[发明专利]一种降压变换器同步整流驱动电路与控制方法

说明书

本发明涉及一种降压变换器的同步整流驱动电路及控制方法，该降压式变换器的同步整流驱动电路包括控制电路、驱动电路以及同步整流控制信号调节电路，该控制电路用于输出互补型驱动信号，该驱动电路用于将驱动能力较弱的驱动信号转化为驱动能力较强的驱动脉冲，该同步整流控制信号调节电路可将同步整流驱动信号进行调节，使互补型驱动脉冲之间加入死区时间，同时限制最长的驱动脉冲时间，该方法可有效解决降压型变换器采用互补型驱动电路时由同步整流电路引起的电流倒灌损坏问题，提高电路整体设计的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种驱动电路与方法，特别涉及一种降压式变换器的同步整流驱动电路与控制方法。

背景技术

在非隔离式DC-DC降压变换器中，为了提高转换器的效率，通常采用同步整流管代替单向二极管。在电流经过同步整流管流向输出端时，同步整流管的导通能够代替单向二极管，消除单向二极管压降，起到同步整流的作用，但电流也能够经同步整流管从输出端反向流回变换器，即同步整流的降压变换器具有电流输出和电流消耗两种能力。

如图1所示为传统非隔离式DC-DC降压变换器，通常由输入端电容1、功率开关管2、储能电感3、续流二极管4及输出端电容5组成，这些器件以如图1所示的连接方式连接在输入电压Vin与输出电压Vo之间。功率开关管2为典型的电子开关，比如为一个MOSFET，该功率开关管受控于一个控制电路，比如为一个响应于输出电压Vo的PWM控制器(图中未给出)。当功率开关管2导通时，输出端电容5由输入电压Vin通过功率开关管2及储能电感3进行充电，得到低于输入电压Vin的输出电压Vo，当功率开关管2截止时，流经储能电感3的电流通过续流二极管4得以维持。

在储能电感3释放能量的过程中，由于续流二极管4存在二极管压降，为减小其损耗，通常采用功率MOS管代替二极管，在图1中如MOS管6所示，通常定义为同步整流管，其两端连接方式如图中虚线所示。在同步整流管6工作时，降低了续流二极管4两端的压降。与采用续流二极管4所不同的是，采用同步整流管6允许电流双向流动，即电流既可以从位置8流向位置7，又可以从位置7流向位置8，所以电路不允许功率开关管2与同步整流管6同时导通，这样会造成输入端对地短路。为了防止因功率开关管2与同步整流管6共通导致输入端Vin对地GND短路，同步整流管6通常采用与功率开关管2控制信号互补的控制信号进行驱动。

采用互补型驱动控制的DC-DC降压变换器中，通常在控制电路启动时，功率开关管2驱动信号占空比从小增大，由于同步整流管6驱动电平与功率开关管驱动信号互补，在电路启动时同步整流管6的驱动信号会表现为持续较长时间的高电平。

如图2所示为某一常用驱动芯片在电路启动时，同步整流管6的驱动信号波形，在持续长达数百毫秒时间内，驱动信号保持为持续的高电平，当应用在给电池等储能设备供电场合中时，输出储能设备中的电压会经同步整流管6反向给储能电感3充电，由于持续时间长，持续增大的电流会烧坏同步整流管6，或者在同步整流管6关断时，储能电感的电流会经功率开关管2反向流回至输入端Vin中，过大的电流会导致功率开关管2损坏。

当采用互补型驱动的具有同步整流功能的非隔离式DC-DC降压变换器应用在给电池、电容等储能设备充电场合，或在输出端电容5电压未下降为0V时重新起机，或因热插拔等任何能够导致同步整流管6持续导通状态现象存在时，都有导致电路损坏的风险。

因此，为了解决因同步整流管6持续导通引起的损坏问题，需要一种同步整流驱动电路，该电路能够限制同步整流管持续导通时间，即能够限制同步整流管反向电流的大小，以防止电路损坏。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决非隔离DC-DC降压变换器启动过程易出现的同步整流管持续导通引起的损坏问题，提出了一种降压式变换器的同步整流驱动电路与方法。