專利名稱：帶放電通路的隔離驅(qū)動電路及控制方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于開關電源領域，涉及一種應用于開關電源功率開關管 的驅(qū)動電路，具體涉及一種高邊功率開關管帶放電通路的隔離驅(qū)動電 路及其控制方法。
背景技術(shù)：
對于高頻開關電源，由于拓樸本身需要或者出于電路安全考慮需 要將來自控制電路的驅(qū)動脈沖與功率開關管進行隔離。
現(xiàn)有技術(shù)中的功率開關管隔離驅(qū)動電路如說明書附1所示，
包括控制或驅(qū)動芯片、原邊隔直電容Cl,隔離驅(qū)動變壓器T1和副 邊自舉電容C2，自舉二極管Dl,電阻R1和R2。
所述控制或驅(qū)動芯片發(fā)出的脈沖方波信號經(jīng)過所述原邊隔直電 容Cl和隔離驅(qū)動變壓器Tl傳送到副邊，再經(jīng)過所述副邊自舉電容 C2和所述自舉二極管Dl組成的升壓電路將驅(qū)動變壓器傳送過來的 脈沖方波信號進行電位提升，使得最終驅(qū)動功率開關管的脈沖方波波 形跟隨驅(qū)動信號的波形。
所述電阻R1的阻值很小，用來抑制線路等效電感產(chǎn)生的振蕩。 現(xiàn)有技術(shù)中這種隔離驅(qū)動電路存在的技術(shù)問題是當所述控制或 驅(qū)動芯片發(fā)出的脈沖方波波形占空比快速減小時，所述原邊隔直電容 兩端電壓也會劇烈變化，從而使所述原邊隔直電容和驅(qū)動變壓器原邊 勵磁電感產(chǎn)生諧振。而驅(qū)動變壓器副邊的所述自舉電容C2只能通過 所述電阻R1和所述電阻R2放電，而通常所述電阻R2的電阻值較大， 使得它兩端的電壓不能根據(jù)占空比的快速變化而變化。最終的驅(qū)動波 形低電平較高，無法關斷被驅(qū)動的功率開關管。所示波形如說明書附 2所示，在圖2中上面的脈沖波形是控制或驅(qū)動芯片發(fā)出的波形， 占空比由大變小，下面的脈沖波是M1實際的驅(qū)動波形。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的當控制或驅(qū)動芯片發(fā)出的脈沖方波 波形占空比快速減小時，使原邊隔直電容和驅(qū)動變壓器原邊勵磁電感 產(chǎn)生諧振，而驅(qū)動變壓器副邊的自舉電容C2只能通過電阻Rl和電阻R2放電，而通常電阻R2的電阻值較大，使得它兩端的電壓不能 根據(jù)占空比的快速變化而變化，最終的驅(qū)動波形低電平較高，無法關 斷被驅(qū)動的功率開關管等技術(shù)問題，本發(fā)明提供了 一種帶放電通路的 隔離驅(qū)動電路。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的當控制或驅(qū)動芯片發(fā)出的脈沖方波 波形占空比快速減小時，使原邊隔直電容和驅(qū)動變壓器原邊勵磁電感 產(chǎn)生諧振，而驅(qū)動變壓器副邊的自舉電容C2只能通過電阻Rl和電 阻R2放電，而通常電阻R2的電阻值較大，使得它兩端的電壓不能 根據(jù)占空比的快速變化而變化，最終的驅(qū)動波形低電平較高，無法關 斷被驅(qū)動的功率開關管等技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了 一種帶放電通路 的隔離驅(qū)動電^各控制方法。
本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為提供一種帶放電 通路的隔離驅(qū)動電^^,所迷隔離驅(qū)動電路包括產(chǎn)生驅(qū)動脈沖的控制 單元或驅(qū)動單元、 一路或多路輸出的驅(qū)動變壓單元和副邊自舉電路， 所迷副邊自舉電路包括自舉電容；其特征在于所述隔離驅(qū)動電路還 包括為所述自舉電容放電的放電回路，所述放電回路與所述自舉二極 管并聯(lián)，所述放電回路中包括開關，所述開關的控制通過輔助繞組進 行。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述放電回路包括開關和電阻，所 述開關為開關管，所述開關管與所述電阻為串聯(lián)連接關系。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述輔助繞組的同名端與副邊繞組 的非同名端連接，所述輔助繞組的非同名端與所述開關的柵極連接。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述輔助繞組為開關控制線圈'，所 述輔助繞組與所述原邊繞組的臣比為1: 1。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述放電回路中開關為N型開關 管，具體為N溝道場效應管或N型三極管。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述放電回路中開關為P型開關 管，具體為P溝道場效應管或P型三極管。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述隔離驅(qū)動電路包括多個所述帶 ;改電回^各的自舉電^各；所述驅(qū)動變壓器包括多個所述副邊繞組，所述各副邊繞組與其相對應的所述各帶放電回路的自舉電路連接，可同時 驅(qū)動多個需要隔離的功率開關管。
根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實施例所述隔離驅(qū)動電路包括多個產(chǎn)生驅(qū) 動脈沖的控制單元或驅(qū)動單元。
本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為提供一種帶放電 通路的隔離驅(qū)動電路控制方法，所述隔離驅(qū)動電路控制方法為所述 隔離驅(qū)動電路的驅(qū)動脈沖為高電平時，所迷自舉電容放電回路關閉， 所述隔離驅(qū)動電路輸出高電平；所述隔離驅(qū)動電路的驅(qū)動脈沖為低電 平時，所述自舉電容放電回路打開，所述自舉電容兩端的電壓立刻降 到和原邊隔直電容相同的電壓，使所述隔離驅(qū)動電路輸出的低電平為零。
本發(fā)明的有益效果在于在傳統(tǒng)驅(qū)動電路的基礎上增加了自舉電 容的放電回路，保證占空比變化較大的時候驅(qū)動電路仍能正常工作。 輔助繞組線圈和輔助開關可以給副邊的自舉電容提供快速放電通路， 使得自舉電容的充電電壓能跟隨原邊隔離電容變化，避免了需要關斷 的功率開關管誤導通。
圖l.現(xiàn)有技術(shù)中功率開關管隔離驅(qū)動電路原理圖； 圖2.現(xiàn)有技術(shù)中隔離驅(qū)動電路占空比快速變化時實際輸出占空 比波形圖3.本發(fā)明帶放電通路的隔離驅(qū)動電路原理圖； 圖4.當驅(qū)動電路中沒有與開關管Q1串聯(lián)的電阻R3時得到的最 終驅(qū)動波形圖5.驅(qū)動電路中開關管Ql由等效電容取代后的電路原理圖； 圖6.采用本發(fā)明的方法和電路后所得到的輸出驅(qū)動波形圖； 圖7.本發(fā)明帶放電通路的隔離驅(qū)動電路的第一種實現(xiàn)形式電路 原理圖8.本發(fā)明帶放電通路的隔離驅(qū)動電路的第二種實現(xiàn)形式電路 原理圖9.本發(fā)明帶放電通路的隔離驅(qū)動電路的第三種實現(xiàn)形式電路原理圖IO.本發(fā)明帶放電通路的隔離驅(qū)動電路應用于多路輸出的實施例。
具體實施例方式
本發(fā)明技術(shù)在傳統(tǒng)隔離驅(qū)動電路的基礎上，在副邊自舉二極管 308的兩端并聯(lián)有可控的放電回路。使得原邊占空比由大到小快速變 化時，副邊自舉電容305能保證迅速放電，使最終輸出的驅(qū)動信號低 電平降為零，防止后接功率開關管的誤導通。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進行展開說明
請參閱圖3本發(fā)明帶放電通路的隔離驅(qū)動電路原理圖，如圖3所 示，原邊輸入信號接口，來自控制電路的驅(qū)動脈沖由此進入本發(fā)明的 電路；所述原邊隔直電容C1304連接在驅(qū)動脈沖入口和所述驅(qū)動隔 離變壓器原邊繞組Lp302第一端1之間；驅(qū)動變壓器T1309,包括一 個原邊繞組Lp302， 一個是副邊繞組Ls303，還需要一個Ql的開關 控制線圈313，可以由副邊的輔助繞組313^旦當，匝比可以#4居實際 情況選取。副邊繞組303和輔助繞組313的連接方式如圖所示，可以 是帶中間抽頭的線圏，也可以是兩個線圏串聯(lián)在一起。
自舉電容C2305 —端連接副邊繞組Ls303的第三端3，另一端連 接自舉二極管D1308的陰極；自舉二極管D1308陽極連接副邊繞組 303的第四端4，陰極連接自舉電容C2305;電阻R3307和功率開關 管Q1306并聯(lián)在自舉二極管D1308的兩端，驅(qū)動繞組303的第五端 5連接Q1306的柵極；電阻R1310和電阻R2311的連接方法與傳統(tǒng) 電^各一致。
本發(fā)明所述帶放電通路的隔離驅(qū)動電路的工作原理如下所述 當所述控制或驅(qū)動芯片301發(fā)出高電平脈沖時，經(jīng)過所述隔直電 容C1304和所述變壓器原邊繞組Lp302將能量傳送到所述變壓器副 邊。開關控制線圈313此時觸發(fā)所述功率開關管Q1306關閉，高電 平經(jīng)過所述自舉電路C2305和所述自舉二才及管D1308,將電壓進一步 提升后傳給后面^^驅(qū)動的開關M1312。
當所述控制或驅(qū)動芯片301發(fā)出低電平脈沖時，所述隔直電容C1304的左端相當于被拉到地。所述驅(qū)動變壓器原邊302笫2端感應 出高電平，l端為低電平。所述開關控制線圈313此時觸發(fā)所述功率 開關管Q1306導通，這樣就使得所述隔離電容C1304和所述自舉電 容C2305并聯(lián)在一起，它們兩端的電壓也保持一致。如果原來的占 空比較大，使得所述自舉電容C2305上存有較高的電壓，當占空比 迅速減小時，所述自舉電容C2305可以通過所述功率開關管Q1306 以及變壓器繞組313組成的回路放電，避免了傳統(tǒng)驅(qū)動電路中由于沒 有放電回^各造成所述自舉電容C2305的電壓過高，無法可靠關斷被 驅(qū)動的開關M1312。
如果驅(qū)動電路中沒有與所述功率開關管Q1306串聯(lián)的電阻 R3307,那么得到的最終驅(qū)動波形如說明書附圖4所示。驅(qū)動芯片發(fā) 出的是占空比由小到大循環(huán)變化的脈沖波形，最終輸出的波形中，小 占空比的脈沖波都消失了 。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是所述功率開關管 Q1306的漏源極之間存在極間電容，等效電路如說明書附圖5所示。 當占空比較小時，發(fā)出的脈沖波被所述功率開關管Q1305的等效電 容Cds313吸收了，無法傳到后面的電路。為了抑制這種情況的發(fā)生， 將所述電阻R3307串聯(lián)在所述功率開關管Q1306的電i 各中，減小為 所述等效電容Cds313充電的電流，使小占空比的脈沖波也能準確地 傳到后面的電路。
由于所述功率開關管Q1306具有雙向?qū)щ娞匦?，既可以為所?自舉電容C2305方文電也可以為它充電，所以自舉二極管D1308也可 以省去不用。但由于所述功率開關管Q1306的回路中串聯(lián)有所述電 阻R3307，在減小了所述等效電容Cds313吸收電流的同時也會抑制 對所述自舉電容C2305的充電電流，繼續(xù)保留所述自舉二極管D1308 保證了所述自舉電容C2305快速充電，有利于電路的正常工作。
使用本發(fā)明的驅(qū)動電路后，驅(qū)動波形有了明顯改善，當占空比由 小到大循環(huán)變化時驅(qū)動電路最終輸出波形如說明書附圖6所示，可見 輸出波形很好的跟隨了輸入的脈沖波形。
請參閱說明書附7,本發(fā)明帶放電通路的隔離驅(qū)動電路的第 一種實現(xiàn)形式電路原理圖.如圖7所示，將圖3中所述功率開關管Q1306使用N型開關管306:如N溝道場效應管或N型三極管等。 當所述驅(qū)動或控制芯片301發(fā)出的脈沖波為高電平的時候，所述控制 Ql的輔助線圈313驅(qū)動所述N型開關管Q1306關閉，驅(qū)動電路輸出 為高電平。當所述驅(qū)動或控制芯片301發(fā)出的脈沖波為低電平的時 候，所述控制Ql的輔助線圈313驅(qū)動所述N型開關管Q1306導通， 所述自舉電容C2305可以完成快速沖放電，輸出電壓為零。
請參閱說明書附8本發(fā)明帶放電通路的隔離驅(qū)動電路的第 二種實現(xiàn)形式電路原理圖，如圖8所示，將圖3中所述功率開關管 Q1306使用P型開關管306:如P溝道場效應管，P型三極管等。當 所述驅(qū)動或控制芯片301發(fā)出的脈沖波為高電平的時候，所述控制 Ql的輔助線圈313驅(qū)動所述P型開關管Ql關閉，驅(qū)動電路輸出為 高電平。當所述驅(qū)動或控制芯片301發(fā)出的脈沖波為低電平的時候， 控制Ql的輔助線圈313驅(qū)動所述P型開關管Q1306導通，所述自舉 電容C2305可以完成快速沖放電，輸出電壓為零。
由于所述功率開關管Q 1306在開關動作的時候需要給柵源極之 間的電容注入較大的電流，且電流值越大開關速度越快，損耗越小。 為了提高驅(qū)動電路的驅(qū)動能力，在變壓器的原邊可以使用兩個或兩個 以上邏輯互補的驅(qū)動芯片分別接在原邊驅(qū)動電路的兩端，如說明書附 圖9本發(fā)明帶放電通路的隔離驅(qū)動電路的第三種實現(xiàn)形式電路原理 圖所示。驅(qū)動芯片3011和驅(qū)動芯片3012輸出波形的邏輯關系互補， 可以各自采用 一個驅(qū)動芯片，也可以采用多個驅(qū)動芯片并聯(lián)使用的形 式以提高驅(qū)動能力。所述驅(qū)動變壓器T1309的原邊線圈雙向勵磁，驅(qū) 動電壓比原來提高了一倍，驅(qū)動電流也相應提高，有利于提高功率開 關管的開關速度減小損耗。
請參閱說明書附10本發(fā)明帶放電通路的隔離驅(qū)動電路應用 于多路輸出的實施例，如圖IO所示，所述隔離驅(qū)動電路包括多個所 述放電回路；所述驅(qū)動變壓器包括多個所述副邊繞組Ls 1 3031.,, Lsn3032，所述各副邊繞組Ls 1 3031…Lsn3032(所述副邊繞組的數(shù)量 大于或等于2)與其相對應的所述各放電回路連接，可同時驅(qū)動多個 需要隔離的功率開關管Q13061、 Q23062…Qn(所迷功率開關管的數(shù)量大于或等于2)。
本發(fā)明在傳統(tǒng)驅(qū)動電路的基礎上增加了自舉電容的放電回路，保 證占空比變化較大的時候驅(qū)動電路仍能正常工作。輔助繞組線圈和輔 助開關可以給副邊的自舉電容提供快速放電通路，使得自舉電容的充 電電壓能跟隨原邊隔離電容變化，避免了需要關斷的功率開關管誤導 通。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳 細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明 所屬技術(shù)領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)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(fā)明的保護范 圍。
權(quán)利要求
1. 一種帶放電通路的隔離驅(qū)動電路，所述隔離驅(qū)動電路包括產(chǎn)生驅(qū)動脈沖的控制單元或驅(qū)動單元(301)、驅(qū)動變壓器單元(309)和副邊自舉電路，所述副邊自舉電路包括自舉電容(305)；其特征在于所述隔離驅(qū)動電路還包括為所述自舉電容(305)放電的放電回路，所述放電回路與所述自舉二極管(308)并聯(lián)，所述放電回路中包括開關(306)，所述開關(306)的控制通過輔助繞組(313)進行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述隔離驅(qū)動電路，其特征在于所述放電回 路包括開關(306)和電阻(307)，所述開關(306)為開關管，所述開關管 與(306)所述電阻(307)為串聯(lián)連接關系。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述隔離驅(qū)動電路，其特征在于所述輔助繞 組(313)的同名端與副邊繞組(303)的非同名端連接，所述輔助繞組 (313)的非同名端與所述開關(306)的柵極連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述隔離驅(qū)動電路，其特征在于所述輔 助繞組(313)為開關控制線圈，所述輔助繞組(313)與所述原邊繞組 (302)的匪比為1: 1。
5 .根據(jù)權(quán)利要求1或2所述隔離驅(qū)動電路，其特征在于所述 放電回路中開關(306)為N型開關管(306),具體為N溝道場效應管或 N型三極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述隔離驅(qū)動電路，其特征在于所迷 放電回路中開關(306)為P型開關管(306)，具體為P溝道場效應管或 P型三極管。
7 .根據(jù)權(quán)利要求1所述隔離驅(qū)動電路，其特征在于所述隔離 驅(qū)動電路包括多個所述帶放電回路的自舉電路；所述驅(qū)動變壓器(309) 包括多個所述副邊繞組(3031、 3032),所述各副邊繞組(3031、 3032) 與其相對應的所述各帶放電回路的自舉電路連接，可同時驅(qū)動多個需 要隔離的功率開關管(3061、 3062)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述隔離驅(qū)動電路，其特征在于所述隔離 驅(qū)動電路包括多個產(chǎn)生驅(qū)動脈沖的控制單元或驅(qū)動單元(3011、1012)。
9. 一種帶放電通路的隔離驅(qū)動電路控制方法，其特征在于所述隔離驅(qū)動電^各控制方法為所述隔離驅(qū)動電路的驅(qū)動脈沖為高電平時，所述自舉電容(305) 放電回路關閉，所述隔離驅(qū)動電路輸出高電平；所述隔離驅(qū)動電^各的驅(qū)動脈沖為低電平時，所述自舉電容(305) 放電回路打開，所述自舉電容(305)兩端的電壓立刻降到和原邊隔直 電容(304)相同的電壓，使所述隔離驅(qū)動電路輸出的低電平為零。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶放電通路的隔離驅(qū)動電路及其控制方法。隔離驅(qū)動電路包括控制或驅(qū)動單元、驅(qū)動變壓器單元和副邊自舉電路，副邊自舉電路包括自舉電容；隔離驅(qū)動電路還包括為自舉電容放電的放電回路，放電回路與自舉二極管并聯(lián)，放電回路中包括開關，其控制通過輔助繞組進行。隔離驅(qū)動電路控制方法為隔離驅(qū)動電路的驅(qū)動脈沖為高電平時，自舉電容放電回路關閉，隔離驅(qū)動電路輸出高電平；隔離驅(qū)動電路的驅(qū)動脈沖為低電平時，自舉電容放電回路打開，隔離驅(qū)動電路輸出的低電平為零。本發(fā)明技術(shù)保證了占空比變化較大的時候驅(qū)動電路仍能正常工作。輔助繞組線圈和輔助開關可以給副邊的自舉電容提供快速放電通路，避免了需要關斷的功率開關管誤導通。
文檔編號H02M1/08GK101267156SQ20081006701
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月29日
發(fā)明者強 佟, 姚雨迎, 張東來, 毅 王, 騫 王 申請人:哈爾濱工業(yè)大學深圳研究生院