[發明專利]一種浮動隔離開關的差分驅動電路

有效

• 申請號: 202110036597.5
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112367067B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 劉思超;陳超
• 申請（專利權）人: 棱晶半導體（南京）有限公司
• 主分類號: H03K17/04
• 分類號: H03K17/04
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 劉宇波

本發明公開了一種浮動隔離開關的差分驅動電路，包括供電側、受電側及一差分電流，其中：一差分電流分別為Ip電流和In電流，且Ip電流和In電流在供電側與隔離開關Q2和隔離開關Q3連接，受電側通過差分驅動電路控制Ip電流和In電流的大小及極性，且Ip電流和In電流的電流極性能控制隔離開關Q1的關閉和開啟，本發明解決了浮動隔離開關驅動中的功耗問題，僅需幾十微安的電流便可以實現幾百KΩ的隔離效果，并且差分浮動隔離開關驅動設計，提供了足夠高的開關速度，可以在數微秒內完成開關轉換。

技術領域

本發明屬于電路設計技術領域，具體涉及一種浮動隔離開關的差分驅動電路。

背景技術

工業控制電路中，經常需要不同模塊之間實現浮動隔離。如說明書附圖1所示，當隔離開關開啟時，供電側和受電側的地線短接，兩側可以正常的供電和通訊；當隔離開關關閉時，供電側和受電側的地線開路，兩側的電路處于高阻狀態，這樣可以實現電氣隔離。隔離開關的開啟和關閉被受電側分時控制，在需要供電和通訊的時刻開啟，在需要隔離信號的時候關閉，最終實現良好的通訊效果。

為了實現上述的浮動隔離，現有的電路如說明書附圖2所示，在供電地和受電地之間串聯MOS管或三極管Q1,作為浮動隔離的開關。Q1的柵極通過一個驅動電阻Rd 連接到地。當受電側需要結束浮動隔離，則在Rd上灌入電流Id，在Rd 上產生足夠的驅動電壓，使Q1 開啟；當受電側需要進入浮動隔離，則關閉Id，Rd上的驅動電壓會消失，Q1關閉。Id 的電流需要精確控制，防止Q1 驅動電壓過高而燒毀。這種實現方式有兩個缺點：

1、使Q1 開啟需要足夠的Id 始終流過Rd，具有很高的損耗；

2、為了實現足夠的關閉/開啟速度，Rd 應該選取更小的電阻。

兩個缺點互相制約，最終難以實現兼顧。

如說明書附圖3所示，描述了一種改進型的浮動隔離驅動電路。在原有的基礎上增加了一級由Q2、Q3組成驅動，同時需要一個適用于Q1開啟的電源電壓VDD。加入Q2、Q3后，Q1的驅動能力增強，開關速度可以實現很快，因此Rd 可以選取較大的電阻。這樣改進了原有的損耗大和速度慢的缺點。但這種實現需要供電側提供一個合適的VDD，這對系統提出了較高的要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種浮動隔離開關的差分驅動電路，以解決浮動隔離開關驅動過程中，損耗和驅動速度的矛盾，同時需要供電側單獨提供驅動電源的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種浮動隔離開關的差分驅動電路，包括供電側、受電側及一差分電流，其中：

一差分電流分別為Ip電流和In電流，且Ip電流和In電流在供電側與隔離開關Q2和隔離開關Q3連接；

受電側通過差分驅動電路控制Ip電流和In電流的大小及極性，且Ip電流和In電流的電流極性控制隔離開關Q1關閉或開啟；

當Ip電流輸出，In電流無輸出時，隔離開關Q3柵極電壓Vgp被拉高，隔離開關Q2柵極電壓Vgn被開啟的隔離開關Q3拉低，使隔離開關Q2關閉，此時隔離開關Q1和隔離開關Q3處于開啟狀態，浮動隔離處于開啟狀態；

當In電流輸出，Ip電流無輸出時，隔離開關Q2柵極電壓Vgn被拉高，隔離開關Q3柵極電壓Vgp被開啟的隔離開關Q2 拉低，使隔離開關Q3關閉，此時隔離開關Q1和隔離開關Q3處于關閉狀態，浮動隔離處于隔離狀態；

當隔離開關Q3柵極電壓Vgp拉高并使隔離開關Q3完全開啟，差分驅動電路控制Ip電流減小，直至隔離開關Q3柵極電壓Vgp穩定至預設電壓；

當隔離開關Q2柵極電壓Vgn拉高并使隔離開關Q2完全開啟，差分驅動電路控制In電流減小，直至隔離開關Q2柵極電壓Vgn穩定至預設電壓。

優選的，所述Ip電流和In電流為限壓恒流源模式。