[發明專利]一種驅動控制方法及其電路

有效

• 申請號: 202110454049.4
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113193735B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 請求不公布姓名
• 申請（專利權）人: 廣州金升陽科技有限公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H02M1/088
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種驅動控制方法及其電路，通過將輸入信號的上升沿調制成一個固定脈寬的正脈沖，并且在輸入信號為持續高電平的狀態下，以一定周期產生多個連續的正脈沖；將輸入信號的下降沿調制成一個固定脈寬的負脈沖，并且在輸入信號為持續低電平的狀態下，以一定周期產生多個連續的負脈沖；以脈沖形式將能量與信號通過一個變壓器傳遞到副邊，并在副邊設立儲能電路、邏輯電路和驅動電路，通過邏輯電路解調原邊信號，通過儲能電路和驅動電路以增強驅動能力。本發明能達到隔離驅動的目的且具有保持功率開關器件持續導通的常開功能以及在關斷時提供可靠的零電壓或者負電壓鉗位功能。

技術領域

本發明涉及隔離驅動技術領域，尤其涉及一種驅動控制方法及其電路。

背景技術

開關電源相較于線性電源有著體積小、效率高、功率大等特點，被廣泛應用在汽車、光伏、工控、醫療及手持設備等領域，隨著技術的不斷迭代，開關電源正向著高頻化、高功率、小體積的方向發展，MOSFET、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)等在較高頻率下具有優越的性能，因而被用于開關電源中作為功率級的功率開關器件，眾所周知，每一個功率開關器件都需要一個驅動電路，開關電源在不同的應用中有著不同的拓撲架構，功率開關器件在不同拓撲架構中的位置決定了驅動的方式，目前關于功率開關器件的驅動有兩種方式，一種是非隔離直驅，另一種是隔離的浮地驅動。

現有的隔離驅動有三種，自舉驅動、變壓器隔離驅動和驅動電源并用驅動器，自舉驅動是應用于橋式拓撲最理想的驅動方案，但受限于自身的隔離耐壓，只能應用于常規場合，超過1kV的應用或者非橋式拓撲則無法直接使用，有一定的局限性；驅動電源并用驅動器的方案成本高、體積大，適用于大功率驅動且對體積和成本不敏感的場合；變壓器隔離驅動是全場景適用且成本體積比較折中的一種方案，傳統的變壓器隔離驅動采用不對稱半橋架構，原副邊均放置有電容，由于在傳遞占空比信號的時候，變壓器始終處于勵磁和去磁狀態，所以必須加大感量以減小勵磁電流，從而降低損耗，帶來的弊端就是體積偏大，另外，當傳輸的占空比過大或者發生突變時，副邊電容電壓不能突變導致輸出端會出現持續高電平損壞功率開關管的問題。解決這個問題需要增加副邊電容放電電路，進一步增加了成本和體積。

為了解決傳統變壓器隔離驅動在體積、成本及可靠性方面的問題，公開號為CN103280948A的中國發明專利中提出了一種脈沖調制磁隔離驅動電路，通過檢測PWM信號進入上升沿時控制脈沖發生單元向隔離變壓器的原邊繞組輸出正脈沖信號，并在檢測到PWM信號進入下降沿時控制脈沖發生單元向隔離變壓器的原邊繞組輸出負脈沖信號，然后通過解調電路將正負脈沖信號還原為與PWM信號一致的驅動信號，該專利利用正負窄脈沖傳遞信號，理論上不受占空比限制，同時減小了變壓器的體積，對于體積和成本有比較大的優化。參考圖1，是現有技術的脈沖磁隔離驅動技術電路示意圖，該電路通過調制模塊將PWM信號的上升沿調制成單個正脈沖，將下降沿調制成單個負脈沖，通過隔離變壓器傳遞到副邊，隔離變壓器包含一個原邊繞組和一個副邊繞組，再通過解調模塊還原PWM信號，由于只對PWM信號的上升沿和下降沿響應，因此當持續導通或者關斷時，沒有脈沖傳遞到副邊，那么副邊的開通和關斷就難以維持且在低頻起機工作狀態下的驅動電壓不足。圖2為上述現有技術方案的具體實施方式，其主要原理為，將PWM信號分為兩路，一路反向后直接驅動一個橋臂，另一路通過一個RC積分電路產生延時，輸出一個與PWM信號有相位差的同樣寬度的信號，反向后驅動另一個橋臂。該方案的核心是利用RC積分電路制造相位差。圖3為上述現有技術方案的工作時序圖，輸入信號的上升沿和下降沿分別對應了單個正負窄脈沖，輸出信號與PWM信號一致。

但同時存在以下局限性：

1、PWM信號調制為單個正負脈沖，而單個正向窄脈沖傳遞的能量有限，在被驅動的功率開關器件的寄生參數比較大時，會造成驅動電壓不足，尤其在低頻起機應用時更明顯，因此應用頻率受限；

2、PWM信號為持續高電平時，僅調制單個正向窄脈沖，由于沒有驅動能量的補充，被驅動的功率開關器件Vgs會因為自身的消耗，逐漸降低，直到關閉，因此該方案不能實現持續導通，即占空比為1的控制；