專利名稱：一種驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動(dòng)電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及磁隔離驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
磁隔離驅(qū)動(dòng)電路廣泛應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)懸浮地開關(guān)管，其作用是用來(lái)驅(qū)動(dòng)主開關(guān)管的開通和關(guān)閉。許多行業(yè)的發(fā)展對(duì)開關(guān)電源的設(shè)計(jì)提出了許多新的要求。如更高的輸入電壓，更寬的輸入范圍。特別是在某些新興行業(yè)，對(duì)高輸入電壓，寬輸入范圍的開關(guān)電源需求量十分可觀。而在設(shè)計(jì)寬輸入的開關(guān)電源時(shí)，開關(guān)電源占空比的變化范圍意味著輸入電壓的變化范圍。占空比變化量的大小直接決定了開關(guān)電源的輸入范圍和帶載能力。傳統(tǒng)的磁隔離驅(qū)動(dòng)電路如圖1所示，其中Cl是輸入側(cè)隔直電容，C2是輸出側(cè)電平轉(zhuǎn)移電容，變壓器Tl是磁隔離變壓器，二極管Dl與開關(guān)管并聯(lián)。上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題是當(dāng)脈沖信號(hào)失效時(shí)，輸入側(cè)電容Cl上的電荷無(wú)法立刻釋放，此自舉電壓加到隔離變壓器輸入端，輸入側(cè)電容Cl將與隔離變壓器發(fā)生振蕩，隨之輸入側(cè)電容Cl兩端的電壓開始下降，隔離變壓器輸入側(cè)電壓和隔離變壓器輸出側(cè)電壓也逐漸減小。而輸出側(cè)電容C2兩端的電壓由于無(wú)快速放電回路，C2兩端的電壓下降緩慢。這勢(shì)必會(huì)使得輸出電壓Vout上升。當(dāng)輸出電壓Vout上升到功率回路主開關(guān)管導(dǎo)通閥值時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致開關(guān)管誤操作，這可能造成電源失效，甚至危害到操作人員的人身安全。為了解決C2電容無(wú)法快速放電的問題，業(yè)內(nèi)采取了多種技術(shù)措施，如公開號(hào)為CN1523741A、CN101621246A、CN101267156A、CN101621246A、CN102307003A,以上專利文件中所公開的技術(shù)均能解決上述因電容C2能量無(wú)法快速釋放而導(dǎo)致開關(guān)管誤導(dǎo)通的問題。但上述專利均有一個(gè)共同的缺點(diǎn)它們均無(wú)法解決在脈沖信號(hào)為大占空的情況下，當(dāng)脈沖信號(hào)失效時(shí)，由原邊隔直電容Cl和磁隔離變壓器電感LP諧振所引起的誤導(dǎo)通。通過對(duì)磁隔離驅(qū)動(dòng)電路的實(shí)際調(diào)試實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在脈沖信號(hào)為大占空比的情況下，突然關(guān)斷脈沖信號(hào)，即使磁隔離驅(qū)動(dòng)變壓器副邊電容C2的能量已全部被釋放，功率開關(guān)管仍會(huì)存在誤導(dǎo)通的過程。以下是對(duì)問題產(chǎn)生的根源作進(jìn)一步的分析脈沖信號(hào)在穩(wěn)態(tài)輸出過程中，輸入側(cè)隔直電容Cl兩端的電壓差為一恒定值，理論計(jì)算式子如下VC1=D*VIN-------------------------公式 ID為占空比，Vin為脈沖信號(hào)幅值從上式可以觀察到，隔直電容上的電壓與占空比成正比；電容存儲(chǔ)能量的理論計(jì)算公式為Wcl =I^ci *FC2,----------------------公式 2公式2表明，電容兩端電壓越高，所存儲(chǔ)的能量越大。從理論分析的角度看，當(dāng)隔直電容C2的電容量足夠大，其存儲(chǔ)能量 可以大于磁隔離驅(qū)動(dòng)變壓器所能存儲(chǔ)的能量；則當(dāng)脈沖信號(hào)失效時(shí)，隔直電容兩端電壓長(zhǎng)時(shí)間加載在原邊電感LP上，原邊電感電流不斷上升，最終引起驅(qū)動(dòng)變壓器飽和。當(dāng)變壓器處于飽和狀態(tài)時(shí)，隔直電容Cl相當(dāng)于短路狀態(tài)，電容Cl上的能量快速泄放，電流不斷減小。直到隔直電容Cl的短路泄放電流減小到變壓器臨界飽和電流，電容Cl與原邊電感LP進(jìn)入振蕩狀態(tài)。以原邊電感同名端為參考，電感LP兩端電壓不斷下降。而副邊電容C2的能量釋放速度較慢，最終引起Dl 二極管兩端的電壓差不斷增加，也即是輸出電壓Vout增加；當(dāng)輸出電壓Vout上升到功率回路主開關(guān)管導(dǎo)通閥值時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致開關(guān)管誤操作。這可以稱之為第一次誤導(dǎo)通。在原邊隔直電容Cl與原邊電感LP發(fā)生振蕩的初始階段，原邊電感兩端電壓，以同名端為參考地時(shí)為一正值。諧振過程中原邊電感兩端電壓不斷減小，直到經(jīng)過電壓O點(diǎn)，原邊電感LP兩端電壓開始出現(xiàn)反向。此時(shí)以地為參考點(diǎn)，則同名端電壓為一正值。振蕩過程繼續(xù)進(jìn)行，電感兩端電壓差不斷增大。直到原邊電感LP同名端出現(xiàn)電壓峰值時(shí)，由于電流反向而停止振蕩。在大占空的條件下，電容Cl兩端電壓差大，經(jīng)過半個(gè)周期的振蕩后，電感兩端的電壓仍有可能大于開關(guān)管的開通閥值電壓。這可稱之為第二次誤導(dǎo)通。適當(dāng)增加原邊振蕩回路的阻尼，能起到一定的抑制作用，但不能根除。圖7是脈沖信號(hào)丟失時(shí)測(cè)量的相關(guān)電壓波型圖。測(cè)試條件脈沖頻率100KHz、脈沖幅值16VDC、占空比0. 7、匝比1。原副邊的電感量均為
2.5mH。隔直電容Cl與電平轉(zhuǎn)移電容C2的取值為luF。如圖中所示，VLP是以地為參點(diǎn)的原邊電感電壓波型；VLS是以地為參考點(diǎn)的副邊電感電壓波型；Vout為磁隔離驅(qū)動(dòng)變壓器輸出電壓波型。當(dāng)時(shí)間在2. 05ms時(shí)原邊隔直電容Cl與原邊電感LP振蕩，兩端電壓過O點(diǎn)。在時(shí)間2. 09ms時(shí)原邊電感電壓達(dá)到正向最大值。此時(shí)Vout輸出電壓達(dá)到最大值，開關(guān)誤導(dǎo)通。公開號(hào)為CN1901373A，申請(qǐng)日為2005年7月22日，
公開日為2007年I月24日的中國(guó)發(fā)明專利，利用二極管的鉗位作用來(lái)解決隔直電容與原邊電感振蕩的問題。然而該電路是存在缺點(diǎn)的1、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加成本。該專利的主要特征是鉗位二極管與振蕩電路中的電感并聯(lián)。這種接法存在的缺點(diǎn)是需要增加一個(gè)控制開關(guān)才能避開鉗位電路對(duì)磁隔離驅(qū)動(dòng)電路穩(wěn)態(tài)工作的影響。2、電路可靠性不高。該專利的第一實(shí)施例使用了相應(yīng)的開關(guān)管鉗位控制電路，鉗位控制電路輸出的信號(hào)必需與脈沖信號(hào)的相位相差180度。這必然會(huì)增加開關(guān)管控制的延時(shí)。另外為了防止開關(guān)管動(dòng)作延時(shí)造成的直通現(xiàn)象，鉗位控制電路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須與脈沖信號(hào)之間設(shè)置一個(gè)死區(qū)時(shí)間來(lái)避開直通現(xiàn)象。3、在其第二實(shí)施例中，使用P型開關(guān)管，并使用脈沖信號(hào)同步控制的方法的確可以省去鉗位控制電路，但開關(guān)管卻是必需的，同時(shí)還增加了一個(gè)二極管，結(jié)構(gòu)上無(wú)法再進(jìn)一步優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種可靠性能高的磁隔離驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本也低。本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種驅(qū)動(dòng)電路，包括脈沖信號(hào)輸出電路、隔離驅(qū)動(dòng)變壓器、功率回路主開關(guān)管、第一電容、第二電容、第一二極管；所述的脈沖信號(hào)輸出電路與所述的第一電容、所述的隔離驅(qū)動(dòng)變壓器輸入繞組串聯(lián)組成輸入側(cè)回路；所述的功率回路主開關(guān)管與所述的第二電容、所述的隔離驅(qū)動(dòng)變壓器輸出繞組串聯(lián)組成輸出側(cè)回路，所述的第一二極管與所述的功率回路主開關(guān)管并聯(lián)；所述第一電容兩端連接有用于破壞原邊諧振過程的電路。優(yōu)選地，所述用于破壞原邊諧振過程的電路包括一個(gè)P型三極管，P型三極管的基極直接連接于脈沖信號(hào)輸出電路的正輸出端，發(fā)射極接到原邊電感LP的同名端，集電極連接于脈沖信號(hào)輸出電路的正輸出端。更優(yōu)的，上述用于破壞原邊諧振過程的電路還包括一個(gè)調(diào)速電阻，P型三極管的基極通過調(diào)速電阻接于脈沖信號(hào)輸出電路的正輸出端。優(yōu)選地，所述用于破壞原邊諧振過程的電路包括一個(gè)N型三極管，N型三極管的基極直接連接于原邊電感LP的同名端，發(fā)射極連接到脈沖信號(hào)輸出電路的正輸出端，集電極連接到原邊電感LP的同名端。更優(yōu)的，上述用于破壞原邊諧振過程的電路還包括一個(gè)調(diào)速電阻，N型三極管的基極通過調(diào)速電阻連接于原邊電感LP的同名端。優(yōu)選地，所述用于破壞原邊諧振過程的電路為一個(gè)二極管；二極管的陰極連接于脈沖信號(hào)的的正端，陽(yáng)極連接于原邊電感的同名端。本發(fā)明的有益效果為1、無(wú)需像公開號(hào)為CN1901373A，申請(qǐng)日為2005年7月22日，
公開日為2007年I月24日的中國(guó)發(fā)明專利的鉗位驅(qū)動(dòng)電路，而本發(fā)明不需要依靠任何檢測(cè)電路即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的鉗位，且電路結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，因此電路可靠性能極高。2、成本最低，只需一個(gè)三極管或一個(gè)二極管即可解決磁隔離驅(qū)動(dòng)電路二次誤動(dòng)作的問題。3、無(wú)需其它驅(qū)動(dòng)電路，同時(shí)不影響磁隔離驅(qū)動(dòng)電路的穩(wěn)態(tài)工作，效率高。


圖1為傳統(tǒng)磁隔離驅(qū)動(dòng)電路原理圖；圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例電路的原理圖；圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例電路的原理圖；圖4為本發(fā)明第三實(shí)施例電路的原理圖；圖5為本發(fā)明第四實(shí)施例電路的原理圖；圖6為本發(fā)明第五實(shí)施例電路的原理圖；圖7現(xiàn)有隔離驅(qū)動(dòng)電路中脈沖信號(hào)關(guān)斷時(shí)原邊電感LP與隔直電容Cl諧振波型圖。
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施例圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例電路原理圖，包括脈沖信號(hào)輸出電路、隔離驅(qū)動(dòng)變壓器、功率回路主開關(guān)管、第一電容、第二電容、第一二極管，第一電容兩端連接有用于破壞原邊諧振過程的電路。所述的破壞原邊諧振過程的電路包括一個(gè)P型三極管和一個(gè)調(diào)速電阻。所述的P型三極管的基極通過調(diào)速電阻接于脈沖信號(hào)的正端，發(fā)射極接到原邊電感LP的同名端，集電極連接于脈沖信號(hào)的正端。其他電路器件的連接方式與功能與現(xiàn)有技術(shù)中的一致，在此不再贅述。該電路的工作原理為在脈沖信號(hào)輸出為高電平時(shí)，由于P型三極管的基極連接于脈沖信號(hào)的正端，因此基極的電勢(shì)一定比發(fā)射極的高。P型三極不導(dǎo)通。脈沖信號(hào)的電壓通過隔直電容Cl加載在原邊電感LI的兩端，通過隔離變壓器Tl的作用，將原邊繞組電壓感應(yīng)到副邊。此時(shí)副邊繞組同名端電壓為正，驅(qū)動(dòng)電路的輸出電壓即為副邊繞組電壓與電平轉(zhuǎn)移電容兩端壓差之和。當(dāng)不考慮電路寄生參數(shù)的影響，輸出電壓與脈沖輸入電壓的參數(shù)一致。當(dāng)輸入脈沖為低電壓時(shí)，隔直電容兩端存儲(chǔ)的能量為原邊繞組LP提供去磁電壓，變壓器Tl副邊的電壓產(chǎn)生反向并為電平轉(zhuǎn)移電容充電，同時(shí)將磁隔離驅(qū)動(dòng)器的輸出電壓鉗位于二極管Dl的導(dǎo)通電壓。在此過程中隔直電容兩端的電勢(shì)差方向并沒出現(xiàn)過變化，因此P型三極管保持關(guān)斷，不影響電路的正常工作。當(dāng)磁隔離驅(qū)動(dòng)電路的脈沖信號(hào)突然消失時(shí)，隔直電容先為變壓器原邊電感提供去磁電壓，變壓器Tl完成磁復(fù)位后與隔直電容將發(fā)生振蕩。在前1/4的振蕩周期內(nèi)，隔直電容兩端電勢(shì)差不斷減小，但方向并沒出現(xiàn)變化，直到振蕩周期超過1/4后隔直電容兩端電壓反向，并在電壓差大于P型三極管的導(dǎo)通電壓時(shí)觸發(fā)其導(dǎo)通。通過調(diào)速電阻Rl的阻值即可實(shí)現(xiàn)破壞原邊諧振的作用，從而防止開關(guān)管誤導(dǎo)通。第二實(shí)施例圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例的電路原理圖，與實(shí)施例一不同的是所述的破壞原邊諧振過程的電路包括一個(gè)N型三極管和一個(gè)調(diào)速電阻。所述的N型三極管的基極通過調(diào)速電阻連接到原邊電感LP的同名端，發(fā)射極接到脈沖信號(hào)的正端，集電極連接于原邊電感LP的同名端。該電路的工作原理與第一實(shí)施例相同在此不贅述。第三實(shí)施例圖4為本發(fā)明第三實(shí)施例的電路原理圖，與第一實(shí)施例不同點(diǎn)在于去掉了調(diào)速電阻R1。這種處理方式的好處是可以確保開關(guān)管處于臨界狀態(tài)。發(fā)射極與集電極的壓差將被鉗位于基極的導(dǎo)通電壓。由于失去了調(diào)速電阻的作用，因此流經(jīng)開關(guān)管基極的電流瞬間峰值電流會(huì)很大，而獲得的好處是，響應(yīng)速度加快了。第四實(shí)施例圖5為本發(fā)明第四實(shí)施例的電路原理圖，與第二實(shí)施例不同的是去掉了調(diào)速電阻Rl0第五實(shí)施例如圖6所示，為本發(fā)明的第五實(shí)施例，該方案的工作原理與上述方案相同，不同點(diǎn)在于使用普通二極替代上述方案中的三極管。二極管與第一電容并聯(lián)，二極管的陰極連接于脈沖信號(hào)的的正端，陽(yáng)極連接于原邊電感LP的同名端。以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，本發(fā)明的實(shí)施例不限于此，利用本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本發(fā)明上述基本技術(shù)思想前提下，本發(fā)明中具體實(shí)施電路還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動(dòng)電路，包括脈沖信號(hào)輸出電路、隔離驅(qū)動(dòng)變壓器、功率回路主開關(guān)管、第一電容、第二電容、第一二極管；所述的脈沖信號(hào)輸出電路與所述的第一電容、所述的隔離驅(qū)動(dòng)變壓器輸入繞組串聯(lián)組成輸入側(cè)回路；所述的功率回路主開關(guān)管與所述的第二電容、所述的隔離驅(qū)動(dòng)變壓器輸出繞組串聯(lián)組成輸出側(cè)回路，所述的第一二極管與所述的功率回路主開關(guān)管并聯(lián)；其特征在于所述第一電容兩端連接有用于破壞原邊諧振過程的電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述用于破壞原邊諧振過程的電路包括一個(gè)P型三極管，P型三極管的基極直接連接于脈沖信號(hào)輸出電路的正輸出端，發(fā)射極接到原邊電感LP的同名端，集電極連接于脈沖信號(hào)輸出電路的正輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于還包括一個(gè)調(diào)速電阻，P型三極管的基極通過調(diào)速電阻接于脈沖信號(hào)輸出電路的正輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述用于破壞原邊諧振過程的電路包括一個(gè)N型三極管，N型三極管的基極直接連接于原邊電感LP的同名端，發(fā)射極連接到脈沖信號(hào)輸出電路的正輸出端，集電極連接到原邊電感LP的同名端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于還包括一個(gè)調(diào)速電阻，N型三極管的基極通過調(diào)速電阻連接于原邊電感LP的同名端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于所述用于破壞原邊諧振過程的電路 為一個(gè)二極管，二極管的陰極連接于脈沖信號(hào)輸出電路的正輸出端，陽(yáng)極連接于原邊電感的同名端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種驅(qū)動(dòng)電路，包括脈沖信號(hào)輸出電路、隔離驅(qū)動(dòng)變壓器、功率回路主開關(guān)管、第一電容、第二電容、第一二極管；所述的脈沖信號(hào)輸出電路與所述的第一電容、所述的隔離驅(qū)動(dòng)變壓器輸入繞組串聯(lián)組成輸入側(cè)回路；所述的功率回路主開關(guān)管與所述的第二電容、所述的隔離驅(qū)動(dòng)變壓器輸出繞組串聯(lián)組成輸出側(cè)回路，所述的第一二極管與所述的功率回路主開關(guān)管并聯(lián)；所述第一電容兩端連接有用于破壞原邊諧振過程的電路。本發(fā)明不需要依靠任何檢測(cè)電路即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的鉗位，且電路結(jié)構(gòu)極為簡(jiǎn)單，因此電路可靠性能極高。
文檔編號(hào)H03K17/16GK103066967SQ20121052878
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者黃天華, 鐘春林 申請(qǐng)人:廣州金升陽(yáng)科技有限公司