[發明專利]開關驅動電路

在審

• 申請號: 201210297466.3
• 申請日: 2012-08-20
• 公開（公告）號: CN102801286A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 甘鴻堅;付煒亮;王明;應建平
• 申請（專利權）人: 臺達電子工業股份有限公司
• 主分類號: H02M1/00
• 分類號: H02M1/00;H02M1/08
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 曾紅

技術領域

本發明是有關于一種開關驅動電路，且特別是有關于一種用以驅動全控型功率開關元件組合的開關驅動電路。

背景技術

在大功率電子裝置(如工業電腦、服務器、電力設備等)的應用中，對產品的可靠性有著非常高的要求。通常用來衡量可靠性的指標是平均故障間隔時間(mean?time?between?failures,MTBF)。電子裝置的平均故障間隔時間越大，則其可靠性越高。

目前的電子設備的電力供應器中，通常采用光纖將控制信號傳遞到高壓側，來對電力供應器中的輸出端高壓側的功率開關元件進行開關控制。采用光纖而不用電性連接的傳遞方式，可同時實現對變壓模塊的高壓側與低壓側之間，以及高壓側各功率開關元件之間進行電性隔離，避免其間的電力雜訊干擾。

然而，相比于系統中其他電子元件，一般來說，光纖收發器有著非常低的平均故障間隔時間，因而光纖成為整個系統可靠性提升的瓶頸。

其次，由于每一功率開關元件都需要與低壓側及同處高壓側的其他功率開關元件進行隔離，所以每個功率開關元件的驅動信號傳遞都需要一套光纖。因此，采用光纖進行隔離的方法，會大幅增加系統的成本和結構的復雜性。

此外，由于光纖傳遞會給信號帶來較長的延時時間，進而導致在傳送相同信號時的一致性(或同步性)較差。在對一致性要求較高的情況下，會影響功率開關元件安全可靠的工作。

采用磁隔離來代替光纖，進行驅動信號傳遞，實現電氣隔離，可以大幅提高系統的可靠性、降低系統成本、簡化系統結構、減少延時時間以及提高信號的一致性，有效解決了采用光纖隔離所帶來的主要問題。

采用磁隔離傳遞串聯開關單元驅動信號的方法，在半控型功率開關元件的串聯驅動電路中曾有過應用。例如，將低壓側的驅動訊號經過串聯的變壓器，將具有驅動能力的觸發脈沖傳遞到高壓側以驅動串聯的多個半控型功率開關元件。較常見的半控型功率開關元件如晶閘管(Silicon?Controlled?Rectifier,SCR)。

由于半控型功率開關元件的特性，晶閘管對其驅動信號的要求為：(1)只需提供一個非常窄的脈沖觸發其導通即可，無需關斷信號，因半控型功率開關元件無法透過驅動訊號進行關斷；以及(2)由于半控型功率開關元件的驅動訊號脈寬較窄，可同時通過脈沖變壓器傳遞驅動信號以及驅動功率。

另一方面，全控型功率開關元件對驅動訊號的要求，與半控型功率開關元件存在許多差異，例如：(1)全控型功率開關元件的開通、關斷均由驅動信號控制；(2)全控型功率開關元件在導通時需要提供一個穩定的高電壓準位，在關斷時通常需要提供一個穩定的低電壓準位；以及(3)對于全控型功率開關器件的驅動信號脈寬會比半控型功率開關元件(如SCR)采用的驅動信號來得寬，因此，在全控型功率開關器件上必須將驅動信號和驅動功率分開傳遞。

因此，已知技術中采用磁隔離傳遞半控型功率開關元件(如SCR)的驅動信號的方法無法套用于全控型功率開關元件上。

發明內容

為解決已知技術的問題，本發明提出了一種采用磁隔離方式傳遞全控型功率開關元件組合驅動信號的開關驅動電路，用以為全控型功率開關元件組合提供快速、穩定且可靠的驅動訊號。

本發明的一方面是在提供一種開關驅動電路，用以驅動一全控型功率開關組合，該開關驅動電路包含一第一脈寬調變單元、一高壓隔離脈沖變壓模塊以及多個輸出模塊。高壓隔離脈沖變壓模塊包含一磁芯單元、繞設于該磁芯單元上的一一次側繞線以及多個二次側繞線。該一次側繞線耦接至該第一脈寬調變單元。多個輸出模塊各自包含一第二脈寬調變單元以及一驅動功率放大單元。該多個二次側繞線分別耦接至該多個輸出模塊的該第二脈寬調變單元。該全控型功率開關組合包含多個全控型功率開關元件，該驅動功率放大單元耦接于該第二脈寬調變單元與其中一個全控型功率開關元件之間。

根據本發明的一實施例，該全控型功率開關組合中的該多個全控型功率開關元件彼此串聯或耦接于一單相全橋電路中一個橋臂的上管與另一橋臂的下管，該多個輸出模塊分別產生相同相位且彼此隔離的多個驅動輸出訊號至該多個全控型功率開關元件。

根據本發明的一實施例，一驅動輸入訊號輸入至該開關驅動電路的一輸入端，該第一脈寬調變單元耦接該輸入端，用以將該驅動輸入訊號轉換為一窄脈寬訊號。于此實施例中，該驅動輸入訊號為一脈寬調變型訊號，該窄脈寬訊號包含多個正脈沖以及多個負脈沖，該多個正脈沖分別對應該驅動輸入訊號的多個上升緣，該多個負脈沖分別對應該驅動輸入訊號的多個下降緣。