[實用新型]一種脈沖調制磁隔離驅動電路

有效

• 申請號: 201320329654.X
• 申請日: 2013-06-08
• 公開（公告）號: CN203377787U
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 黃天華;劉湘;尹智群
• 申請（專利權）人: 廣州金升陽科技有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M3/155
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 宣國華

技術領域

本實用新型涉及DC/DC、AC/DC變換器中浮地開關管驅動技術領域，特別涉及磁隔離驅動電路技術。?

背景技術

磁隔離驅動電路廣泛應用于驅動懸浮地開關管，其作用是用來驅動主開關管的開通和關閉。傳統磁隔離驅動電路如圖1所示，其中C1是輸入側隔直電容，C2是輸出側電平轉移電容，變壓器T是磁隔離變壓器，二極管D1與開關管并聯。現有技術中存在的問題是：當PWM信號出現較大的動態變化時，如PWM信號從大占空比至突然丟失或脈沖信號從大占空比快速下降至小占比，輸出端會持續輸出一個高電平信號，促使開關管長時間導通，最終導致開關管損壞。傳統磁隔離驅動電路產生上述現象的根源在于原邊隔直電容C1和副邊電平轉移電容C2對其兩端的電壓具有保持作用，即是電容兩端電壓不能突變。?

公開號為CN101621246A，申請日為2009年6月22日，公開日為2010年1月6日的中國實用新型專利；在較小的占空比變化范圍內，同樣也能解決因占空比快速變化導致的副邊C2電平轉移電容的能量保持問題。但也存在以下缺點。?

其第一實施例中，開關管Q為N溝道的場效應管，Q管的驅動電壓由磁隔離驅動變壓器的第三繞組提供。當變壓器原邊繞組因原邊電壓而進入飽和狀態時原副邊的繞組兩端電壓立刻消失。場效應管Q則會立即關斷。此時將失去對C2電容的放電功能。另外此電路還有一個缺點是，在占空比較小時第三繞組會存在驅動不足的風險。而按文稿中所描述，通過改變第三繞組與原邊的匝比m來解決此問題，但是要認識到，這種解決方式則會增加開關管Q的柵源電壓差，增加管子柵源極被擊穿的風險。特別是在各種動態測試中，該場效應管Q的柵源電壓常常臨近過壓的邊緣。其第二實施例中通過增加輸出電平轉移電容來解決磁隔離驅動變壓器磁飽和引起的問題，然而該實施例中電平轉移電容C3的充電電壓即是第三繞組同名為正時的電壓。因此，在占空比較大情況下，電平轉移電容C3在占空比丟失的情況下，其維持壓將不足以保持場效應管Q繼續導通。?

將傳統磁隔離方法中的原邊隔離電容C1取小，則可在電壓器原邊繞組獲得一個電壓尖峰信號，此過程可稱之為PWM信號調制過程。經調制后的PWM信號變成電壓尖峰信號通過變壓器隔離，再經過副邊的解調電路后即可還原成與原邊相同的PWM信號。如同公開號：US5786687A；申請日期：1996年10月3日；名稱為“Transformer-isolated?pulse?drive?circuit”中公開的專利技術一樣。在該專利的第3項權利要求中寫道“根據權利要求1，其?特征在于原邊主電容的容值取值約0.004μF”。眾所周知，電容電壓不能突變，原邊隔直電容CY對于PWM信號上升沿而言相當于短路，因此在PWM信號的上升沿到來時刻，電壓信號幾乎全部落在原邊變壓器繞組之上。又因電容CY取值較小，電容CY在很短的時間內就被充滿能量，電容CY兩端電壓快速上升，而變壓器原邊繞組電壓則相應快速下降，直至為零。這樣就完成了PWM信號上升沿的調制過程。同理，當PWM信號為低電平時，電容CY的電壓即等于變壓器原邊繞組電壓，因電容容值小，電容CY中存儲的能量在很短的時間內即被完全釋放，即可形成負向脈沖信號，此過程即PWM信號下降沿調制過程。如圖2所示為該實用新型的原理簡圖。同時該專利的權利要求7中描述到“根據權利要求4，其中所述原邊電容器具有的電容值至少大于驅動電容的電容值的10倍”、“根據權利要求7所述，其中所述原邊電容具有約0.004μF的電容值，其所對應的驅動電容即為0.0004μF”。這種對電容值的限制行為最終導致了該技術方案只適合于PWM信號占空比不大、負載場效應管的結電容也較小的應用類型。圖3給出了該專利中部分關鍵節點電壓與電流波型。從圖3中可以觀察到，VY為原邊電容CY上的電壓波型，該波型的形狀與輸入的PWM信號基本一致，IP為流經電容CY上的電流波型。產生所述波型的原因正如前面分析，電容CY取值減小，導致充電時間常數減小，因此在PWM信號上電瞬間，電容CY即被電壓源充滿能量。同理，該實用新型的負向脈沖電壓也由該電容CY產生。在PWM信號由高電平向低電平轉變時，由于前一時刻電容CY上的電壓等于輸入PWM信號電壓，此時電容CY上的電壓加在變壓器的異名端，電容CY上的能量被負載瞬速泄放，形成如圖3中的負向尖峰電壓與尖峰電流。?

雖然該技術方案解決了傳統磁隔離電路固有的動態特性差的問題，但它還是存在缺點的，具體存在的問題如下所示：?