專利名稱：開關(guān)管驅(qū)動信號調(diào)節(jié)方法和裝置、開關(guān)電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電路，特別是涉及一種開關(guān)管驅(qū)動信號調(diào)節(jié)方法和裝置，以及具 有該調(diào)節(jié)裝置的開關(guān)電源。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的開關(guān)電源，廣泛使用各種MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)和 IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)等開關(guān)管器件，這些開關(guān)器件工作在高頻開關(guān)狀態(tài)，需要一定 的驅(qū)動電壓，來開通這些開關(guān)器件。現(xiàn)有技術(shù)一般都是固定的驅(qū)動電壓。在不同的驅(qū)動電 壓情況下，這些器件導(dǎo)通電阻或者導(dǎo)通壓降不同。對于三極管來說，需要一定的基極電流來 進(jìn)行驅(qū)動，不同的基極電流下會有不同的源極電流。對于MOSFET同樣如此。一個典型的 MOSFET及其驅(qū)動電路如圖1所示，包括M0SFETQ1和柵極驅(qū)動電阻R1。該電路典型的驅(qū)動電 壓如圖2所示，圖中Vdrv為驅(qū)動的平臺電壓。在每個開關(guān)周期，驅(qū)動電路都會產(chǎn)生一定的 損耗，這個驅(qū)動損耗與驅(qū)動電壓Vdrv相關(guān)Vdrv越高，驅(qū)動損耗越大。一個典型的MOSFET 驅(qū)動電壓、MOSFET電阻的曲線如圖3所示。從圖中可以看出，驅(qū)動電壓越高，則MOSFET電 阻越小，在電路中工作時，主電路產(chǎn)生的損耗越小。可以看到，驅(qū)動本身的損耗和電路的工 作損耗之間存在一定矛盾驅(qū)動損耗增加，可能會導(dǎo)致電路工作損耗減??；驅(qū)動損耗減小， 可能導(dǎo)致電路工作損耗增加。如何最大化地降低開關(guān)電路的損耗，提高電路的工作效率，是 傳統(tǒng)技術(shù)所面臨的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種開關(guān)管驅(qū)動信號調(diào)節(jié)方法 和裝置，能獲得最佳的電路工作效率。本發(fā)明的另一目的是提供一種能達(dá)到開關(guān)電路最佳工作效率的開關(guān)電源。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種開關(guān)管驅(qū)動信號調(diào)節(jié)方法，其特征在于，包括以下步驟a.對流經(jīng)開關(guān)管的電流進(jìn)行采樣；b.根據(jù)采樣值對所述開關(guān)管的驅(qū)動信號電平進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。所述開關(guān)管可以為MOSFET，所述步驟a中，采樣所述MOSFET的源極或漏極電流，所 述步驟b中，當(dāng)所述MOSFET的源極或漏極電流增大時，提高所述MOSFET的柵極驅(qū)動電壓； 當(dāng)所述MOSFET的源極或漏極電流減小時，降低所述MOSFET的柵極驅(qū)動電壓。所述開關(guān)管可以為IGBT，所述步驟a中，采樣所述IGBT的集電極或發(fā)射極電流，所 述步驟b中，當(dāng)所述IGBT的集電極或發(fā)射極電流增大時，提高所述IGBT的柵極驅(qū)動電壓； 當(dāng)所述IGBT的集電極或發(fā)射極電流減小時，降低所述IGBT的柵極驅(qū)動電壓。所述開關(guān)管可以為三極管，所述步驟a中，采樣所述三極管的集電極或發(fā)射極電 流，所述步驟b中，當(dāng)所述三極管的集電極或發(fā)射極電流增大時，提高所述三極管的基極驅(qū) 動電流；當(dāng)所述三極管的集電極或發(fā)射極電流減小時，降低所述三極管的基極驅(qū)動電流。
一種開關(guān)管驅(qū)動信號調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，包括電流采樣單元，用于對流經(jīng)開關(guān)管的電流進(jìn)行采樣；和驅(qū)動調(diào)整單元，用于根據(jù)采樣值對所述開關(guān)管的驅(qū)動信號電平進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。所述開關(guān)管可以為M0SFET，所述電流采樣單元采樣所述MOSFET的源極或漏極電 流，所述驅(qū)動調(diào)整單元在所述MOSFET的源極或漏極電流增大時提高所述MOSFET的柵極驅(qū) 動電壓，在所述MOSFET的源極或漏極電流減小時降低所述MOSFET的柵極驅(qū)動電壓。所述開關(guān)管可以為IGBT，所述電流采樣單元采樣所述IGBT的集電極或發(fā)射極電 流，所述驅(qū)動調(diào)整單元在所述IGBT的集電極或發(fā)射極電流增大時提高所述IGBT的柵極驅(qū) 動電壓，在所述IGBT的集電極或發(fā)射極電流減小時降低所述IGBT的柵極驅(qū)動電壓。優(yōu)選地，所述驅(qū)動調(diào)整單元包括壓控電壓源和驅(qū)動電路，所述壓控電壓源用于根 據(jù)來自電流采樣單元的電流信號產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號，所述驅(qū)動電路用于根據(jù)所述電壓信 號調(diào)整所述柵極驅(qū)動電壓。所述開關(guān)管可以為三極管，所述電流采樣單元采樣所述三極管的集電極或發(fā)射極 電流，所述驅(qū)動調(diào)整單元在所述三極管的集電極或發(fā)射極電流增大時提高所述三極管的基 極驅(qū)動電流，在所述三極管的集電極或發(fā)射極電流減小時降低所述三極管的基極驅(qū)動電流。優(yōu)選地，所述驅(qū)動調(diào)整單元包括壓控電壓源和驅(qū)動電路，所述壓控電壓源用于根 據(jù)來自電流采樣單元的電流信號產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號，所述驅(qū)動電路用于根據(jù)所述電壓信 號調(diào)整所述基極驅(qū)動電流。一種開關(guān)電源，包括開關(guān)管驅(qū)動信號調(diào)節(jié)裝置，其包括電流采樣單元，用于對流 經(jīng)開關(guān)管的電流進(jìn)行采樣；和驅(qū)動調(diào)整單元，用于根據(jù)采樣值對所述開關(guān)管的驅(qū)動信號電 平進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。本發(fā)明有益的技術(shù)效果是根據(jù)本發(fā)明，在開關(guān)管工作時，對流經(jīng)開關(guān)管的電流進(jìn)行采樣，并根據(jù)采樣值對開 關(guān)管的驅(qū)動信號電平進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，這樣可以將驅(qū)動信號電平調(diào)整到適當(dāng)?shù)拇笮?，使?主電路產(chǎn)生的工作損耗和開關(guān)管的驅(qū)動損耗達(dá)到最優(yōu)的配置關(guān)系，從而將不同工作電流下 電路的總損耗降至最低，獲得最佳的電路工作效率。


圖1為典型的MOSFET電路驅(qū)動示意圖；圖2為典型的MOSFET電壓波形圖；圖3為典型的MOSFET驅(qū)動電壓、MOSFET電阻曲線圖；圖4為本發(fā)明的開關(guān)管驅(qū)動信號調(diào)節(jié)方法的流程圖；圖5為開關(guān)管為MOSFET的實(shí)施例的流程圖；圖6為MOSFET驅(qū)動電壓的波形調(diào)節(jié)示意圖；圖7為開關(guān)管為IGBT的實(shí)施例的流程圖；圖8為開關(guān)管為三極管的實(shí)施例的流程圖；圖9為本發(fā)明的開關(guān)管驅(qū)動信號調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為開關(guān)管為MOSFET或IGBT的實(shí)施例的調(diào)節(jié)裝置的電路框圖；4
圖11為開關(guān)管為三極管的實(shí)施例的調(diào)節(jié)裝置的電路框圖。本發(fā)明的特征及優(yōu)點(diǎn)將通過實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說明。
具體實(shí)施例方式開關(guān)電源一般有不同的輸出狀態(tài)，在不同的工作狀態(tài)下，開關(guān)管的工作電流不同。 在特定的開關(guān)管工作電流下，如能相應(yīng)地調(diào)整開關(guān)管的驅(qū)動信號，則可以使驅(qū)動損耗和工 作損耗達(dá)到一個最優(yōu)的關(guān)系，從而得到該工作狀態(tài)下的一個最佳的電路工作效率。請參考圖4，本發(fā)明的開關(guān)管驅(qū)動信號調(diào)節(jié)方法包括以下步驟步驟a 對流經(jīng)開關(guān)管的電流進(jìn)行采樣；步驟b 根據(jù)采樣值對開關(guān)管的驅(qū)動信號進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以達(dá)到最佳的電路工 作效率。在一些實(shí)施例中，開關(guān)管是MOSFET。請參考圖5，步驟al中，采樣MOSFET的源極 電流；步驟bl中，當(dāng)MOSFET的源極電流增大時，提高M(jìn)OSFET的柵極驅(qū)動電壓，當(dāng)MOSFET的 源極電流減小時，降低MOSFET的柵極驅(qū)動電壓。圖6展示了 MOSFET的柵極驅(qū)動電壓的調(diào)節(jié)波形，Vdrv, Vdrvl和Vdrv2分別為三 個調(diào)節(jié)值，其中Vdrv代表獲得最佳電路工作效率時所提供的柵極驅(qū)動電壓。在另一些實(shí)施例中，開關(guān)管是IGBT。請參考圖7，步驟a2中，采樣IGBT的集電極 電流；步驟1^2中，當(dāng)IGBT的集電極電流增大時，提高IGBT的柵極驅(qū)動電壓，當(dāng)IGBT的集電 極電流減小時，降低IGBT的柵極驅(qū)動電壓。在又一些實(shí)施例中，開關(guān)管是三極管。請參考圖8，步驟a3中，采樣三極管的集電 極電流；步驟b3中，當(dāng)三極管的集電極電流增大時，提高三極管的基極驅(qū)動電流，當(dāng)三極管 的集電極電流減小時，降低三極管的基極驅(qū)動電流。在本發(fā)明的另一方面，還提供一種開關(guān)管驅(qū)動信號調(diào)節(jié)裝置。如圖9所示，該調(diào)節(jié) 裝置包括電流采樣單元和驅(qū)動調(diào)整單元，其中，電流采樣單元對流經(jīng)開關(guān)管的電流進(jìn)行采 樣，驅(qū)動調(diào)整單元則根據(jù)采樣值對開關(guān)管的驅(qū)動信號進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以達(dá)到最佳的電路 工作效率。在開關(guān)管為MOSFET的實(shí)施例中，電流采樣單元采樣MOSFET的源極電流，驅(qū)動調(diào)整 單元在MOSFET的源極電流增大時提高M(jìn)OSFET的柵極驅(qū)動電壓，在MOSFET的源極電流減小 時降低MOSFET的柵極驅(qū)動電壓。在開關(guān)管為IGBT的實(shí)施例中，電流采樣單元采樣IGBT的集電極電流，驅(qū)動調(diào)整單 元在IGBT的集電極電流增大時提高IGBT的柵極驅(qū)動電壓，在IGBT的集電極電流減小時降 低IGBT的柵極驅(qū)動電壓。如圖10所示，優(yōu)選地，驅(qū)動調(diào)整單元包括壓控電壓源和驅(qū)動電路，工作時，電流采 樣單元(即圖示的電流采樣電路)采集流經(jīng)開關(guān)管Ql的電流，產(chǎn)生一電流信號并提供給壓 控電壓源，壓控電壓源根據(jù)該電流信號產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號至驅(qū)動電路，驅(qū)動電路根據(jù)該 電壓信號對開關(guān)管Ql的柵極驅(qū)動電壓進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。在開關(guān)管為三極管的實(shí)施例中，電流采樣單元采樣三極管的集電極電流，驅(qū)動調(diào) 整單元在三極管的集電極電流增大時提高三極管的基極驅(qū)動電流，在三極管的集電極電流 減小時降低三極管的基極驅(qū)動電流。
如圖11所示，優(yōu)選地，驅(qū)動調(diào)整單元包括壓控電壓源和驅(qū)動電路，工作時，電流采 樣單元采集流經(jīng)三極管Q2的電流，產(chǎn)生一電流信號并提供給壓控電壓源，壓控電壓源根據(jù) 該電流信號產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號至驅(qū)動電路，驅(qū)動電路根據(jù)該電壓信號對三極管Q2的基 極驅(qū)動電流進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。前述實(shí)施例中的壓控電壓源可以采用比較簡單的模擬控制電路，也可以采用數(shù)字 控制的根據(jù)某一策略變化的電壓源。在本發(fā)明的另一方面，還提供一種開關(guān)電源，其包括根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)管驅(qū)動信 號調(diào)節(jié)裝置。具體在不同的實(shí)施例中，該開關(guān)電源的開關(guān)管驅(qū)動信號調(diào)節(jié)裝置可以按照前 述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來設(shè)置。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)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(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)管驅(qū)動信號調(diào)節(jié)方法，其特征在于，包括以下步驟a.對流經(jīng)開關(guān)管的電流進(jìn)行采樣；b.根據(jù)采樣值對所述開關(guān)管的驅(qū)動信號電平進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
2.如權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述開關(guān)管為M0SFET，所述步驟a中， 采樣所述MOSFET的源極或漏極電流，所述步驟b中，當(dāng)所述MOSFET的源極或漏極電流增大 時，提高所述MOSFET的柵極驅(qū)動電壓；當(dāng)所述MOSFET的源極或漏極電流減小時，降低所述 MOSFET的柵極驅(qū)動電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述開關(guān)管為IGBT，所述步驟a中，采 樣所述IGBT的集電極或發(fā)射極電流，所述步驟b中，當(dāng)所述IGBT的集電極或發(fā)射極電流增 大時，提高所述IGBT的柵極驅(qū)動電壓；當(dāng)所述IGBT的集電極電流或發(fā)射極減小時，降低所 述IGBT的柵極驅(qū)動電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述開關(guān)管為三極管，所述步驟a中，采 樣所述三極管的集電極或發(fā)射極電流，所述步驟b中，當(dāng)所述三極管的集電極或發(fā)射極電 流增大時，提高所述三極管的基極驅(qū)動電流；當(dāng)所述三極管的集電極或發(fā)射極電流減小時， 降低所述三極管的基極驅(qū)動電流。
5.一種開關(guān)管驅(qū)動信號調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，包括電流采樣單元，用于對流經(jīng)開關(guān)管的電流進(jìn)行采樣；和驅(qū)動調(diào)整單元，用于根據(jù)采樣值對所述開關(guān)管的驅(qū)動信號電平進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
6.如權(quán)利要求5所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述開關(guān)管為M0SFET，所述電流采樣單 元采樣所述MOSFET的源極或漏極電流，所述驅(qū)動調(diào)整單元在所述MOSFET的源極或漏極電 流增大時提高所述MOSFET的柵極驅(qū)動電壓，在所述MOSFET的源極或漏極電流減小時降低 所述MOSFET的柵極驅(qū)動電壓。
7.如權(quán)利要求5所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述開關(guān)管為IGBT，所述電流采樣單元 采樣所述IGBT的集電極或發(fā)射極電流，所述驅(qū)動調(diào)整單元在所述IGBT的集電極或發(fā)射極 電流增大時提高所述IGBT的柵極驅(qū)動電壓，在所述IGBT的集電極或發(fā)射極電流減小時降 低所述IGBT的柵極驅(qū)動電壓。
8.如權(quán)利要求6或7所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動調(diào)整單元包括壓控電壓 源和驅(qū)動電路，所述壓控電壓源用于根據(jù)來自電流采樣單元的電流信號產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信 號，所述驅(qū)動電路用于根據(jù)所述電壓信號調(diào)整所述柵極驅(qū)動電壓。
9.如權(quán)利要求5所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述開關(guān)管為三極管，所述電流采樣單 元采樣所述三極管的集電極或發(fā)射極電流，所述驅(qū)動調(diào)整單元在所述三極管的集電極或發(fā) 射極電流增大時提高所述三極管的基極驅(qū)動電流，在所述三極管的集電極或發(fā)射極電流減 小時降低所述三極管的基極驅(qū)動電流。
10.如權(quán)利要求9所述的調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動調(diào)整單元包括壓控電壓源和 驅(qū)動電路，所述壓控電壓源用于根據(jù)來自電流采樣單元的電流信號產(chǎn)生相應(yīng)的電壓信號， 所述驅(qū)動電路用于根據(jù)所述電壓信號調(diào)整所述基極驅(qū)動電流。
11.一種開關(guān)電源，其特征在于，包括開關(guān)管驅(qū)動信號調(diào)節(jié)裝置，其包括電流采樣單 元，用于對流經(jīng)開關(guān)管的電流進(jìn)行采樣；和驅(qū)動調(diào)整單元，用于根據(jù)采樣值對所述開關(guān)管的 驅(qū)動信號電平進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種開關(guān)管驅(qū)動信號調(diào)節(jié)方法，包括以下步驟a.對流經(jīng)開關(guān)管的電流進(jìn)行采樣；b.根據(jù)采樣值對所述開關(guān)管的驅(qū)動信號電平進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。還提供了一種開關(guān)管驅(qū)動信號調(diào)節(jié)裝置，包括電流采樣單元，用于對流經(jīng)開關(guān)管的電流進(jìn)行采樣；和驅(qū)動調(diào)整單元，用于根據(jù)采樣值對所述開關(guān)管的驅(qū)動信號電平進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以達(dá)到最佳的電路工作效率。還提供了一種具有該調(diào)節(jié)裝置的開關(guān)電源。本發(fā)明能最大化地降低開關(guān)電路的總體損耗，有效提高電路工作效率。
文檔編號H02M7/145GK102045048SQ20091020863
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者張強(qiáng), 朱春輝 申請人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)北美公司