步整流管S1和S2通態(tài)電阻兩端 的電壓。用這種方法，把不可檢測(cè)的Rs(〇n)兩端電壓等效于可檢測(cè)的Rsa(on)兩端電壓， 從而達(dá)到測(cè)出真正通態(tài)壓降的目的。在本實(shí)用新型的電路中，可通過(guò)調(diào)整電感La的值適當(dāng) 調(diào)整補(bǔ)償效果，使同步整流達(dá)到最佳效率。電路簡(jiǎn)單，使用效果好，可達(dá)到高效率同步整流 的目的。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中同步整流電路的不意圖。
[0011] 圖2是圖1中第一同步整流管或第二同步整流管的簡(jiǎn)化高效電路。
[0012] 圖3是本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的同步整流電路的不意圖。
[0013] 圖4是無(wú)開(kāi)關(guān)電感補(bǔ)償時(shí)的柵源和漏源電壓波形圖。
[0014] 圖5是采用開(kāi)關(guān)電感補(bǔ)償?shù)臇藕吐╇妷翰ㄐ螆D。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 一種具有相位補(bǔ)償功能的開(kāi)關(guān)電感式電流型同步整流電路，包括變壓器T1，第一 同步整流管S1和第二同步整流管S2,以及控制芯片1C，第一同步整流管S1和第二同步整 流管S2的漏極分別與變壓器T1兩端連接，第一同步整流管S1和第二同步整流管S2的源 極相連并且作為接地輸出端，變壓器T1的輸入端為同步整流電路的輸入端，變壓器T1的調(diào) 節(jié)輸出端作為同步整流電路的輸出端，關(guān)鍵是：在第一同步整流管S1和第二同步整流管S2 的源極與漏極兩端還分別并聯(lián)有相位補(bǔ)償支路，相位補(bǔ)償支路包括串聯(lián)的電感和開(kāi)關(guān)管， 開(kāi)關(guān)管的漏極與控制芯片1C連接，控制芯片1C的控制輸出端連接開(kāi)關(guān)管的柵極，開(kāi)關(guān)管的 源極與接地輸出端連接。
[0016] 在第一同步整流管S1和第二同步整流管S2的漏極處還分別連接有寄生電感。
[0017] 在同步整流電路的輸出端之間還設(shè)置有儲(chǔ)能續(xù)流電容C1。儲(chǔ)能續(xù)流電容C1可以 保證本電路在輸出電壓時(shí)的連續(xù)性。
[0018] 本實(shí)用新型在具體實(shí)施時(shí)，要測(cè)到Rs (on)兩端的相應(yīng)電壓，電感La必須外置，才 能測(cè)到Rs(〇n)兩端的電壓。為此，外加一個(gè)輔助的開(kāi)關(guān)管Sa和一個(gè)電感La串聯(lián)，如圖3 所示。
[0019] 在具體驗(yàn)證時(shí)，可通過(guò)示波器來(lái)做出有無(wú)開(kāi)關(guān)電感補(bǔ)償時(shí)的柵源和漏源電壓波形 圖。
[0020] 圖4是無(wú)開(kāi)關(guān)電感補(bǔ)償時(shí)的柵源和漏源電壓波形圖，負(fù)載電流為30A，由圖中可 見(jiàn)，由于電感M0SFET的柵電壓，提前了約840ns關(guān)斷。
[0021] 圖5是采用開(kāi)關(guān)電感補(bǔ)償?shù)臇藕吐╇妷翰ㄐ螆D。由于開(kāi)關(guān)電感補(bǔ)償使柵電壓展 寬，柵壓的展寬約為700ns從而減小了同步整流管的功耗，提高了效率。如圖所示，同步 整流電路的工作頻率為100kHz，有效半波導(dǎo)通脈寬為4. 4 μ s。其中700ns的脈沖丟失約 為29°。在這期間同步整流管關(guān)斷，只能由M0SFET的反并聯(lián)二極管導(dǎo)通工作，在輸出功率 為1. 5kw，輸出電流為30A時(shí)，整流管的電流有效值為35A。假定反并聯(lián)體二極管的壓降為 0.8V，在這29°的體二極管導(dǎo)通期間，其功耗約為7W，這相當(dāng)于同步整流管開(kāi)通后半周的 總損耗。即是說(shuō)由于寄生串聯(lián)電感的影響，同步整流管提前關(guān)斷，而使反并聯(lián)體二極管導(dǎo) 通。由于這種效應(yīng)增加了同步整流的損耗，接近于不考慮電感效應(yīng)時(shí)同步整流管的總損耗。 或者說(shuō)，同步整流管的總損耗由于寄生串聯(lián)電感效應(yīng)而增加了近一倍。這一結(jié)果是在開(kāi)關(guān) 頻率100kHz的情況下估算的。若頻率提高，損耗還會(huì)明顯增加。開(kāi)關(guān)電感的補(bǔ)償作用會(huì)更 明顯。
[0022] 結(jié)合對(duì)比可以看出，采用開(kāi)關(guān)電感補(bǔ)償，可使寄生電感引起的損耗減小到零，從而 使同步整流的效率顯著提高。
【權(quán)利要求】
1. 一種具有相位補(bǔ)償功能的開(kāi)關(guān)電感式電流型同步整流電路，包括變壓器（τι)，第一 同步整流管（S1)和第二同步整流管（S2)，以及控制芯片（1C)，第一同步整流管（S1)和第 二同步整流管（S2)的漏極分別與變壓器（Τ1)兩端連接，第一同步整流管（S1)和第二同步 整流管（S2)的源極相連并且作為接地輸出端，變壓器（Τ1)的輸入端為同步整流電路的輸 入端，變壓器（Τ1)的調(diào)節(jié)輸出端作為同步整流電路的輸出端，其特征在于：在第一同步整 流管（S1)和第二同步整流管（S2)的源極與漏極兩端還分別并聯(lián)有相位補(bǔ)償支路，相位補(bǔ) 償支路包括串聯(lián)的電感和開(kāi)關(guān)管，開(kāi)關(guān)管的漏極與控制芯片（1C)連接，控制芯片（1C)的控 制輸出端連接開(kāi)關(guān)管的柵極，開(kāi)關(guān)管的源極與接地輸出端連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有相位補(bǔ)償功能的開(kāi)關(guān)電感式電流型同步整流電路， 其特征在于：在第一同步整流管（S1)和第二同步整流管（S2)的漏極處還分別連接有寄生 電感。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有相位補(bǔ)償功能的開(kāi)關(guān)電感式電流型同步整流電路， 其特征在于：在同步整流電路的輸出端之間還設(shè)置有儲(chǔ)能續(xù)流電容（C1)。
【文檔編號(hào)】H02M7/217GK203883693SQ201420299887
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】聶榮琪 申請(qǐng)人:河北匯能欣源電子技術(shù)有限公司