一种基于二次电流模拟的LLC同步整流电路制造技术

本发明专利技术提出一种模拟二次电流的LLC同步整流驱动电路。针对实际的同步整流MOS漏源极中存在寄生电感，导致驱动关断时刻与理想驱动状态区别较大，造成占空比丢失的问题。采用谐振电感辅助绕组和变压器辅助绕组在二次侧串联连接，其输出信号输入到积分电路中，积分电路的输出信号v

【技术实现步骤摘要】
一种基于二次电流模拟的LLC同步整流电路


[0001]本专利技术涉及电子
，特别涉及一种基于二次电流模拟的LLC同步整流电路。

技术介绍

[0002]目前，随着消费类电子和IT设备的小型化对DC
‑
DC电源小型化和高效率提出更高的要求。因为LLC电路拓扑具有众多优点，尤其是可以在不增加任何辅助电路的情况下能实现原边开关管零电压开通(ZVS)和副边整流管的零电流关断(ZCS)，这样就可以减小开关管和整流管的开关损耗。所以LLC电路拓扑可以比较容易得到更高的效率，得以在现在各种供电电源中广泛使用。
[0003]为了进一步提高LLC拓扑效率，在负载大电流情况下，通常采用同步整流技术即，使用低压同步整流MOS管(SR)代替整流二极管。利用低压MOS管导通电阻非常小的优点，其通态压降远小于整流二极管。但是同步整流MOS管在导通期间需要驱动电路才能使其发挥作用。针对同步整流驱动问题，现在有很多种驱动方式，但是商业上应用最多的还是以检测同步整流MOS管D(漏极)S(源)两端电压来获取驱动信号为主，如图1所示。图2是其工作的理想波形。当有电流流过同步整流二极管时，同步整流MOS的DS两端产生一个比较大的负向压降V
ds
，当V
ds
电压低于驱动开启电压V
th_on
时，驱动芯片产生同步整流MOS的驱动信号V
gs_SR
。这时同步整流MOS压降为V
ds
＝i
SR
·
R
on
>，其中i
SR
是同步整流MOS的电流，R
on
是同步整流MOS导通电阻。随着同步整流MOS管i
SR
下降接近零，V
ds
电压也接近零，当V
ds
大于关断电压V
th_
off时，驱动信号V
gs_SR
关断，V
th_
off是一个接近零伏的电压。这样同步整流MOS的二极管开通时间可以降低到很小。
[0004]但是实际的同步整流MOS漏极中有各种寄生电感，包括MOS封装电感和PCB走线电感等，其模型如图3所示，L
SR
是同步整流MOS总寄生电感。实际检测的同步整流MOS管的DS端电压是V
d
′
s
。
[0005]驱动波形开启过程与图2一样不在赘述。但是驱动关断时刻与理想驱动有很大不同。由于当同步整流MOS电流i
SR
下降时候，寄生电感L
SR
的感应电压反向，实际检测的同步整流MOS的DS端电压为所以实际检测到的V
d
′
s
比理想的V
ds
更早达到驱动关断阀值电压V
th_off
。因此，实际的同步整流MOS管的驱动信号V
′
gs_SR
比理想的驱动信号V
gs_SR
更早关断，造成占空比丢失。导致同步整流MOS管二极管导通时间增加，增加了同步整流MOS的损耗，这样情况在高频和重载情况下更为严重。

技术实现思路

[0006]针对实际的同步整流MOS漏源极中存在寄生电感，导致驱动关断时刻与理想驱动状态区别较大，造成占空比丢失的问题，本专利技术提出一种模拟二次电流的LLC同步整流控制电路。采用谐振电感辅助绕组和变压器辅助绕组在二次侧串联连接，其输出信号输入到积分电路中，积分电路的输出信号v
iSR
整流后的信号是与二次侧整流电流i
SR
成比例的电压信
号。采用此电压信号取代V
ds_SR
产生同步整流MOS的驱动信号，从而有效解决因寄生电感导致SR驱动信号占空比丢失的问题，减小同步整流MOS损耗，提高变换器的效率。
[0007]具体而言，本专利技术提出的一种基于二次电流模拟的LLC同步整流电路，包括：功率电路包括：直流输入电压V
in
，半桥电路的两个主功率管Q1和Q2，谐振电容C
r
，谐振电感L
r
，LLC主变压器T1，二次侧同步整流管S1和S2，以及输出电容C
o
和负载；
[0008]控制部分包括：谐振电感辅助绕组L
aux
，变压器辅助绕组W
aux
，积分电路和同步整流驱动电路；
[0009]所述的同步整流驱动电路，包括：同步整流MOS管S1的驱动生成电路以及同步整流MOS管S2的驱动生成电路；
[0010]其中，直流输入电压V
in
正极接开关管Q1漏极；开关管Q1的源极接谐振电容C
r
的一端；谐振电容C
r
的另一端接谐振电感L
r
的同名端；谐振电感L
r
的异名端接主变压器T1的同名端；主变压器T1的异名端接开关管Q2的源极和输入电源V
in
的负极；变压器T1副边绕组W
s1
的异名端接同步整流MOS管S1的漏极；变压器T1副边绕组W
s2
的同名端接同步整流MOS管S2的漏极；副边绕组W
s2
异名端接W
s1
的同名端和输出电容C
o
的正极和负载一端；输出电容C
o
的负极接负载另一端和同步整流管S1、S2的源极；
[0011]谐振电感L
r
的辅助绕组L
aux
的同名端接变压器T1的辅助绕组W
aux
同名端；L
aux
的异名端接积分电路输入端，积分电路的输出接同步整流驱动电路的输入；同步整流驱动电路产生同步整流管S1的驱动信号V
gs_SR1
和S2的驱动信号V
gs_SR2
。
[0012]优选的，所述的负载为后级电路。
[0013]优选的，所述积分电路，包括运算放大器OP、输入电阻R1、反馈电阻R2和反馈电容C1。其中：
[0014]输入电阻R1的一端接所述合成电压源的输出端，输入电阻R1的另一端接运放OP的负输入端、反馈电阻R2的一端和反馈电容C1的一端，运放OP的正输入端接二次侧地GND
‑
S，运放OP的输出端接反馈电阻R2的另一端、反馈电容C1的另一端，运放OP的输出端输出电压信号v
iSR
。
[0015]优选的，所述积分电路，包括：电阻R1和电容C1；电阻R1一端接所述合成电压源的输出端；电阻R1另一端接电容C1的一端；电容C1另一端接二次侧地GND
‑
S；电阻R1和电容C1之间为所述积分电路的输出电压信号v
iSR
。
[0016]优选的，所述同步整流驱动电路包括：同步整流MOS管S1的驱动生成电路和同步整流MOS管S2的驱动生成电路。
[001本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于二次电流模拟的LLC同步整流电路，其特征在于，包括：功率电路和控制部分；功率电路包括：直流输入电压V
in
，半桥电路的两个主功率管Q1和Q2，谐振电容C
r
，谐振电感L
r
，LLC主变压器T1，二次侧同步整流管S1和S2，以及输出电容C
o
和负载；控制部分包括：谐振电感辅助绕组L
aux
，变压器辅助绕组W
aux
，积分电路和同步整流驱动电路；所述的同步整流驱动电路，包括：同步整流MOS管S1的驱动生成电路以及同步整流MOS管S2的驱动生成电路；其中，直流输入电压V
in
正极接开关管Q1漏极；开关管Q1的源极接谐振电容C
r
的一端；谐振电容C
r
的另一端接谐振电感L
r
的同名端；谐振电感L
r
的异名端接主变压器T1的同名端；主变压器T1的异名端接开关管Q2的源极和输入电源V
in
的负极；变压器T1副边绕组W
s1
的异名端接同步整流MOS管S1的漏极；变压器T1副边绕组W
s2
的同名端接同步整流MOS管S2的漏极；副边绕组W
s2
异名端接W
s1
的同名端和输出电容C
o
的正极和负载一端；输出电容C
o
的负极接负载另一端和同步整流管S1、S2的源极；谐振电感L
r
的辅助绕组L
aux
的同名端接变压器T1的辅助绕组W
aux
同名端；L
aux
的异名端接积分电路输入端，积分电路的输出接同步整流驱动电路的输入；同步整流驱动电路产生同步整流管S1的驱动信号V
gs_SR1
和S2的驱动信号V
gs_SR2
。2.根据权利要求1所述的一种基于二次电流模拟的LLC同步整流电路，其特征在于，所述的负载为后级电路。3.根据权利要求1所述的一种基于二次电流模拟的LLC同步整流电路，其特征在于，所述的积分电路，包括运算放大器OP，运放OP的输入电阻R1，运放OP的反馈电阻R2和反馈电容C1；运放OP输入电阻R1的一端接谐振电感L
r
辅助绕组L
aux
异名端；R1的另一端接运放OP的负输入端、反馈电阻R2的一端和反馈电容C1的一端；运放OP的正输入端接二次侧地GND
‑
S；运放OP输出端接反馈电阻R2的另一端、反馈电容C1的另一...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小高，于海明，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：