[發明專利]橋式開關控制電路及其操作方法

有效

• 申請號: 201310057049.6
• 申請日: 2013-02-22
• 公開（公告）號: CN104009615B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 彭德智;牛信中
• 申請（專利權）人: 臺達電子工業股份有限公司
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088;H02M1/32
• 代理公司: 隆天知識產權代理有限公司72003
• 代理人: 趙根喜,呂俊清

技術領域

本發明有關一種橋式開關控制電路及其操作方法，尤指一種具有交錯切換功能的橋式開關控制電路及其操作方法。

背景技術

此外，在功率開關切換電路中，由于功率開關會有導通延遲(turn-on?delay)與截止延遲(turn-off?delay)的非理想現象，因此，實際上，功率開關并不會在輸入命令到達后立即導通或截止。為了避免同一臂上兩晶體在非完全導通或截止狀態下發生短路的情況，須要在上下臂晶體導通與截止中間錯開，延遲一段時間，此段時間稱為死區時間(dead?time)或稱短路防止時間。此外，短路防止時間的做法乃將每一功率開關由截止至導通的瞬間往后延遲一時間，而此延遲的時間大小必須配合開關的切換速度。

請參見圖1A，為現有技術的半橋式電路架構電路圖。為了方便說明，以具有同步整流控制的轉換器為例。該轉換器具有一變壓器，并且該變壓器的二次側以兩個金屬氧化物半導體場效晶體管(MOSFET)為開關元件，分別為一第一開關Q1與一第二開關Q2，其中，該第一開關Q1與該第二開關Q2為互補交替切換，亦即，當該第一開關Q1導通時，該第二開關Q2則截止，反之，當該第一開關Q1截止時，該第二開關Q2則導通。配合參見圖1B，為現有技術一短路防止時間(dead?time)的示意圖。承上所述，當進行切換控制時，為了防止該第一開關Q1與該第二開關Q2因為同時導通，而造成短路擊穿(short?through)的情況，因此，在兩開關導通與截止交越處皆提供一短路防止時間td。如圖1B所示，時間t1至時間t2、時間t3至時間t4以及時間t5至時間t6為該短路防止時間td。惟，若縮短該短路防止時間td，將增加有效工作周期，但容易因噪聲干擾或開關元件本身的非理特性而同樣發生短路擊穿情況；反之，若增加該短路防止時間td，雖然能夠改善擊穿情況發生的可能性，但該多個開關處于關閉的時間占整個切換周期時間的比例增加，而導致整體轉換效率下降。

參見圖1C，為現有技術另一短路防止時間(dead?time)的示意圖。在現有技術中，為隨著該第一開關Q1與該第二開關Q2同時導通而發生短路擊穿，因此，也提出保護機制的解決方案。如圖1C所示，當時間t3至時間t4發生噪聲S_n干擾，此時，控制系統會強迫關閉該第一開關Q1的一第一驅動信號S_gl，直到噪聲消除后，控制系統會由于最小導通時間(minimum?on?time)機制啟動，再次送出因的前強迫關閉而未傳送完該第一驅動信號S_g1的未完成導通動作。因此，一旦互補交替切換的一第二驅動信號S_g2接續導通時，將發生該第一開關Q1與該第二開關Q2同時導通造成短路擊穿的情況，使得功率開關元件永久性損壞，進而讓產生可靠度大幅降低。

因此，如何設計出一種橋式開關控制電路及其操作方法，可應用于半橋式與全橋式拓樸架構的電路，使得兩個功率開關回路不會因為同時導通而造成短路擊穿(short?through)情況發生，并且提高電路可靠度與噪聲免疫能力，乃為本案發明人所欲行克服并加以解決的一大課題。

發明內容

本發明的一目的在于提供一種橋式開關控制電路的操作方法，以克服現有技術的問題。因此本發明橋式開關控制電路的操作方法包含下列步驟：(a)提供一第一驅動信號、一第二驅動信號、一第一閂鎖信號以及一第二閂鎖信號，其中該第一驅動信號與該第二驅動信號分別驅動至少一互補式開關對中的多個開關；(b)判斷該第一驅動信號是否為正緣觸發該至少一互補式開關對的一開關；(c)若該第一驅動信號為正緣觸發該至少一互補式開關對的該開關，則控制該第一閂鎖信號為高電平，同時控制該第二閂鎖信號為低電平；(d)判斷該第二驅動信號是否為正緣觸發該至少一互補式開關對的另一開關；以及(e)若該第二驅動信號為正緣觸發該至少一互補式開關對的該另一開關，則控制該第二閂鎖信號為高電平，同時控制該第一閂鎖信號為低電平。