[發(fā)明專利]平衡式差動(dòng)斬波器電路及基于該斬波器電路的隔離放大器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710420110.7
• 申請(qǐng)日: 2017-06-06
• 公開（公告）號(hào): CN107241017B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳波;唐浩然;張宇光;戚繼飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 綿陽市維博電子有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H02M3/155
• 分類號(hào): H02M3/155
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 田甜

本發(fā)明公開了平衡式差動(dòng)斬波器電路及基于該斬波器電路的隔離放大器，用于隔離放大器中，包括斬波電路，所述斬波電路的斬波管的上連接有一個(gè)與該斬波電路構(gòu)成差動(dòng)式結(jié)構(gòu)的斬波管電路，該斬波器電路輸出的信號(hào)質(zhì)量高，可有效提高隔離放大器的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及斬波電路領(lǐng)域，具體涉及一種平衡式差動(dòng)斬波器電路及基于該斬波器電路的隔離放大器。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的斬波調(diào)制解調(diào)方式的變壓器隔離放大器，基本都采用采用N溝道FET開關(guān)管來做斬波器件。如圖1至圖3所示，其斬波調(diào)制/解調(diào)分別采用的方式有：串聯(lián)斬波，并聯(lián)斬波，串并聯(lián)斬波。采用這些方式的斬波，存在著兩方面的不利因素，影響斬波調(diào)制/解調(diào)的指標(biāo)。

其一，被深度夾斷時(shí)，F(xiàn)ET開關(guān)管的柵-漏電流I_GDO。FET開關(guān)管的柵極和溝道之間相當(dāng)于反偏的PN結(jié)二極管，所以，即便有足夠大的負(fù)柵壓深度夾斷時(shí)，柵-漏和柵-源極之間仍然存在反偏漏電流。柵-漏電流I_GDO在斬波/解調(diào)負(fù)載R_L上產(chǎn)生的電壓降等于I_GDOR_L。當(dāng)R_L值足夠大時(shí)，這個(gè)值可能是比較大的。I_GDO還近似于溫度呈現(xiàn)指數(shù)關(guān)系，是引起斬波器溫漂的主要原因。以目前用得比較多的串聯(lián)斬波為例,分析一下柵-漏電流I_GDO和瞬變尖峰對(duì)輸出斬波信號(hào)的影響，其余電路類似。串聯(lián)斬波FET開關(guān)管導(dǎo)通和夾斷時(shí)，其等效電路分別如圖4和圖5所示。FET開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載電壓V_o1為：FET開關(guān)管夾斷時(shí)，負(fù)載電壓V_o2為：V_o2＝I_GDOR_I。則輸入直流緩變信號(hào)V_I經(jīng)串聯(lián)斬波器后產(chǎn)生的交變信號(hào)V_o的關(guān)系為：

其二，瞬變尖峰。N溝道FET開關(guān)管都存在著比較大的柵溝道結(jié)電容，其數(shù)值在5～25p之間。當(dāng)斬波驅(qū)動(dòng)方波信號(hào)加在柵極上時(shí)，這些電容的充、放電作用即在輸出端呈現(xiàn)瞬變尖峰，對(duì)于后面接的放大器而言，即相當(dāng)于產(chǎn)生了偏移電流。為了抑制瞬變尖峰，通常的做法是增加RC吸收電路，但增加此電路，又會(huì)帶來電路響應(yīng)時(shí)間的增加，幅頻特性的惡化，不利于測(cè)試交流信號(hào)。

由于上述兩種因素的原因，使得斬波后的信號(hào)質(zhì)量差，且影響隔離放大器的精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題提供一種平衡式差動(dòng)斬波器電路及基于該斬波器電路的隔離放大器，該斬波器電路輸出的信號(hào)質(zhì)量高，可有效提高隔離放大器的精度。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種平衡式差動(dòng)斬波器電路，用于隔離放大器中，包括斬波電路，所述斬波電路的斬波管的接地端上連接有一個(gè)與該斬波電路構(gòu)成差動(dòng)式結(jié)構(gòu)的差動(dòng)斬波電路。

發(fā)明人在對(duì)斬波器電路的研究中發(fā)現(xiàn)，要解決上述由于斬波器溫漂和瞬變尖峰所引起的斬波后輸出信號(hào)質(zhì)量差的問題，最有效的方式的利用差動(dòng)結(jié)構(gòu)來抑制上述影響。采用該結(jié)構(gòu)后，瞬變尖峰是共模的，進(jìn)入后續(xù)的隔離放大器后，將被有效的抑制掉，不需要RC吸收網(wǎng)絡(luò)，幅頻特性也能大幅度改善。

作為優(yōu)選，斬波電路為并聯(lián)型斬波電路，所述并聯(lián)型斬波電路包括連接在輸入信號(hào)端和第一負(fù)載連接端之間的第一電阻、連接在第一負(fù)載連接端和地端之間的第一斬波管，所述差動(dòng)斬波電路包括連接在地端和第二負(fù)載連接端之間的第二斬波管、連接在第二負(fù)載連接端與地端之間的第二電阻，所述第一電阻與第二電阻的阻值相等。

進(jìn)一步的，所述第一斬波管和第二斬波管均是N溝道場(chǎng)效應(yīng)管。