缓冲器匹配光耦隔离自驱正激式同步整流电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种缓冲器匹配光耦隔离自驱正激式同步整流电源，包括主电路单元和同步整流控制电路单元两大部分，所述的主电路单元包含变压器T1、变压器T1一次侧主电路和变压器T1二次侧主电路，所述的同步整流控制电路单元包含脉冲驱动器PWM_DRIVE、同步整流管SR1的控制电路和同步整流管SR2的控制电路。本实用新型专利技术设计简单、结构合理、构建方便，不但能够克服现有的正激式同步整流电源通用性不强的缺陷，不需要专用的同步整流控制驱动IC，使得有关驱动电平转换的电路相对容易，既适合驱动电压12V以下的正激式同步整流电源，又适合驱动电压12V以上的正激式同步整流电源。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及同步整流电源，更具体地说，是一种涉及缓冲器匹配光耦隔离自驱正激式同步整流电源。
技术介绍
同步整流技术就是采用低导通电阻的功率MOSFET管代替开关变换器中的快恢复二极管，起整流管的作用，从而达到降低整流损耗和提高效率的目的。采用同步整流技术在大电流开关电源应用较广，但是存在诸多问题有待进一步解决：(1)通常低压大电流正激式同步整流电源的工作电压在48V以下，然而功率MOSFET管的驱动电压一般在20V以下，另外，其驱动电压的损耗又与驱动电压的平方成正比，所以现阶段同步整流技术在驱动电压12V以下的开关电源领域占有的比例较高，以致在驱动电压12V以上的正激式同步整流电源领域难以发挥出同步整流技术的优势；(2)同步整流的驱动方式可以分为自驱和外驱两种形式，相对而言，自驱式虽然电路简单，成本节约，但是因为驱动电压和时序不好安排，存在驱动波形质量不高，死区不好控制的缺陷；外驱式虽然克服了自驱的缺陷，但是其驱动电路多采用专用的控制驱动IC，且外围与之对应的检测和驱动电平转换电路结构相对复杂、成本较高；(3)同步整流电源驱动电路器件作用对象为主开关管和同步整流管，其在同步整流电源当中的电路结构不尽相同，解决问题的关键在于驱动电路当中的信号电平转换和功率转换要有效可靠。随着电子器件技术的发展，集成芯片封装和具有较好的带负载能力的缓冲器得以大量应用，也只能解决同步整流电源驱动电路设计当中的功率转换方面问题，不能很好地解决直接匹配同步整流电源驱动电路与主开关管和同步整流管之间信号电平的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术旨在提供一种缓冲器匹配光耦隔离自驱正激式同步整流电源，能够克服现有的正激式同步整流电源的缺陷。为了实现上述专利技术的目的，本技术具体提供缓冲器匹配光耦隔离自驱正激式同步整流电源技术方案是：包括主电路单元和同步整流控制电路单元两大部分。(1)所述的主电路单元包含变压器T1、变压器T1一次侧主电路和变压器T1二次侧主电路，其中变压器T1为正激式结构的高频变压器，用于承担变压器T1一次侧主电路和变压器T1二次侧主电路之间的电气隔离，以及电源能量的转换，其中变压器T1一次侧主电路接其一次侧绕组两端，变压器T1一次侧主电路包含主电源输入端口Vin、开关管SW1和主电源地，变压器T1一次侧绕组一端接与主电源输入端口Vin相连，变压器T1一次侧绕组另一端与开关管SW1的漏极相连，开关管SW1的源极与主电源地相连；变压器T1二次侧主电路接其二次侧绕组两端，变压器T1二次侧主电路又包含同步整流管SR1、同步整流管SR2、电感L1、滤波电容C1和负载RL，而同步整流管SR1和同步整流管SR2均为N沟道MOSFET管，且其内部均含有体二极管，进一步，变压器T1二次侧主电路的一端与同步整流管SR1的漏极相连，同步整流管SR1的源极与同步整流管SR2的源极相连，滤波电容C1与负载RL并联，其并联的一端与同步整流管SR1的源极相连，而其并联的另一端与电感L1的一端相连，电感L1的另一端与同步整流管SR2的漏极和变压器T1二次侧主电路的另一端相连；(2)所述的同步整流控制电路单元包含脉冲驱动器PWM_DRIVE、同步整流管SR1的控制电路和同步整流管SR2的控制电路，其中同步整流管SR1的控制电路又包含隔离二极管D1、偏置电阻R1、偏置电阻R2、同相缓冲器U3、限流电阻R5和光耦U1，同步整流管SR2的控制电路又包含隔离二极管D2、偏置电阻R3、偏置电阻R4、反相缓冲器U4、限流电阻R6和光耦U2；脉冲驱动器PWM_DRIVE的脉冲输出端又分三条支路，第一条支路与所述开关管SW1的栅极相连；脉冲驱动器PWM_DRIVE的脉冲输出端的第二条支路与同相缓冲器U3的输入端相连，同相缓冲器U3的输出端与限流电阻R5的一端相连，限流电阻R5的另一端与光耦U1输入级的发光二极管阳极相连，光耦U1输入级的发光二极管阴极与所述开关管SW1的源极相连，隔离二极管D1的阳极与所述变压器T1二次侧主电路的另一端相连，隔离二极管D1的阴极与光耦U1输出级的集电极相连，光耦U1输出级的发射极与偏置电阻R1的一端相连，偏置电阻R1的另一端与偏置电阻R2的一端和所述同步整流管SR1的栅极相连，偏置电阻R2的另一端与所述同步整流管SR1的源极相连；脉冲驱动器PWM_DRIVE的脉冲输出端的第三条支路与反相缓冲器U4的输入端相连，反相缓冲器U4的输出端与限流电阻R6的一端相连，限流电阻R6的另一端与光耦U2输入级的发光二极管阳极相连，光耦U2输入级的发光二极管阴极与所述开关管SW1的源极相连，隔离二极管D2的阳极与所述变压器T1二次侧主电路的一端相连，隔离二极管D2的阴极与光耦U2输出级的集电极相连，光耦U2输出级的发射极与偏置电阻R3的一端相连，偏置电阻R3的另一端与偏置电阻R4的一端和所述同步整流管SR2的栅极相连，偏置电阻R4的另一端与所述同步整流管SR2的源极相连。优选的，在所述偏置电阻R2或所述偏置电阻R4的两端并联电容C2，以利于调节所述同步整流管SR1和所述同步整流管SR2之间的死区时间。优选的，在所述偏置电阻R2的两端并联稳压二极管DW1，以利于所述同步整流管SR1栅极与源极之间的电压限幅，即稳压二极管DW1的阴极与同步整流管SR1的栅极相连，稳压二极管DW1的阳极与同步整流管SR1的源极相连；在所述偏置电阻R4的两端并联稳压二极管DW2，以利于所述同步整流管SR2栅极与源极之间的电压限幅，即稳压二极管DW2的阴极与同步整流管SR2的栅极相连，稳压二极管DW2的阳极与同步整流管SR2的源极相连。本技术的有益效果是，提供自驱动同步整流电源，设计简单、结构合理、构建方便，不但能够克服现有的正激式同步整流电源通用性不强的缺陷，不需要专用的同步整流控制驱动IC，使得有关驱动电平转换的电路相对容易，既适合驱动电压12V以下的正激式同步整流电源，又适合驱动电压12V以上的正激式同步整流电源。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或技术方案，下面将对实施例或技术方案描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的较典型实施例结构组成或电路图的说明，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术缓冲器匹配光耦隔离自驱正激式同步整流电源一种典型示意图。图2是本技术缓冲器匹配光耦隔离自驱正激式同步整流电源附加死区调节电容的一种典型示意图。图3是本技术缓冲器匹配光耦隔离自驱正激式同步整流电源附加稳压二极管的一种典型示意图。图4是本技术缓冲器匹配光耦隔离自驱正激式同步整流电源附加死区调节电容和稳压二极管的一种典型示意图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术技术组成、技术方案和实施例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本技术保护的范围。现结合附图和具体实施方式对本技术进一步说明。如附图1所示，是本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
缓冲器匹配光耦隔离控自驱正激式同步整流电源，包括主电路单元和同步整流控制电路单元两大部分，其特征是：(1)所述的主电路单元包含变压器T1、变压器T1一次侧主电路和变压器T1二次侧主电路，其中变压器T1为正激式结构的高频变压器，用于承担变压器T1一次侧主电路和变压器T1二次侧主电路之间的电气隔离，以及电源能量的转换，其中变压器T1一次侧主电路接其一次侧绕组两端，变压器T1一次侧主电路包含主电源输入端口Vin、开关管SW1和主电源地，变压器T1一次侧绕组一端接与主电源输入端口Vin相连，变压器T1一次侧绕组另一端与开关管SW1的漏极相连，开关管SW1的源极与主电源地相连；变压器T1二次侧主电路接其二次侧绕组两端，变压器T1二次侧主电路又包含同步整流管SR1、同步整流管SR2、电感L1、滤波电容C1和负载RL，而同步整流管SR1和同步整流管SR2均为N沟道MOSFET管，且其内部均含有体二极管，进一步，变压器T1二次侧主电路的一端与同步整流管SR1的漏极相连，同步整流管SR1的源极与同步整流管SR2的源极相连，滤波电容C1与负载RL并联，其并联的一端与同步整流管SR1的源极相连，而其并联的另一端与电感L1的一端相连，电感L1的另一端与同步整流管SR2的漏极和变压器T1二次侧主电路的另一端相连；(2)所述的同步整流控制电路单元包含脉冲驱动器PWM_DRIVE、同步整流管SR1的控制电路和同步整流管SR2的控制电路，其中同步整流管SR1的控制电路又包含隔离二极管D1、偏置电阻R1、偏置电阻R2、同相缓冲器U3、限流电阻R5和光耦U1，同步整流管SR2的控制电路又包含隔离二极管D2、偏置电阻R3、偏置电阻R4、反相缓冲器U4、限流电阻R6和光耦U2；脉冲驱动器PWM_DRIVE的脉冲输出端又分三条支路，第一条支路与所述开关管SW1的栅极相连；脉冲驱动器PWM_DRIVE的脉冲输出端的第二条支路与同相缓冲器U3的输入端相连，同相缓冲器U3的输出端与限流电阻R5的一端相连，限流电阻R5的另一端与光耦U1输入级的发光二极管阳极相连，光耦U1输入级的发光二极管阴极与所述开关管SW1的源极相连，隔离二极管D1的阳极与所述变压器T1二次侧主电路的另一端相连，隔离二极管D1的阴极与光耦U1输出级的集电极相连，光耦U1输出级的发射极与偏置电阻R1的一端相连，偏置电阻R1的另一端与偏置电阻R2的一端和所述同步整流管SR1的栅极相连，偏置电阻R2的另一端与所述同步整流管SR1的源极相连；脉冲驱动器PWM_DRIVE的脉冲输出端的第三条支路与反相缓冲器U4的输入端相连，反相缓冲器U4的输出端与限流电阻R6的一端相连，限流电阻R6的另一端与光耦U2输入级的发光二极管阳极相连，光耦U2输入级的发光二极管阴极与所述开关管SW1的源极相连，隔离二极管D2的阳极与所述变压器T1二次侧主电路的一端相连，隔离二极管D2的阴极与光耦U2输出级的集电极相连，光耦U2输出级的发射极与偏置电阻R3的一端相连，偏置电阻R3的另一端与偏置电阻R4的一端和所述同步整流管SR2的栅极相连，偏置电阻R4的另一端与所述同步整流管SR2的源极相连。...

【技术特征摘要】
1.缓冲器匹配光耦隔离控自驱正激式同步整流电源，包括主电路单元和同步整流控制电路单元两大部分，其特征是：(1)所述的主电路单元包含变压器T1、变压器T1一次侧主电路和变压器T1二次侧主电路，其中变压器T1为正激式结构的高频变压器，用于承担变压器T1一次侧主电路和变压器T1二次侧主电路之间的电气隔离，以及电源能量的转换，其中变压器T1一次侧主电路接其一次侧绕组两端，变压器T1一次侧主电路包含主电源输入端口Vin、开关管SW1和主电源地，变压器T1一次侧绕组一端接与主电源输入端口Vin相连，变压器T1一次侧绕组另一端与开关管SW1的漏极相连，开关管SW1的源极与主电源地相连；变压器T1二次侧主电路接其二次侧绕组两端，变压器T1二次侧主电路又包含同步整流管SR1、同步整流管SR2、电感L1、滤波电容C1和负载RL，而同步整流管SR1和同步整流管SR2均为N沟道MOSFET管，且其内部均含有体二极管，进一步，变压器T1二次侧主电路的一端与同步整流管SR1的漏极相连，同步整流管SR1的源极与同步整流管SR2的源极相连，滤波电容C1与负载RL并联，其并联的一端与同步整流管SR1的源极相连，而其并联的另一端与电感L1的一端相连，电感L1的另一端与同步整流管SR2的漏极和变压器T1二次侧主电路的另一端相连；(2)所述的同步整流控制电路单元包含脉冲驱动器PWM_DRIVE、同步整流管SR1的控制电路和同步整流管SR2的控制电路，其中同步整流管SR1的控制电路又包含隔离二极管D1、偏置电阻R1、偏置电阻R2、同相缓冲器U3、限流电阻R5和光耦U1，同步整流管SR2的控制电路又包含隔离二极管D2、偏置电阻R3、偏置电阻R4、反相缓冲器U4、限流电阻R6和光耦U2；脉冲驱动器PWM_DRIVE的脉冲输出端又分三条支路，第一条支路与所述开关管SW1的栅极相连；脉冲驱动器PWM_DRIVE的脉冲输出端的第二条支路与同相缓冲器U3的输入端相连，同相缓冲器U3的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡志文，肖斌，李斌，刘远洁，
申请(专利权)人：湖南信息职业技术学院，
类型：新型
国别省市：湖南;43