[發明專利]一種帶變壓器隔離的互補驅動信號產生電路

在審

• 申請號: 201710529632.0
• 申請日: 2017-07-02
• 公開（公告）號: CN107104582A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 謝劉宏;張可銀;鄭露
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司雷華電子技術研究所
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 北京航信高科知識產權代理事務所(普通合伙)11526
• 代理人: 高原

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，尤其涉及一種帶變壓器隔離的互補驅動信號產生電路。

背景技術

隨著電力半導體器件的發展，功率場效應管(Power MOSFET)以其開關速度快、驅動功率小、易并聯等優點成為開關電源中最常用的器件，隨著MOSFET的應用日益廣泛，在一些特殊場合常常要使用互補導通的功率開關管，如不對稱半橋變換器、有源箝位、同步整流等拓撲，這些電路均有兩個功率管互補工作，工作時需要提供兩組驅動信號，且兩組驅動不共地，需采用帶隔離的驅動電路來實現隔離、浮地和增大驅動能力的功能，常用的驅動方式有三種：變壓器隔離驅動、光耦隔離驅動和專用驅動芯片驅動。其中光耦隔離驅動適用頻率較低，專用的隔離驅動芯片成本較高且導通和關斷有很大的延遲，相較兩者而言，使用變壓器隔離驅動無需另外提供獨立的隔離電源供電，電路實現簡單，在開關電源領域得到了廣泛的應用。

傳統的互補驅動信號產生電路如圖1所示，兩個次級繞組相反，電路對稱，變壓器初級串聯一個隔直電容C1用于防止直流分量造成的偏磁，經變壓器1:1隔離后，電路輸出幅值會隨占空比變化而變化，功率管Q1驅動信號幅值為D*U，功率管Q2驅動信號幅值為(1-D)*U，當占空比D偏離0.5很大時，有一路驅動信號電平不夠，不能很好地起到驅動作用，傳統電路適用于占空比固定或變化范圍不大(D＝0.5左右)的電路拓撲中。功率管Q1、Q2分別通過電阻R3、R4放電，功率管關斷速度較慢。死區時間內隔直電容易與變壓器激磁電感或其它寄生參數諧振引起振蕩，造成開關管的誤導通。

發明內容

本發明的目的是提供一種帶變壓器隔離的互補驅動信號產生電路，用于解決上述問題。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:一種帶變壓器隔離的互補驅動信號產生電路，其包括

第一繞組電路，第一繞組接收輸入電壓和脈沖信號，依據脈沖信號將輸入電壓變成交流脈沖電壓并輸出；

第二繞組電路，第二繞組電路用于將變壓器能量返回到輸入電壓，實現磁復位；

第三繞組電路，第三繞組電路接收交流脈沖電壓，產生第一驅動信號，用于控制功率開關管Q1的通斷；

第四繞組電路，第四繞組電路接收交流脈沖電壓，產生第二驅動信號，用于控制功率開關管Q2的通斷；

其中，第三繞組電路產生的第一驅動信號和第四繞組電路產生的第二驅動信號互補。

進一步的，第一繞組電路、第二繞組電路、第三繞組電路、第四繞組電路中的繞組比N2：N1：N3：N4＝1：1：1：1。

進一步的，第一繞組電路包括電阻、電容、三極管和變壓器繞組N2，其中電阻R08與電容C08并聯后分別與電阻R09和三極管V11的基極連接，電阻R09另一端和三極管的發射極連接且接地，三極管V11的集電極與繞組N2連接，繞組N2的另一端通過電阻R07與輸入電壓連接。

進一步的，第二繞組電路包括二極管和變壓器繞組N1，二極管V10的陰極通過電阻R07與輸入電壓連接，二極管的陽極通過繞組N1接地。

進一步的，第三繞組電路包括繞組N3、電阻、電容、二極管和三極管，其中繞組N3一端通過二極管V01、電阻R02和二極管V02連接于功率開關管Q1的柵極G1，三極管V03并聯于功率開關管Q1的柵極和源極，用于為功率開關管Q1的柵極G1和源極S1間電容提供放電回路；通過調節電阻R02和電容C07實現上升沿的時間控制。

進一步的，通過三極管V03實現功率開關管Q1的快速關斷，其中三極管V03為PNP型。

進一步的，第四繞組電路包括繞組N4、二極管、電阻、電容和三極管，其中二極管V06和電容C04共同作用，用于對繞組N4的脈沖電壓信號進行整流，三極管V07并聯于功率開關管Q2的柵極和源極，用于為功率開關管Q2的柵極G2和源極S2間電容提供放電回路；繞組N4脈沖信號通過電阻R04和電阻R06分壓連接至三極管V07的基極，用于控制三極管V07的通斷時間；通過調節電阻R05和電容C04實現上升沿的時間控制。

進一步的，通過三極管V07實現功率開關管Q2的快速關斷，三極管V07為NPN型。

本發明的帶變壓器隔離的互補驅動信號產生電路與現有技術相比，具有如下優點：

(1)本發明繼承了帶變壓器隔離驅動信號產生電路的優點，只需一路控制信號，可產生兩路互補的驅動信號，且兩信號的死區時間可調。

(2)電路輸出驅動信號幅值固定，不受占空比影響，可適用于更寬范圍的PWM信號傳輸。