高边侧整流电路和开关电源产品的制作方法

1.本技术涉及开关电源，尤其涉及一种开关电源的输出侧(高边侧(high side))的同步整流电路和开关电源产品。


背景技术：

2.开关模式电源(switch mode power supply，简称smps或开关电源)，又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。其功能是将一个位准的电压，透过不同形式的架构转换为用户端所需求的电压或电流。开关电源的输入多半是交流电源(例如市电)或是直流电源，而输出多半是需要直流电源的设备，例如个人电脑，而开关电源就进行两者之间电压及电流的转换。
3.应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本技术的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本技术的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。


技术实现要素：

4.发明人发现，目前，通常采用变压器辅助线圈专用供电回路为开关电源的输出侧的同步整流回路进行供电。然而，这种供电方式至少存在以下两个方面的问题：1、辅助线圈等回路的成本高昂；2、电源效率低下。
5.针对上述问题，可以考虑采用mosfet替代辅助绕组对同步整流芯片进行供电。但是，使用mosfet对同步整流芯片进行供电存在mosfet提前关断的问题。
6.针对上述问题至少之一或其他类似问题，本技术实施例提供一种高边侧整流电路和开关电源产品，通过在mosfet的d-s之间增加电阻电容，并在mosfet的g-s之间增加电阻，解决mosfet提前关断的问题。
7.根据本技术实施例的第一方面，提供一种高边侧整流电路，所述电路包括：
8.同步整流芯片；
9.场效应晶体管(mosfet)，其与所述同步整流芯片连接，并对所述同步整流芯片进行供电；
10.电阻电容电路，其位于所述场效应晶体管的漏极(d)与源极(s)之间；
11.电阻电路，其位于所述场效应晶体管的栅极(g)与源极(s)之间。
12.根据本技术实施例的第二方面，提供一种开关电源产品，所述开关电源产品包括前述实施例的高边侧整流电路。
13.本技术实施例的有益效果之一在于：根据本技术实施例，在使用mosfet替代辅助绕组对同步整流芯片进行供电时，通过在mosfet的d-s之间增加电阻电容，并在mosfet的g-s之间增加电阻，解决了mosfet的提前关断的问题。
14.参照后文的说明和附图，详细公开了本技术的特定实施方式，指明了本技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权
利要求的精神和条款的范围内，本技术的实施方式包括许多改变、修改和等同。
15.针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
16.应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
17.所包括的附图用来提供对本技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本技术的实施方式，并与文字描述一起来阐释本技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
18.图1是现有的开关电源产品的一电路示意图；
19.图2是本技术实施例的高边侧整流电路的一示意图；
20.图3是本技术实施例的高边侧整流电路的同步整流芯片的一原理框图；
21.图4是本技术实施例的高边侧整流电路的场效应晶体管的开通/关断时序图；
22.图5是本技术实施例的高边侧整流电路的场效应晶体管的动作原理的一示意图；
23.图6是本技术实施例的高边侧整流电路的场效应晶体管的动作原理的另一示意图。
具体实施方式
24.参照附图，通过下面的说明书，本技术的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本技术的特定实施方式，其表明了其中可以采用本技术的原则的部分实施方式，应了解的是，本技术不限于所描述的实施方式，相反，本技术包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。
25.在本技术实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。
26.在本技术实施例中，单数形式“一”、“该”等包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“所述”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据
……”
，术语“基于”应理解为“至少部分基于
……”
，除非上下文另外明确指出。
27.图1是现有的开关电源产品的一电路示意图。如图1所示，通常的开关电源产品，二次侧整流回路使用high side侧整流，往往需要变压器辅助绕组供电。这种供电方式不仅成本较高，而且电源效率较低。
28.针对上述问题，可以考虑使用mps公司的mp 6908芯片，实现high side侧整流无变压器辅助绕组供电。但是，实际调试发现，二次侧mos管的v
ds
电压会超过规定值，导致该mos管产生了提前关断的问题，大大影响了mos管的使用寿命。
29.针对上述问题，本技术实施例提供一种高边侧整流电路。下面结合附图对本技术的各种实施方式进行说明。这些实施方式只是示例性的，不是对本技术的限制。
30.实施例1
31.本技术实施例1提供一种高边侧整流电路。
32.图2是本技术实施例的高边侧整流电路的一示意图，如图2所示，该高边侧整流电路100包括：同步整流芯片10、场效应晶体管20、电阻电容电路30以及电阻电路40。
33.在本技术实施例中，场效应晶体管20与同步整流芯片10连接，对该同步整流芯片10进行供电；电阻电容电路30位于场效应晶体管20的漏极和源极之间；电阻电路40位于场效应晶体管20的栅极和源极之间。
34.根据本技术实施例中，在使用场效应晶体管替代辅助绕组对同步整流芯片进行供电时，通过在场效应晶体管的d-s之间增加电阻电容，并在场效应晶体管的g-s之间增加电阻，解决了场效应晶体管的提前关断的问题。
35.在本技术实施例中，该同步整流芯片10例如可以使用mps公司的mp6908芯片，但本技术不限于此，该同步整流芯片10也可以使用其他能够用于进行同步整流的芯片。
36.在本技术实施例中，场效应晶体管20可以是同步整流(sr)金属-氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)，也即sr mosfet，本技术不限于此，该场效应晶体管20也可以是其他类型的晶体管，只要能够用于开关电源产品的高边侧整流电路即可。
37.在上述实施例中，可以使用r
ds
(on)小于10mω的sr mosfet。由此，能够提升效率。其中，上述r
ds
(on)是指漏极和源极之间的等效电阻。
38.在上述实施例中，如图2所示，在该sr mosfet与同步整流芯片10之间还可以设置一个电阻，称为第三电阻50，该第三电阻50的阻值可以设为300ω左右，由此，能够解决sr mosfet误动作的问题。
39.在上述实施例中，如图2所示，该同步整流芯片10的hvc端与vd端相连，上述第三电阻50连接该同步整流芯片10的hvc端和vd端。也即，该sr mosfet的漏极通过第三电阻50连接至该同步整流芯片10的hvc端和vd端。通过将该第三电阻50的阻值调整为300ω左右，能够解决sr mosfet误动作的问题。
40.在上述实施例中，该同步整流芯片10的vdd端的电压可以调节在9v左右，但本技术不限于此，根据需要，也可以将该同步整流芯片10的vdd端的电压调节为其他值。
41.在本技术实施例中，如图2所示，电阻电容电路30可以包括电阻部分和电容部分，该电阻部分和电容部分串联连接。例如，该电阻部分包括第一电阻31和第二电阻32，第一电阻31和第二电阻32并联连接，形成电阻部分；该电容部分包括第一电容33和第二电容34，第一电容33和第二电容34并联连接，形成电容部分。
42.以上只是举例说明，本技术对电阻电容电路30的具体构成不做限制，例如，该电阻部分可以仅包括一个电阻，或者包括更多个电阻；该电容部分可以仅包括一个电容，或者包括更多个电容等等。此外，该电阻部分所包括是电阻可以串联连接，也可以并联连接，可以部分串联连接而部分并联连接，等等。同理，该电容部分所包括的电容可以串联连接，也可以并联连接，可以部分串联连接而部分并联连接，等等。
43.在本技术实施例中，如图2所示，电阻电路40可以包括一个电阻，也可以包括多个电阻，在包括多个电阻的情况下，该多个电阻可以串联连接，也可以并联连接，或者，部分串
联连接而部分并联连接，本技术对其具体的构成不做限制。
44.在本技术实施例中，还可以调整该开关电源产品的一次侧snubber，以实现该mos管的正常开关。具体可以参考相关技术，此处省略说明。
45.根据本技术实施例的高边侧整流电路，采用场效应晶体管20的v
ds
为同步整流芯片10供电，实现了high side侧整流无变压器辅助绕组供电，减少了变压器绕制成本，以及回路配套使用部品，节约了整体成本。此外，通过在场效应晶体管20的漏极和源极之间(也即d-s之间)增加电阻电容，在场效应晶体管20的栅极和源极之间(也即g-s之间)增加电阻，达到吸收寄生电感以及寄生电容产生的电压尖峰问题，由此，避免了该场效应晶体管20提前关断，使得该开关电源产品提供的电压更加稳定，提升了电源效率，并且节约了成本。
46.图3是本技术实施例的高边侧整流电路的同步整流芯片的一原理框图。图4是本技术实施例的高边侧整流电路的场效应晶体管的开通/关断时序图。
47.如图3和图4所示，考虑到当mosfet真正关断时，振铃的摆速总是远小于关断时的摆速，通过摆速检测功能可以防止这种误开情况，即当转换速率小于r
slew
设置的阈值时，当v
ds
达到开启阈值时，ic(该同步整流芯片)也启动不了。
48.图5是本技术实施例的高边侧整流电路的场效应晶体管的动作原理的一示意图，示出了打开错误的情况。图6是本技术实施例的高边侧整流电路的场效应晶体管的动作原理的另一示意图，示出了打开正确的情况。
49.如图5所示，较高的di/dt(电流变化率)，会使mos管的d-s端有较大的压降，从而导致mos管关断过早。如图6所示，通过在sr mosfet的g-s之间增加电阻，使得能量释放在电阻上；并且，通过在sr mosfet的d-s之间增加电阻以及电容，从而吸收寄生电感以及寄生电容产生的电压尖峰问题，得到预想波形效果。
50.以上各个实施例仅对本技术实施例进行了示例性说明，但本技术不限于此，还可以在以上各个实施例的基础上进行适当的变型。例如，可以单独使用上述各个实施例，也可以将以上各个实施例中的一种或多种结合起来。
51.值得注意的是，以上仅对与本技术相关的各部件或模块或元器件进行了说明，但本技术不限于此。本技术实施例的高边侧整流电路100还可以包括其他部件或设备或元器件，关于这些部件或设备或元器件的具体内容，可以参考相关技术。
52.根据本技术实施例，在使用mosfet替代辅助绕组对同步整流芯片进行供电时，通过在mosfet的d-s之间增加电阻电容，并在mosfet的g-s之间增加电阻，解决了mosfet的提前关断的问题，降低了mosfet的损坏速度，提高了mosfet的使用寿命。
53.实施例2
54.本技术实施例2提供一种开关电源产品，该开关电源产品包括实施例1的高边侧整流电路。由于在实施例1中，已经对该高边侧整流电路做了详细说明，其内容被合并于此，此处不再赘述。
55.在本技术实施例中，对开关电源产品的其他组成和功能不做限制。具体可以参考相关技术。
56.以上结合具体的实施方式对本技术进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本技术保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本技术的精神和原理对本技术做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本技术的范围内。

技术特征：
1.一种高边侧整流电路，其特征在于，所述高边侧整流电路包括：同步整流芯片；场效应晶体管，其与所述同步整流芯片连接，并对所述同步整流芯片进行供电；电阻电容电路，其位于所述场效应晶体管的漏极(d)与源极(s)之间；电阻电路，其位于所述场效应晶体管的栅极(g)与源极(s)之间。2.根据权利要求1所述的高边侧整流电路，其特征在于，所述场效应晶体管是同步整流(sr)金属-氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)。3.根据权利要求1所述的高边侧整流电路，其特征在于，所述电阻电容电路包括电阻部分与电容部分，所述电阻部分与所述电容部分串联连接。4.根据权利要求3所述的高边侧整流电路，其特征在于，所述电阻部分包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻与所述第二电阻并联连接形成电阻部分，所述电容部分包括第一电容与第二电容，所述第一电容与所述第二电容并联连接形成电容部分。5.根据权利要求2所述的高边侧整流电路，其特征在于，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)的漏极(d)与源极(s)之间的等效电阻r
ds
(on)小于10mω。6.根据权利要求2所述的高边侧整流电路，其特征在于，所述金属-氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)与所述同步整流芯片之间设置有第三电阻，所述第三电阻的阻值为300ω左右。7.根据权利要求6所述的高边侧整流电路，其特征在于，所述同步整流芯片的hvc连接所述同步整流芯片的vd，并且，所述第三电阻连接所述同步整流芯片的hvc和所述同步整流芯片的vd。8.根据权利要求7所述的高边侧整流电路，其特征在于，所述同步整流芯片的vdd的电压为9v左右。9.一种开关电源产品，其特征在于，所述开关电源产品包括权利要求1至8任一项所述的高边侧整流电路。

技术总结
本申请实施例提供一种高边侧整流电路和开关电源产品，所述高边侧整流电路包括：同步整流芯片；场效应晶体管(MOSFET)，其与所述同步整流芯片连接，并对所述同步整流芯片进行供电；电阻电容电路，其位于所述场效应晶体管的漏极(D)与源极(S)之间；电阻电路，其位于所述场效应晶体管的栅极(G)与源极(S)之间。本申请实施例的高边侧整流电路在使用MOSFET替代辅助绕组对同步整流芯片进行供电时，通过在MOSFET的D-S之间增加电阻电容，并在MOSFET的G-S之间增加电阻，解决了MOSFET的提前关断的问题。问题。问题。


技术研发人员：顾骐 郁陈 陆娅文
受保护的技术使用者：欧姆龙（上海）有限公司
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/8/5