專利名稱：同步整流管驅動裝置和驅動方法
技術領域：
本發明涉及同步整流技術，特別是涉及一種同步整流管驅動裝置和驅動方法。
背景技術：
獲取更高的效率是電能變換裝置的一個重要的發展趨勢。同步整流技術是低壓大 電流場合提高效率通常采用的一種方法，它的基本原理是采用低導通電阻的MOSFET(金屬 氧化物半導體場效應晶體管)替代整流二極管，以降低整流電路的導通損耗。在Buck(降 壓型)硬開關變換電路及其衍生電路拓撲中，同步整流管的控制信號與主功率管相同或反 向，因此同步整流管驅動信號的獲得較容易。但是，在工作于電流斷續模式(DCM)的反激變 換或LLC諧振變換等拓撲中，同步整流管驅動信號的獲得則較為困難。若同步整流管直接 采用與主功率管相同或反向的驅動信號，則會出現電流反灌等問題，嚴重影響電路的正常 工作。對此，通常可采用電流型驅動方案，即檢測同步整流管電流信號的方向以控制其開通 和關斷。因此，如何檢測同步整流管電流信號的方向，進行處理以獲得同步整流管的驅動 信號，使其體現出二極管單向導電特性，是工作于電流斷續模式的電路拓撲(例如反激變 換或LLC諧振變換等)實現同步整流的關鍵。
發明內容
本發明的主要目的就是解決現有技術中的問題，提供一種同步整流管驅動裝置和 驅動方法，能夠簡單有效地獲得同步整流管的驅動信號。為實現上述目的，本發明采用以下技術方案一種同步整流管驅動裝置，用于產生同步整流MOSFET的驅動信號，其特征在于， 包括電壓檢測隔離電路，用于獲取所述同步整流MOSFET的漏極、源極電壓；比較電路，用于比較所述同步整流MOSFET漏極和源極的電壓大小；和驅動電路，用于根據所述比較的結果生成驅動信號并提供給所述同步整流MOSFET 的柵極。優選地，所述電壓檢測隔離電路包括第一二極管和第二二極管，所述第一二極管 的陰極耦合到所述同步整流MOSFET的漏極，所述第一二極管的陽極耦合到所述比較器的 反相輸入端，所述第二二極管的陰極耦合到所述同步整流MOSFET的源極，所述第二二極管 的陽極耦合到所述比較器的同相輸入端。優選地，所述驅動電路包括具有第三三極管和第四三極管的推挽電路，所述第 三三極管和第四三極管的基極耦合到所述比較電路的輸出端，所述第三三極管和第四三極 管的發射極耦合到所述同步整流MOSFET的柵極，所述第三三極管的集電極耦合到輔助電 源，所述第四三極管的集電極耦合到所述同步整流MOSFET的源極。優選地，所述驅動電路包括集成驅動IC，所述集成驅動IC的輸入端耦合到所述比
3較電路的輸出端，所述集成驅動IC的輸出端耦合到所述同步整流MOSFET的柵極。一種同步整流電路，包括同步整流MOSFET和如上所述的同步整流管驅動裝置。優選地，所述同步整流電路為Buck、全橋、半橋、正激、反激、推挽或諧振電路拓撲。一種同步整流管驅動方法，其特征在于，包括以下步驟A.檢測同步整流MOSFET的源極、漏極電壓；B.比較所述同步整流MOSFET漏極和源極的電壓大小；C.根據所述比較的結果生成驅動信號并提供給所述同步整流MOSFET的柵極。優選地，所述步驟A包括用相互匹配的兩個二極管對同步整流MOSFET的漏極、源 極電壓進行檢測和隔離。優選地，所述步驟C中采用推挽電路或集成驅動IC來生成所述驅動信號。本發明有益的技術效果是本發明的同步整流管驅動裝置包括電壓檢測隔離電路、比較電路和驅動電路，電 壓檢測隔離電路獲取同步整流MOSFET的漏極、源極電壓，比較電路比較同步整流MOSFET漏 極和源極的電壓大小，驅動電路則根據比較的結果生成驅動信號并提供給同步整流MOSFET 的柵極，這樣，通過對同步整流MOSFET漏極、源極電壓的檢測，就能夠判斷出其漏極、源極 間電流信號的方向，并據此產生相應的自驅動信號，以使得同步整流MOSFET體現出二極管 單向導電特性，從而滿足同步整流電路在電流斷續模式下工作的要求。采用本發明的同步整流管驅動裝置和驅動方法，能簡單而有效地實現在例如反激 變換或LLC諧振變換等各類電路拓撲下的同步整流，并能由此降低產品的成本。
圖1本發明同步整流管驅動裝置的電路原理圖；圖2為圖1所示電路的特征工作波形圖；圖3為本發明同步整流管驅動裝置一種實施例的電路原理圖；圖4為本發明同步整流管驅動裝置另一種實施例的電路原理圖；圖5為本發明同步整流管驅動方法的基本流程圖。以下通過具體實施方式
并結合附圖對本發明作進一步說明。
具體實施例方式如圖1所示，同步整流管驅動裝置包括電壓檢測隔離電路TEST、比較電路CMP和 驅動電路DRV三個部分。其中，電壓檢測隔離電路TEST的輸入端耦合到同步整流MOSFET 的漏極和源極，電壓檢測隔離電路TEST的輸出端耦合到比較電路CMP同相輸入端+和反相 輸入端_，比較電路CMP的輸出端耦合到驅動電路DRV的輸入端，而驅動電路DRV的輸出端 耦合到同步整流MOSFET的柵極。電壓檢測隔離電路TEST用于獲取同步整流MOSFET的漏 極、源極電壓Vds，如下文將述及，優選可采用高壓精確匹配的雙二極管來實現該信號的檢 測。比較電路CMP用于比較同步整流MOSFET漏極和源極的電壓大小，比較結果反映同步整 流MOSFET漏極電流Id的流向。驅動電路DRV則用于根據該比較結果生成驅動信號Vdrv 并送往同步整流MOSFET的柵極。根據本發明的電路的特征工作波形由圖2示意性地展示。本文中的術語“匹配”是指，當兩個二極管通過相同的正向電流時，其管壓降基本相等。在實際應用中，常常將兩個二極管做在一個封裝中，構成精確匹配的二極管對。實施例一如圖3所示，電壓檢測隔離電路TEST優選包括第一二極管Dl和第二二極管D2，第 一二極管Dl的陰極接同步整流MOSFET SR的漏極，第二二極管D2的陰極接同步整流MOSFET SR的源極，第一二極管Dl和第二二極管D2的陽極分別接比較器CMP的反相輸入端-和同 相輸入端+。比較電路CMP優選包括第三二極管D3、第一三極管Ql和第二三極管Q2，其中第 一三極管Ql的發射極接第一二極管Dl的陽極，第一三極管Ql的集電極通過第一電阻Rl 接輔助電源Vcc，第一三極管Ql和第二三極管Q2的基極與第三二極管D3的陽極相接，第 三二極管D3的陰極與第二三極管Q2的集電極通過第二電阻R2接輔助電源Vcc，第二三極 管Q2的發射極接同步整流MOSFET SR的源極。驅動電路優選采用推挽電路，該推挽電路包括第三三極管Q3和第四三極管Q4，第 三三極管Q3和第四三極管Q4的基極與第三二極管D3的陰極、第二三極管Q2的集電極相 接，第三三極管Q3和第四三極管Q4的發射極接同步整流MOSFET SR的柵極，第三三極管Q3 的集電極接輔助電源Vcc，第四三極管Q4的集電極接同步整流MOSFET SR的源極。請參考圖2、3，根據本實施例，由高壓精確匹配二極管對(即第一、二二極管)D1、 D2檢測和隔離同步整流管SR的漏極、源極電壓Vds，所得的信號送往由精確匹配三極管對 (即第一、二三極管)Q1、Q2、第三二極管D3以及第一、二電阻R1、R2構成的比較電路，經比 較后，再送往由第三、四三極管Q3、Q4構成的推挽驅動電路，后者生成的驅動信號送往同步 整流MOSFET SR的柵極。典型地，當比較結果為漏極電壓小于源極電壓即Vds為負時，驅動 信號Vdrv為高電平信號，該信號驅動同步整流MOSFET SR導通，此時源極電流Id為正。實施例二如圖4所示，與前一實施例的不同僅在于，其驅動電路采用集成驅動IC芯片，替代 圖3中由第三、四三極管Q3、Q4所構成的推挽電路。集成驅動IC的輸入端耦合到比較電路 CMP的輸出端，其輸出端耦合到同步整流MOSFET的柵極。本發明所提供的同步整流管驅動裝置可應用于采用Buck、全橋、半橋、正激、反激、 推挽、諧振等各類電路拓撲的同步整流電路中。在另一方面，本發明還提供了一種同步整流管驅動方法。如圖5所示，該方法包括以下處理步驟步驟A.檢測同步整流MOSFET SR的源極、漏極電壓；步驟B.比較同步整流MOSFET SR漏極和源極的電壓大小；步驟C.根據比較的結果生成驅動信號并提供給同步整流MOSFET的柵極。優選的實施例中，步驟A包括用相互匹配的兩個二極管對同步整流MOSFET SR的 漏極、源極電壓進行檢測和隔離。優選的實施例中，步驟C中采用推挽電路或集成驅動IC來生成驅動信號。在又一方面，本發明還提供了一種同步整流電路，包括同步整流MOSFET和如上的 同步整流管驅動裝置。在不同實施例中，同步整流電路可為Buck、全橋、半橋、正激、反激、推 挽或諧振等電路拓撲中的任何一種。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定
5本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在 不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的 保護范圍。
權利要求
一種同步整流管驅動裝置，用于產生同步整流MOSFET的驅動信號，其特征在于，包括電壓檢測隔離電路，用于獲取所述同步整流MOSFET的漏極、源極電壓；比較電路，用于比較所述同步整流MOSFET漏極和源極的電壓大小；和驅動電路，用于根據所述比較的結果生成驅動信號并提供給所述同步整流MOSFET的柵極。
2.如權利要求1所述的同步整流管驅動裝置，其特征在于，所述電壓檢測隔離電路包 括第一二極管和第二二極管，所述第一二極管的陰極耦合到所述同步整流MOSFET的漏極， 所述第一二極管的陽極耦合到所述比較器的反相輸入端，所述第二二極管的陰極耦合到所 述同步整流MOSFET的源極，所述第二二極管的陽極耦合到所述比較器的同相輸入端。
3.如權利要求1或2所述的同步整流管驅動裝置，其特征在于，所述驅動電路包括具有 第三三極管和第四三極管的推挽電路，所述第三三極管和第四三極管的基極耦合到所述比 較電路的輸出端，所述第三三極管和第四三極管的發射極耦合到所述同步整流MOSFET的 柵極，所述第三三極管的集電極耦合到輔助電源，所述第四三極管的集電極耦合到所述同 步整流MOSFET的源極。
4.如權利要求1或2所述的同步整流管驅動裝置，其特征在于，所述驅動電路包括集成 驅動IC，所述集成驅動IC的輸入端耦合到所述比較電路的輸出端，所述集成驅動IC的輸出 端耦合到所述同步整流MOSFET的柵極。
5.一種同步整流電路，包括同步整流M0SFET，其特征在于，還包括如權利要求1所述的 同步整流管驅動裝置。
6.如權利要求5所述的同步整流電路，其特征在于，所述同步整流電路為Buck、全橋、 半橋、正激、反激、推挽或諧振電路拓撲。
7.一種同步整流管驅動方法，其特征在于，包括以下步驟A.檢測同步整流MOSFET的源極、漏極電壓；B.比較所述同步整流MOSFET漏極和源極的電壓大小；C.根據所述比較的結果生成驅動信號并提供給所述同步整流MOSFET的柵極。
8.如權利要求7所述的同步整流管驅動方法，其特征在于，所述步驟A包括用相互匹配 的兩個二極管對同步整流MOSFET的漏極、源極電壓進行檢測和隔離。
9.如權利要求7或8所述的同步整流管驅動方法，其特征在于，所述步驟C中采用推挽 電路或集成驅動IC來生成所述驅動信號。
全文摘要
本發明公開了一種同步整流管驅動裝置，用于產生同步整流MOSFET的驅動信號，包括電壓檢測隔離電路，用于獲取同步整流MOSFET的漏極、源極電壓；比較電路，用于比較同步整流MOSFET漏極和源極的電壓大小；和驅動電路，用于根據比較的結果生成驅動信號并提供給同步整流MOSFET的柵極。還公開了一種同步整流管驅動方法，包括以下步驟檢測同步整流MOSFET的源極、漏極電壓；比較同步整流MOSFET漏極和源極的電壓大小；根據比較的結果生成驅動信號并提供給同步整流MOSFET的柵極。本發明能簡單有效地獲得工作于電流斷續模式的變換電路拓撲中的同步整流管驅動信號。
文檔編號H02M7/217GK101902136SQ200910149209
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月26日 優先權日2009年5月26日
發明者紀圣儒 申請人:艾默生網絡能源系統北美公司