[发明专利]混合型桥式整流器

说明书

技术领域

本发明涉及电能变换领域，具体涉及混合式整流电路，是一种二极管整流和同步整流相结合的整流电路。

背景技术

LLC变流器由于其独有的一些拓扑特性，在开关电源中得到广泛应用。在较低电压输出场合，全波整流(Center-tapped rectifier)是LLC输出整流器的一个常用方式，如图1所示。全波整流电路包括2个变压副边绕组以及二个整流二极管(图1中的D1以及D2)。

目前，在电力电子的发展过程中，低压大电流输出的应用场合已经成为一个非常重要的发展方向。在这种场合下，变流器二次侧整流器的损耗占了整体损耗的大部分，尤其是采用二极管整流的电路，其导通压降引起的损耗占输出功率的比例为VF/Vo，其中VF为整流器件的正向导通压降，Vo为输出电压。即使当今最好的肖特基二极管，它的正向导通压降也有0.3V，当输出电压为2V时候，仅此一项的损耗达到输出功率的15％，限制了效率的提高并引起严重发热，影响电源的可靠性。

为降低二极管型整流器的损耗，目前在低输出电压场合普遍采用同步整流器技术。所谓同步整流是以导通电阻很小(最小可以达到几个毫欧)的金属氧化物半导体场效应管(MOSFET或MOS场效应管)来代替二极管的技术，但是MOSFET需要额外的驱动信号来保证其开通和关断。因此同步整流的驱动方案是限制同步整流广泛应用的一个主要原因。如果同步整流的驱动方案比较复杂，或者驱动的电路的损耗比较大，都会影响到同步整流的效果。

理想的同步整流器应该实现与二极管型整流器一样的电气功能而大大降低导通损耗。但是由于MOSFET开通后可以双向导电，区别于二极管，需要精确控制器门极信号，最好仅使得同步整流的MOSFET有正向电流(从源极流向漏极)时，使得MOSFET导通，避免控制不当对电路的工作带来影响。图2所示是一个采用同步整流的全波整流电路的示意图。同步管SR1以及SR2的驱动信号需要由同步管驱动电路来提供。

由于LLC电路是一种电流型输出电路，由于其输出仅存在滤波电容，变压器输出绕组(或者称二次侧绕组)电压被输出电压箝位，因此其电压极性变化只能在同步整流管切换后才能实现，因此不能采用电压控制型自驱动。只能通过电流检测的方式实现，也称为电流控制型驱动方法。目前通常采用电路互感器的方式或者采用电阻检测的方式(可以是MOSFET导通时自身的导通电阻)。额外的电流互感器会引入额外的电路损耗，尤其是在输出电流较大的场合，而且体积较大，成本高，不利于提高功率密度及降低成本。

同时，全波整流器中，2个整流管耐压至少是输出电压的2倍。考虑到变压器的2个副边绕组Ns1以及Ns2(图2中所示)耦合不可能为100％，两者之间存在寄生的漏感，需要耐压更高的整流管。更有，在全部整流电路中，如果同步整流管驱动信号出现延时关断，会引起巨大的反向电流并在同步管上产生很高的尖刺电压，导致器件损坏。

因此，仍有必要研究一种适合LLC电路的整流电路，具备较高的效率和低的成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，如何采用利用最简化同步管驱动方式，实现高效率的全桥整流器内同步管的驱动。为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种混合型桥式整流器，包括位于变压器输出侧的两个同步整流管和输出滤波电容，还包括两个整流二极管，与所述的两个同步整流管组成桥式结构；其中，两个同步整流管的门极分别接于变压器的副边输出绕组的两端。

作为一种改进，所述输出滤波电容的一侧与两个同步整流管的源极相接，输出滤波电容的另一侧与两个整流二极管的负极相接；其中，第一同步整流管的漏极、第一整流二极管的正极(阳极)和第二同步整流管的门极接于副边输出绕组的一端，第二同步整流管的漏极、第二整流二极管的正极和第一同步整流管的门极接于副边输出绕组的另一端。

作为一种改进，还包括两个驱动阻抗，所述两个同步整流管的门极分别通过一个驱动阻抗连接至副边输出绕组；所述驱动阻抗由两个电阻和两个电容组成，两个电阻和两个电容相互串联后并联，电容串联的中点与电阻串联的中点连接，所述同步整流管的门极接于两个串联电阻的中点，驱动阻抗的一端接至副边输出绕组，另一端则接至两个同步整流管的源极。

作为一种改进，其中一个电容，连接于同步整流管的门极与源极之间，是同步管自身的门极与源极的寄生电容。