开关电源中钳位开关的驱动电路制造技术

本发明专利技术提供一种开关电源中钳位开关的驱动电路，钳位开关采用上钳位电路，钳位开关为NMOS管，包括辅助驱动电路和死区控制电路，所述辅助驱动电路，包括变压器的辅助绕组NS和电容C1，辅助绕组NS，生成与主开关的PWM驱动信号互补的反向电压做为钳位开关的驱动电压，通过电容C1加到钳位开关的栅极，以在主开关关断时，控制钳位开关导通；所述死区控制电路，生成钳位开关与主开关的导通时间之间的死区时间，以在主开关导通前，控制钳位开关关断。

Driving circuit and driving method of clamping switch in switching power supply

The invention provides a switching power supply clamp switch driving circuit, the clamp switch on the clamp circuit, the clamp switch for NMOS pipe, including auxiliary drive circuit and dead time control circuit, the auxiliary driving circuit, including transformer auxiliary winding and auxiliary winding of NS capacitor C1, NS generation and the main switch the PWM drive signal as a complementary reverse voltage clamp switch driving voltage through capacitor C1 to clamp switch gate, the main switch is turned off, the control clamp switch; the dead time control circuit, generating the clamp switch and the main switch dead time between the time. The conduction in the main switch, control switch, clamp.

【技术实现步骤摘要】
开关电源中钳位开关的驱动电路及驱动方法
本专利技术涉及一种开关电源，特别涉及开关电源中钳位开关的驱动电路及驱动方法，以适用于双开关互补的浮地驱动。可以应用在正激有源钳位拓扑、反激有源钳位拓扑、不对称半桥拓扑、不对称半桥反激拓扑的钳位开关管驱动。
技术介绍
随着半导体器件及超大规模集成电路的快速发展，对大电流、低电压，低成本隔离开关电源的需求也随之大幅增加。正激有源钳位技术为VICOR公司在1982年专利技术的专利，因为其有较好工作效率，可以实现更高的功率密度。2002年专利解锁后被各大模块电源厂商广泛采用。正激有源钳位技术分上钳位技术和下钳位技术两种，下钳位技术主要应用在低输入电压应用场合中，其优点是钳位管的驱动和主管的驱动可以共用参考点，其缺点是钳位开关必须采用PMOS管，并且钳位开关和主开关并联，钳位开关的电压应力比较高，由于高压的PMOS管在市场上型号不易选择，所以下钳位技术一般应用在低压的DC-DC模块中。上钳位技术可以采用NMOS管做钳位开关，钳位开关MOS管和变压器的原边绕组并联，钳位开关MOS管电压远低于主开关MOS管电压，但是其缺点是钳位开关的参考点为浮点，必须采用自举驱动或隔离驱动。如图1所示的电路为一种现有上钳位技术电路，其驱动方案为由一普通的PWM控制芯片和一高压自举驱动芯片组成，单路驱动的PWM控制IC提供一驱动信号给高压自举驱动IC,高压自举驱动IC将该信号放大后，形成一路驱动用于直接驱动主开关管Q1。另外一路将输入的控制进行互补反向、自举升压后形成二路浮驱动，用于驱动钳位开关Q2。一路驱动和二路驱动之间设置有死区时间来防止共通。该技术方案的缺点是采用高压的自举驱动芯片价格昂贵，一般高压自举驱动芯片的输入和输出驱动信号的延时很大，很多超过100nS，在打嗝式短路保护中，限制了工作时间段的最小占空比，造成短路保护电流大，容易损坏主开关管。如图2所示的电路为一种现有下钳位技术电路，在低输入电压的DC-DC模块电源里比较常见。其驱动方案为采用一专业的PWM控制芯片。该专业驱动控制芯片输出的1路PWM驱动信号直接驱动主开关管Q1，输出2路PWM驱动信号经过由电容和二极管组成的负电压生成电路，生成一移相的负电压驱动信号来驱动钳位开关Q2，该电路的优点是驱动电路相对比较简单，这种技术方案的缺点是只能采用专业的控制芯片，无替代物料可以选。并且这种专业的PWM控制芯片的价格昂贵，一般是普通控制芯片的5倍以上。一些低成本的电源项目开发上望而止步。综上所述的两种同步整流驱动技术的主要问题点如下表一所示。表一驱动延时成本图1上钳位技术大大图2下钳位技术大
技术实现思路
为解决上述现有技术所存在的问题，本专利技术的一个目的是提供一种电路结构简单且驱动延时小的开关电源中钳位开关的驱动电路。与此相应，本专利技术的另一个目的是提供一种电路结构简单且驱动延时小的开关电源中钳位开关的驱动方法。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种开关电源中钳位开关的驱动电路，钳位开关采用上钳位电路，钳位开关为NMOS管，包括辅助驱动电路和死区控制电路，所述辅助驱动电路，包括变压器的辅助绕组NS和电容C1，辅助绕组NS，生成与主开关的PWM驱动信号互补的反向电压做为钳位开关的驱动电压，通过电容C1加到钳位开关的栅极，以在主开关关断时，控制钳位开关导通；所述死区控制电路，生成钳位开关与主开关的导通时间之间的死区时间，以在主开关导通前，控制钳位开关关断。优选的，所述辅助驱动电路的辅助绕组NS的异名端连接到电容C1的一端，电容C1的另一端连接到钳位开关Q3的栅极；辅助绕组NS的同名端分别连接到钳位开关Q3的源极及主开关Q4的漏极；所述死区控制电路，包括MOS管Q2、电容C2、电阻R2、二极管D2，电阻R2的一端和二极管D2的阴极连接后接到辅助驱动电路的辅助绕组NS的异名端，电阻R2的另一端和二极管D2的阳极连接后接到MOS管Q2的栅极；电容C2的一端连接到MOS管Q2的栅极，电容C2的另一端连接到MOS管Q2的源极；MOS管Q2的漏极连接到钳位开关Q3的栅极；MOS管Q2的源极还连接到主开关Q4的漏极。优选的，所述辅助驱动电路，还包括电阻R1，电阻R1串联在辅助绕组NS的异名端与电容C1之间，形成钳位开关Q3与主开关Q4的关断时间之间的死区时间，以在主开关Q4关断后，使钳位开关Q3延时导通。本专利技术还提供一种开关电源中钳位开关的驱动电路，钳位开关采用上钳位电路，包括辅助驱动电路和死区控制电路，所述辅助驱动电路，包括变压器的辅助绕组NS和电容C1，辅助绕组NS的异名端连接到电容C1的一端，电容C1的另一端连接到钳位开关Q3的栅极；辅助绕组NS的同名端分别连接到钳位开关Q3的源极及主开关Q4的漏极；所述死区控制电路，包括MOS管Q2、电容C2、电阻R2、二极管D2，电阻R2的一端和二极管D2的阴极连接后，接到辅助驱动电路的辅助绕组NS的异名端，电阻R2的另一端和二极管D2的阳极连接后接到MOS管Q2的栅极；电容C2的一端连接到MOS管Q2的栅极，电容C2的另一端连接到MOS管Q2的源极；MOS管Q2的漏极连接到钳位开关Q3的栅极；MOS管Q2的源极还连接到主开关Q4的漏极。优选的，所述辅助驱动电路，还包括电阻R1，电阻R1串联在辅助绕组NS的异名端与电容C1之间，形成钳位开关Q3与主开关Q4的关断时间之间的死区时间，以在主开关Q4关断后，使钳位开关Q3延时导通。本专利技术另提供一种开关电源中钳位开关的驱动方法，钳位开关采用上钳位电路，步骤如下：辅助驱动信号产生步骤，通过变压器的辅助绕组生成与主开关的PWM驱动信号互补的反向电压做为钳位开关的驱动电压，并通过电容加到钳位开关的栅极，以在主开关关断时，控制钳位开关导通；第一死区控制步骤，生成钳位开关与主开关的导通时间之间的死区时间，以在主开关导通前，控制钳位开关关断。优选的，在辅助驱动信号产生步骤之前，还包括第二死区控制步骤，通过电阻与钳位开关的栅-源极间结电容Cgs组成RC网络，生成钳位开关与主开关的关断时间之间的死区时间，以在主开关关断后，使钳位开关延时导通。本专利技术再提供一种开关电源中钳位开关的驱动电路，包括钳位驱动电路1、死区控制电路2。所述的一种钳位开关的驱动电路1，该驱动电路1产生一钳位开关驱动信号，所述的钳位开关驱动信号其特征是其与主路开关PWM驱动信号形成互补，并且保有死区时间。所述的钳位开关驱动信号的另一特征是为浮驱动信号，其参考点为钳位开关MOS的源极。所述的钳位驱动电路1包括一变压器辅助绕组NS和驱动电容C1，变压器辅助绕组NS的同名端连接到主开关MOS管Q4的漏极，辅助绕组NS的异名端连接到驱动电容C1的一端，驱动电容C1的另一端连接到正激有源钳位的钳位开关MOS管Q3的栅极。所述的死区控制电路2包括开关MOS管Q2、电容C2、电阻R2、二极管D2。电阻R2的一端和二极管D2的阴极连接后，接到所述钳位驱动电路1的辅助绕组NS的异名端，电阻R2的另一端和二极管D2的阳极连接后接到控制开关MOS管Q2的栅极上。电容C2的一端连接到开关MOS管Q2的栅极上，另一端连接到开关MOS管Q2源极上。开关MOS管Q2漏极连接到钳位开关Q3的栅极，开关MOS管Q2源极连接到主开关Q4的漏极上。所述主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关电源中钳位开关的驱动电路，钳位开关采用上钳位电路，钳位开关为NMOS管，其特征在于：包括辅助驱动电路和死区控制电路，所述辅助驱动电路，包括变压器的辅助绕组NS和电容C1，辅助绕组NS，生成与主开关的PWM驱动信号互补的反向电压做为钳位开关的驱动电压，通过电容C1加到钳位开关的栅极，以在主开关关断时，控制钳位开关导通；所述死区控制电路，生成钳位开关与主开关的导通时间之间的死区时间，以在主开关导通前，控制钳位开关关断。

【技术特征摘要】
1.一种开关电源中钳位开关的驱动电路，钳位开关采用上钳位电路，钳位开关为NMOS管，其特征在于：包括辅助驱动电路和死区控制电路，所述辅助驱动电路，包括变压器的辅助绕组NS和电容C1，辅助绕组NS，生成与主开关的PWM驱动信号互补的反向电压做为钳位开关的驱动电压，通过电容C1加到钳位开关的栅极，以在主开关关断时，控制钳位开关导通；所述死区控制电路，生成钳位开关与主开关的导通时间之间的死区时间，以在主开关导通前，控制钳位开关关断。2.根据权利要求1所述的开关电源中钳位开关的驱动电路，其特征在于：所述辅助驱动电路的辅助绕组NS的异名端连接到电容C1的一端，电容C1的另一端连接到钳位开关Q3的栅极；辅助绕组NS的同名端分别连接到钳位开关Q3的源极及主开关Q4的漏极；所述死区控制电路，包括MOS管Q2、电容C2、电阻R2、二极管D2，电阻R2的一端和二极管D2的阴极连接后接到辅助驱动电路的辅助绕组NS的异名端，电阻R2的另一端和二极管D2的阳极连接后接到MOS管Q2的栅极；电容C2的一端连接到MOS管Q2的栅极，电容C2的另一端连接到MOS管Q2的源极；MOS管Q2的漏极连接到钳位开关Q3的栅极；MOS管Q2的源极还连接到主开关Q4的漏极。3.根据权利要求1或2所述的开关电源中钳位开关的驱动电路，其特征在于：所述辅助驱动电路，还包括电阻R1，电阻R1串联在辅助绕组NS的异名端与电容C1之间，形成钳位开关Q3与主开关Q4的关断时间之间的死区时间，以在主开关Q4关断后，使钳位开关Q3延时导通。4.一种开关电源中钳位开关的驱动电路，钳位开关采用上钳位电路，其特征在于：包括辅助驱动电路和死区控制电路，所述辅助驱动电路，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李绍兵，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44