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開關(guān)電源驅(qū)動控制電路的制作方法

文檔序號:7317919閱讀:291來源:國知局
專利名稱:開關(guān)電源驅(qū)動控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于開關(guān)電源控制領(lǐng)域,尤其涉及一種開關(guān)電源的驅(qū)動和控制電路。
背景技術(shù)
隨著電子工業(yè)的不斷地發(fā)展,電子設(shè)備對電源的要求也越來越高,要滿足大功率、高效率、小體積等要求,因此出現(xiàn)了半橋、全橋、雙管正激以及諧振式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的開關(guān)電源,而這些開關(guān)電源都帶有這樣的功率開關(guān)管其驅(qū)動電壓的參考點與低壓控制電路的地電位之間存在較高電壓。所以這些開關(guān)電源的上端功率開關(guān)的驅(qū)動,不能像單端反激式或推挽式那樣,可以由地電平為參考點的低壓控制芯片輸出直接驅(qū)動。
現(xiàn)有的對這種電源上端功率開關(guān)的驅(qū)動,常采用變壓器耦合驅(qū)動、集成電平轉(zhuǎn)移驅(qū)動芯片驅(qū)動、分離器件組成的電平轉(zhuǎn)移驅(qū)動電路等驅(qū)動方式。但這些驅(qū)動方式往往存在如下問題變壓器耦合驅(qū)動的體積較大、工藝復(fù)雜,不能直接用于需要大的占空比的驅(qū)動;集成電平轉(zhuǎn)移驅(qū)動芯片和分離器件組成的電平轉(zhuǎn)移驅(qū)動電路,前者的成本較高,后者的體積較大,且這兩者都沒有電性能的隔離,一旦發(fā)生高壓串?dāng)_或其他故障,極有可能造成功率轉(zhuǎn)換部分的高壓串到低壓控制部分,造成連帶控制電路部分的大面積器件被燒。
而對于某些需要雙路帶死區(qū)的互補驅(qū)動輸出信號的諧振電源,如有源鉗位、半橋諧振式等開關(guān)電源,因其控制電路較復(fù)雜,目前使用的專門控制芯片成本也較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種工藝簡單的開關(guān)電源的驅(qū)動控制電路,其不僅能實現(xiàn)驅(qū)動信號的光電隔離轉(zhuǎn)換,還可進(jìn)行實時的過載保護。
為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明主要包括低壓控制電路1、驅(qū)動供電電路2、光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3、驅(qū)動整形電路4、過流檢測電路5以及驅(qū)動放大電路6等功能電路。低壓控制電路1產(chǎn)生低壓端控制信號T1,其輸出與光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3相連;驅(qū)動供電電路2給該開關(guān)電源的驅(qū)動控制電路的供電;光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3轉(zhuǎn)換出與低壓控制電路1輸出信號相隔離的控制信號,其輸出經(jīng)與驅(qū)動整形電路4相連;驅(qū)動整形電路4對光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3的輸出信號進(jìn)行波形整形,其輸出與驅(qū)動放大電路6相連;過流檢測電路5起過載保護作用,其輸入端與開關(guān)電源的功率開關(guān)7相連,輸出端與驅(qū)動整形電路4相連;驅(qū)動放大電路6的輸出與開關(guān)電源的功率開關(guān)7的控制板相連,產(chǎn)生高壓端隔離驅(qū)動信號T2。
當(dāng)采用上述方式后,低壓控制電路1產(chǎn)生低壓端控制信號T1去驅(qū)動光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3,再由光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3轉(zhuǎn)換出與低壓控制電路1輸出信號T1相隔離的控制信號,該控制信號經(jīng)驅(qū)動放大電路6后,得到對開關(guān)電源的功率開關(guān)7具有一定驅(qū)動能力的驅(qū)動控制信號T2。當(dāng)電路過載時,過流檢測電路5檢測到過流信號,該驅(qū)動信號T2將被禁止,從而起到過載保護作用。
在實現(xiàn)本發(fā)明的主要目的的前提下,本發(fā)明還可進(jìn)行可編程的死區(qū)控制。通過在光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3與驅(qū)動整形電路4之間加入一個死區(qū)控制電路8,可對光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3的輸出信號進(jìn)行控制,最終輸出帶死區(qū)的驅(qū)動控制信號T2,可用于有源鉗位、半橋諧振等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的諧振電源的控制和驅(qū)動。
總之,本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下優(yōu)點1、體積較小本發(fā)明中由于光耦及其他相關(guān)電路所用到器件的體積均較小,因此整個驅(qū)動控制電路體積較?。?、工藝簡單本發(fā)明均采用通用的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合,加工工藝簡單;3、性能可靠本發(fā)明的低壓控制電路與驅(qū)動供電電路分別供電,能有效實現(xiàn)電性能的可靠隔離,防止高壓串?dāng)_;4、應(yīng)用廣泛本發(fā)明不僅可用于普通的開關(guān)電源的驅(qū)動控制,當(dāng)采用兩個驅(qū)動控制電路并聯(lián)使用時,通過光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路的不同連接方式,及死區(qū)控制電路的死區(qū)調(diào)節(jié),可產(chǎn)生雙路互補帶死區(qū)的驅(qū)動控制信號,使其應(yīng)用場所更為廣泛。


下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述。
圖1是本發(fā)明的示意方框圖;
圖2是本發(fā)明在單路獨立驅(qū)動控制時的實施例1電路結(jié)構(gòu)圖;圖3是本發(fā)明在雙路獨立驅(qū)動控制時的實施例2電路結(jié)構(gòu)圖;圖4是本發(fā)明在雙路互補驅(qū)動控制時的實施例3電路結(jié)構(gòu)圖;圖5是實施例3的關(guān)鍵點電壓波形示意圖。
具體實施例請參閱圖1、圖2所示,本發(fā)明由低壓控制電路1、驅(qū)動供電電路2、光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3、死區(qū)控制電路8、驅(qū)動整形電路4、過流檢測電路5以及驅(qū)動放大電路6等功能電路組成。
低壓控制電路1由電源V1供電,其產(chǎn)生低壓端控制信號T1給光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3。
驅(qū)動供電電路2由驅(qū)動電源V2、整流二極管D1和濾波電容C1組成。驅(qū)動電源V2為外部提供隔離的電壓源;當(dāng)驅(qū)動供電為非隔離狀態(tài)時,即低壓控制電路1與開關(guān)電源的功率開關(guān)7電路之間無需隔離時,驅(qū)動電源V2也可直接用電源V1供給,則整流二極管D1與濾波電容C1組成自舉供電電路。
光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3由光電耦合器P1和電阻R1組成,電阻R1一端與驅(qū)動供電電路2相連,另一端與光電耦合器P1的受光部分的集電極相連,則輸出點11的電壓波形響應(yīng)為與低壓端控制信號T1的電壓波形相同相位;如需二者的波形響應(yīng)為相反相位,則可將電阻R1采用一端與負(fù)載9輸入端點10同電位處相連,另一端與光電耦合器P1的受光部分的發(fā)射極相連。
死區(qū)控制電路8由加速二極管D2、限流電阻R2和充放電電容C2組成。充放電電容C2連接在驅(qū)動整形電路4的輸入端和負(fù)載9輸入端點10同電位處之間,加速二極管D2與限流電阻R2反并聯(lián),即加速二極管D2的正極接驅(qū)動整形電路4的輸入點12,負(fù)極接光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3的輸出點11,這樣當(dāng)光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3的輸出點11的電壓從高變到低時,電流通過加速二極管D2直接給充放電電容C2快速放電,驅(qū)動整形電路4的輸入點12的電壓迅速下降,光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3的輸出點11與驅(qū)動整形電路4的輸入點12的電壓下降斜率同步;當(dāng)光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3的輸出點11的電壓由低變到高時,充放電電容C2經(jīng)限流電阻R2充電,充電時間受限流電阻R2和充放電電容C2值控制。這時的驅(qū)動整形電路4的輸入點12的電壓為緩慢上升直到與光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3的輸出點11同電位為止,驅(qū)動整形電路4的輸入點12和光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3的輸出點11的電壓在同一時間點開始上升,但下降沿比光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3的輸出點11慢。當(dāng)需要在光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3的輸出點11的電壓從高到低時,驅(qū)動整形電路4的輸入點12的電壓緩慢下降,而在光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3的輸出點11點11的電壓從低到高時,驅(qū)動整形電路4的輸入點12的電壓迅速上升的關(guān)系,那加速二極管D2要與限流電阻R2正并聯(lián),即負(fù)極接與驅(qū)動整形電路4的輸入點12,正極接與光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路3的輸出點11。
驅(qū)動整形電路4為施密特觸發(fā)器IC1,也可為非門施密特觸發(fā)器或其它帶有施密特觸發(fā)器的器件,用于對輸入點12的脈沖波形進(jìn)行整形,在施密特觸發(fā)器IC1的腳14輸出整形后的上下降沿斜率很陡的脈沖波形。施密特觸發(fā)器IC1的腳13接與比較器IC2的輸出腳,腳14接與NPN三極管Q1、PNP三極管Q2的基極。當(dāng)輸入點12的電壓高于施密特觸發(fā)器IC1的上觸發(fā)門檻電壓時,這時在正常非保護狀態(tài)下施密特觸發(fā)器IC1的腳14輸出為高電平,所以施密特觸發(fā)器IC1的腳14電位由高到低跳變,斜率很陡。當(dāng)輸入點12的電壓低于施密特觸發(fā)器IC1的下觸發(fā)門檻電壓時,施密特觸發(fā)器IC1的腳14電位由低到高跳變,斜率很陡。
過流檢測電路5由限流電阻R3、檢測電阻R4、反向隔離二極管D3、穩(wěn)壓二極管D4和比較器IC2組成。檢測電阻R4用于將流過開關(guān)電源的功率開關(guān)7的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號,輸入到比較器IC2的正輸入端;反向隔離二極管D3的正極與比較器IC2輸出端相連,負(fù)極與驅(qū)動整形電路4的輸入端相連;穩(wěn)壓二極管D4的負(fù)極與比較器IC2的負(fù)輸入端相接,正極與負(fù)載9輸入點10同電位處相連,限流電阻R3和穩(wěn)壓二極管D4產(chǎn)生一個穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓用于跟檢測電阻R4上的電壓信號相比較;檢測電阻R4也可用電流檢測變壓器來實現(xiàn)。當(dāng)流過功率開關(guān)7的電流超過保護設(shè)定點時,即檢測點16的電壓高于比較器IC2負(fù)輸入端電壓,比較器IC2輸出高電平,通過反向隔離二極管D3把輸入點12的電壓拉高,施密特觸發(fā)器IC1輸出低電平,高壓點15變?yōu)榈碗娖?,功率開關(guān)7關(guān)斷,起到保護作用。
驅(qū)動放大電路6由NPN三極管Q1和PNP三極管Q2組成,產(chǎn)生圖騰柱方式的高壓端驅(qū)動輸出信號T2。NPN三極管Q1的基極和PNP三極管Q2的基極相連,然后與施密特觸發(fā)器IC1的腳14相連,NPN三極管Q1的集電極與驅(qū)動供電電路2的正極相連,PNP三極管Q2的集電極與負(fù)載9輸入點10同電位處相連,NPN三極管Q1的發(fā)射極與PNP三極管Q2的發(fā)射極相連后,與開關(guān)電源的功率開關(guān)7的控制極相連,高壓點15輸出與施密特觸發(fā)器IC1的腳14脈沖波形同相位的脈沖波形。
又請參閱圖3所示,該實施例采用兩個該驅(qū)動控制電路獨立地并聯(lián)去響應(yīng)低壓端控制信號T11和T12。這種驅(qū)動控制組合應(yīng)用于每一路信號單獨驅(qū)動的半橋或全橋開關(guān)電源。T11和T12兩個驅(qū)動信號單獨經(jīng)兩驅(qū)動控制電路后,分別產(chǎn)生高壓點151、152的高壓隔離驅(qū)動信號T21、T22。該結(jié)構(gòu)當(dāng)T11到T21,以及T12到T22之間無需死區(qū)延時時,可省去死區(qū)控制電路8。
又請參閱圖4、圖5所示,該實施例應(yīng)用于諧振電源的驅(qū)動控制中,由低壓端控制信號T11經(jīng)驅(qū)動控制電路后產(chǎn)生高壓點153、154處帶死區(qū)的雙路互補驅(qū)動脈沖信號T23、T24。如圖5所示,低壓端控制信號T11經(jīng)兩個互為反相的光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路33、34后,產(chǎn)生輸出點111、112處互為互補的脈沖信號;通過死區(qū)控制電路8,在輸入點121、122處產(chǎn)生帶有一定斜率的脈沖波形,然后再經(jīng)過施密特觸發(fā)器IC1整形后,產(chǎn)生高壓點153、154處帶有一定死區(qū)延時的互為互補關(guān)系的脈沖驅(qū)動輸出,用于驅(qū)動諧振電源中的兩諧振功率開關(guān)。如圖5所示,死區(qū)時間TD1和TD2用于諧振電源中功率開關(guān)“開與關(guān)”之間的過渡,即在這個過渡時間里產(chǎn)生零電壓或零電流開關(guān)過程。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源的驅(qū)動控制電路,包括低壓控制電路(1),其特征在于其還包括驅(qū)動供電電路(2)、光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路(3)、驅(qū)動整形電路(4)、過流檢測電路(5)以及驅(qū)動放大電路(6)等功能電路;低壓控制電路(1)產(chǎn)生低壓端控制信號(T1),其輸出與光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路(3)相連;驅(qū)動供電電路(2)供給該開關(guān)電源的驅(qū)動控制電路的供電;光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路(3)轉(zhuǎn)換出與低壓控制電路(1)輸出信號相隔離的控制信號,其輸出與驅(qū)動整形電路(4)相連;驅(qū)動整形電路(4)對光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路(3)的輸出信號進(jìn)行波形整形,其輸出與驅(qū)動放大電路(6)相連;過流檢測電路(5)起過載保護作用,其輸入端與開關(guān)電源的功率開關(guān)(7)相連,輸出端與驅(qū)動整形電路(4)相連;驅(qū)動放大電路(6)的輸出與開關(guān)電源的功率開關(guān)(7)相連,產(chǎn)生高壓端隔離驅(qū)動信號(T2)。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源的驅(qū)動控制電路,其特征在于驅(qū)動供電電路(2)由驅(qū)動電源(V2)、整流二極管(D1)和濾波電容(C1)組成,驅(qū)動電源(V2)為外部提供隔離的電壓源;光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路(3)由光電耦合器(P1)和電阻(R1)組成,電阻(R1)一端與驅(qū)動供電電路(2)相連,另一端與光電耦合器(P1)受光部分的集電極相連,光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路(3)的輸出信號波形與輸入信號波形相位相同,或者電阻(R1)一端與負(fù)載(9)輸入點(10)同電位處相連,另一端與光電耦合器(P1)的受光部分的發(fā)射極相連,光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路(3)的輸出信號波形與輸入信號波形相位相反;驅(qū)動整形電路(4)為帶有施密特觸發(fā)器(IC1)的器件,過流檢測電路(5)由限流電阻(R3)、電流傳感器(R4)、反向隔離二極管(D3)、穩(wěn)壓二極管(D4)和比較器(IC2)組成,反向隔離二極管(D3)的正極與比較器(IC2)輸出端相連,負(fù)極與驅(qū)動整形電路(4)的輸入端相連,穩(wěn)壓二極管(D4)的負(fù)極與比較器(IC2)的負(fù)輸入端相接,正極與負(fù)載(9)輸入點(10)同電位處相連,限流電阻(R3)和穩(wěn)壓二極管(D4)產(chǎn)生一個穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓用于跟電流傳感器(R4)的電壓信號相比較,電流傳感器(R4)為檢測電阻或者檢測變壓器;驅(qū)動放大電路(6)由NPN三極管(Q1)和PNP三極管(Q2)組成,產(chǎn)生圖騰柱方式的高壓端驅(qū)動輸出信號(T2),NPN三極管(Q1)的集電極與驅(qū)動供電電路(2)的正極相連,PNP三極管(Q2)的集電極與負(fù)載(9)輸入點(10)同電位處相連,NPN三極管(Q1)的基極和PNP三極管(Q2)的基極相連,然后與驅(qū)動整形電路(4)的輸出端相連,NPN三極管(Q1)的發(fā)射極和PNP三極管(Q2)的發(fā)射極相連,然后與開關(guān)電源的功率開關(guān)(7)的控制極相連。
3.如權(quán)利要求1、2所述的開關(guān)電源的驅(qū)動控制電路,其特征在于在光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路(3)與驅(qū)動整形電路(4)之間有一個死區(qū)控制電路(8)。
4.如權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源的驅(qū)動控制電路,其特征在于該死區(qū)控制電路(8)由加速二極管(D2)、限流電阻(R2)和充放電電容(C2)組成,充放電電容(C2)連接在驅(qū)動整形電路(4)的輸入端和負(fù)載9輸入端點10同電位處之間,加速二極管(D2)與限流電阻(R2)正并聯(lián),即加速二極管(D2)的正極與光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路(3)的輸出相連,負(fù)極與驅(qū)動整形電路(4)的輸入端相連,或者加速二極管(D2)與限流電阻(R2)反并聯(lián),即加速二極管(D2)的正極與驅(qū)動整形電路(4)的輸入端相連,負(fù)極與光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路(3)的輸出端相連。
5.如權(quán)利要求1、2所述的開關(guān)電源的驅(qū)動控制電路,其特征在于采用兩個所述的開關(guān)電源的驅(qū)動控制電路獨立地并聯(lián),去響應(yīng)低壓控制電路(1)輸出的相同或不同低壓端控制信號,產(chǎn)生雙路獨立的高壓端隔離驅(qū)動信號。
6.如權(quán)利要求3、4所述的開關(guān)電源的驅(qū)動控制電路,其特征在于采用兩個所述的開關(guān)電源的驅(qū)動控制電路獨立地并聯(lián),去響應(yīng)低壓控制電路(1)輸出的相同或不同低壓端控制信號,產(chǎn)生雙路帶死區(qū)的獨立高壓端隔離驅(qū)動信號。
全文摘要
本發(fā)明公開一種開關(guān)電源驅(qū)動控制電路,其不僅能實現(xiàn)驅(qū)動信號的光電隔離轉(zhuǎn)換,還可進(jìn)行實時的過載保護,該電路主要包括低壓控制電路、驅(qū)動供電電路、光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動整形電路、過流檢測電路以及驅(qū)動放大電路等功能電路,并可根據(jù)需要在光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路與驅(qū)動整形電路之間加入一個死區(qū)控制電路。本發(fā)明不僅可用于普通的開關(guān)電源的驅(qū)動控制,當(dāng)采用兩個驅(qū)動控制電路并聯(lián)使用時,通過光電隔離電平轉(zhuǎn)換電路的不同連接方式,及死區(qū)控制電路的編程死區(qū)調(diào)節(jié),產(chǎn)生雙路互補帶死區(qū)的驅(qū)動控制信號,還可用于有源鉗位、半橋諧振等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的諧振電源的控制和驅(qū)動,應(yīng)用場所十分廣泛,且具有體積較小、工藝簡單、性能可靠等優(yōu)點。
文檔編號H02M1/08GK1527469SQ0315837
公開日2004年9月8日 申請日期2003年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月25日
發(fā)明者鄭輝飛, 陳俊良, 黃毓森 申請人:福建實達(dá)電腦設(shè)備有限公司
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