[發(fā)明專(zhuān)利]開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710493361.8
• 申請(qǐng)日: 2012-08-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107104581A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甘鴻堅(jiān);付煒亮;王明;應(yīng)建平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02M1/00
• 分類(lèi)號(hào): H02M1/00;H02M1/06;H02M1/088
• 代理公司: 北京律誠(chéng)同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11006
• 代理人: 王玉雙

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2012年08月20日、申請(qǐng)?zhí)枮?01210297466.3、發(fā)明名稱(chēng)為“開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路”的專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于一種開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，且特別是有關(guān)于一種用以驅(qū)動(dòng)全控型功率開(kāi)關(guān)元件組合的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路。

背景技術(shù)

在大功率電子裝置(如工業(yè)電腦、服務(wù)器、電力設(shè)備等)的應(yīng)用中，對(duì)產(chǎn)品的可靠性有著非常高的要求。通常用來(lái)衡量可靠性的指標(biāo)是平均故障間隔時(shí)間(mean time between failures,MTBF)。電子裝置的平均故障間隔時(shí)間越大，則其可靠性越高。

目前的電子設(shè)備的電力供應(yīng)器中，通常采用光纖將控制信號(hào)傳遞到高壓側(cè)，來(lái)對(duì)電力供應(yīng)器中的輸出端高壓側(cè)的功率開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。采用光纖而不用電性連接的傳遞方式，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓模塊的高壓側(cè)與低壓側(cè)之間，以及高壓側(cè)各功率開(kāi)關(guān)元件之間進(jìn)行電性隔離，避免其間的電力雜訊干擾。

然而，相比于系統(tǒng)中其他電子元件，一般來(lái)說(shuō)，光纖收發(fā)器有著非常低的平均故障間隔時(shí)間，因而光纖成為整個(gè)系統(tǒng)可靠性提升的瓶頸。

其次，由于每一功率開(kāi)關(guān)元件都需要與低壓側(cè)及同處高壓側(cè)的其他功率開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行隔離，所以每個(gè)功率開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳遞都需要一套光纖。因此，采用光纖進(jìn)行隔離的方法，會(huì)大幅增加系統(tǒng)的成本和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。

此外，由于光纖傳遞會(huì)給信號(hào)帶來(lái)較長(zhǎng)的延時(shí)時(shí)間，進(jìn)而導(dǎo)致在傳送相同信號(hào)時(shí)的一致性(或同步性)較差。在對(duì)一致性要求較高的情況下，會(huì)影響功率開(kāi)關(guān)元件安全可靠的工作。

采用磁隔離來(lái)代替光纖，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳遞，實(shí)現(xiàn)電氣隔離，可以大幅提高系統(tǒng)的可靠性、降低系統(tǒng)成本、簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、減少延時(shí)時(shí)間以及提高信號(hào)的一致性，有效解決了采用光纖隔離所帶來(lái)的主要問(wèn)題。

采用磁隔離傳遞串聯(lián)開(kāi)關(guān)單元驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方法，在半控型功率開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路中曾有過(guò)應(yīng)用。例如，將低壓側(cè)的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)經(jīng)過(guò)串聯(lián)的變壓器，將具有驅(qū)動(dòng)能力的觸發(fā)脈沖傳遞到高壓側(cè)以驅(qū)動(dòng)串聯(lián)的多個(gè)半控型功率開(kāi)關(guān)元件。較常見(jiàn)的半控型功率開(kāi)關(guān)元件如晶閘管(Silicon Controlled Rectifier,SCR)。

由于半控型功率開(kāi)關(guān)元件的特性，晶閘管對(duì)其驅(qū)動(dòng)信號(hào)的要求為：(1)只需提供一個(gè)非常窄的脈沖觸發(fā)其導(dǎo)通即可，無(wú)需關(guān)斷信號(hào)，因半控型功率開(kāi)關(guān)元件無(wú)法透過(guò)驅(qū)動(dòng)訊號(hào)進(jìn)行關(guān)斷；以及(2)由于半控型功率開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)脈寬較窄，可同時(shí)通過(guò)脈沖變壓器傳遞驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及驅(qū)動(dòng)功率。

另一方面，全控型功率開(kāi)關(guān)元件對(duì)驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的要求，與半控型功率開(kāi)關(guān)元件存在許多差異，例如：(1)全控型功率開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)通、關(guān)斷均由驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制；(2)全控型功率開(kāi)關(guān)元件在導(dǎo)通時(shí)需要提供一個(gè)穩(wěn)定的高電壓準(zhǔn)位，在關(guān)斷時(shí)通常需要提供一個(gè)穩(wěn)定的低電壓準(zhǔn)位；以及(3)對(duì)于全控型功率開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)脈寬會(huì)比半控型功率開(kāi)關(guān)元件(如SCR)采用的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)得寬，因此，在全控型功率開(kāi)關(guān)器件上必須將驅(qū)動(dòng)信號(hào)和驅(qū)動(dòng)功率分開(kāi)傳遞。

因此，已知技術(shù)中采用磁隔離傳遞半控型功率開(kāi)關(guān)元件(如SCR)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方法無(wú)法套用于全控型功率開(kāi)關(guān)元件上。

發(fā)明內(nèi)容

為解決已知技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種采用磁隔離方式傳遞全控型功率開(kāi)關(guān)元件組合驅(qū)動(dòng)信號(hào)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，用以為全控型功率開(kāi)關(guān)元件組合提供快速、穩(wěn)定且可靠的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)。

本發(fā)明的一方面是在提供一種開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，應(yīng)用于大功率電子裝置中，用以驅(qū)動(dòng)包含多個(gè)全控性功率開(kāi)關(guān)元件的全控型功率開(kāi)關(guān)組合，該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路包含一第一脈寬調(diào)變單元、一高壓隔離脈沖變壓模塊以及多個(gè)輸出模塊。該第一脈寬調(diào)變單元用以接收一驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)并將該驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)轉(zhuǎn)換為第一窄脈寬訊號(hào)。高壓隔離脈沖變壓模塊包含一磁芯單元、繞設(shè)于該磁芯單元上的一一次側(cè)繞線以及多個(gè)二次側(cè)繞線。該一次側(cè)繞線耦接至該第一脈寬調(diào)變單元，用以接收該第一窄脈寬信號(hào)，且在該多個(gè)二次側(cè)繞線上感應(yīng)出多個(gè)第二窄脈寬訊號(hào)。每一個(gè)該輸出模塊包含一第二脈寬調(diào)變單元以及一驅(qū)動(dòng)功率放大單元。該第二脈寬調(diào)變單元耦接至對(duì)應(yīng)的該高壓隔離脈沖變壓模塊的該二次側(cè)繞線，用以接收該第二窄脈寬訊號(hào)并將該第二窄脈寬訊號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)控制訊號(hào)，其中該驅(qū)動(dòng)控制訊號(hào)與該驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)之間具有一相位延遲。該驅(qū)動(dòng)功率放大單元耦接于該第二脈寬調(diào)變單元與對(duì)應(yīng)的該全控型功率開(kāi)關(guān)元件之間，用以將該驅(qū)動(dòng)控制訊號(hào)進(jìn)行功率放大并產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)輸出訊號(hào)以驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的該全控型功率開(kāi)關(guān)元件的導(dǎo)通或關(guān)閉。

根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，該多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件彼此串聯(lián)，或該多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件為一單相全橋電路中一個(gè)橋臂的上管與另一橋臂的下管。