一种应用于程控直流电源的开关管驱动电路的制作方法

文档序号:9753835阅读:586来源:国知局
一种应用于程控直流电源的开关管驱动电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及程控直流电源开关管驱动的技术领域,尤其是一种应用于程控直流电 源的开关管驱动电路。
【背景技术】
[0002] 程控电源在航天、国防、通信等行业的自动测试或系统中应用日益广泛,程控电源 的发展趋势向输出电压更高、输出电流更大、程控精度更高、功能更全方向发展,特别是向 小型化、高功率密度发展。因此,对程控直流电源的功率变换研究,尤其是对其开关管驱动 电路及方法的研究特别重要。
[0003] 程控直流电源的开关管工作状态具有以下几个主要特征:工作频率高达100kHz~ 200kHz,瞬态电流变化速率达到500A/yS,以及变换效率要求大于95%等。这些技术要求对 开关管的开关驱动、开关损耗具有极大挑战性;因此,必须研究出适合这种较高要求的开关 管驱动电路及方法。这些性能指标无疑会要求程控直流电源的开关驱动电路应具有工作频 率高、开关速度快、抗干扰能力强等较高要求特性。
[0004] 现有的程控直流电源的开关管驱动电路及方法一般是采用以下几种方法:
[0005] PWM直接驱动法,该驱动方法最简单,但在直接驱动中最困难的是如何使电路布线 最优化,这是无法计算设计的。
[0006] 晶体管推挽驱动法,这种驱动电路对控制电流毛刺、功率损耗有效,但开关频率难 以提尚。
[0007] 变压器耦合驱动法,这种驱动方法对高压隔离十分必要,但存在变压器磁化电流 以及变压器漏感振荡。
[0008] 随着开关频率的上升,开关损耗越来越大,而高端程控直流电源对效率的要求却 越来越高,对开关效率的要求往往高达95%,甚至高达98%以上,采用传统的开关驱动电路 及方法,这么高的开关效率肯定是难以实现的。特别是对于1U高度且具有较大功率的程控 直流电源等高端程控电源,已经不是开关损耗的问题,甚至是无法正常工作。

【发明内容】

[0009] 为了解决现有技术的不足,本发明提出了一种应用于程控直流电源的开关管驱动 电路。本发明采用如下技术方案:
[0010] -种应用于程控直流电源的开关管驱动电路,其特征在于,包括变压器、结构相同 的第一驱动支路和第二驱动支路,第一驱动支路和第二驱动支路分别连接在变压器一次侧 的高电位输入端和低电位输入端;
[0011] 所述第一驱动支路和第二驱动支路均包括驱动放大以及自举电路、隔直耦合电 路、延迟加速电路、栅极电阻切换电路及开关桥臂电路;
[0012] 第一驱动支路的驱动放大以及自举电路输入两路同幅同频但相位相反的第一脉 冲调制信号和第二脉冲调制信号,第一脉冲调制信号先经过自举处理再进行驱动放大处 理,之后依次经过隔直耦合电路、延迟加速电路、栅极电阻切换电路,最后进入开关桥臂电 路并控制其上开关管的通断;第二脉冲调制信号直接经驱动放大后依次经过隔直耦合电 路、延迟加速电路、栅极电阻切换电路,最后进入开关桥臂电路的下开关管并控制其下开关 管的通断;
[0013] 第一脉冲调制信号和第二脉冲调制信号同时经过第二驱动支路并驱动本支路的 开关桥臂电路,用来控制第二驱动支路开关桥臂电路的脉冲调制信号与第一驱动支路的相 位相反,使得第一驱动支路和第二驱动支路的上开关管、下开关管交叉轮流导通。
[0014] 优选地,所述第二驱动支路中,第二脉冲调制信号直接经驱动放大后依次经过隔 直耦合电路、延迟加速电路、栅极电阻切换电路,最后进入开关桥臂电路;第一脉冲调制信 号先经过自举处理再进行驱动放大处理,之后依次经过隔直耦合电路、延迟加速电路、栅极 电阻切换电路,最后进入开关桥臂电路。
[0015] 优选地,所述放大后的脉冲调制信号通过隔直耦合处理,避免驱动脉冲信号中的 直流分量造成开关管的误导通;
[0016] 再通过延迟加速电路,延迟开关管的导通,加速开关管的关断,确保下一个开关管 的导通滞后于上一个开关管的关断,避免开关管的共通现象;
[0017] 然后经过栅极电阻切换电路,栅极电阻切换电路使得开关管栅极泄放电阻小于栅 极导通驱动电阻,开关管关断下降时间很短,开关管导通上升时间相对较长。
[0018] 优选地,所述开关桥臂电路的上开关管和下开关管还连接有密勒电路和吸收电 路,密勒电路用来减小开关管转换时间和开关损耗,吸收电路用来保护开关管。
[0019] 优选地,所述隔直耦合电路包括并联的隔直耦合电容和反向稳压二极管,当脉冲 调制信号正向导通瞬间,隔直耦合电容一方面阻断直流成分,另一方面将脉冲调制信号交 流幅值完全耦合,使导通瞬间具有较高的脉冲幅度;
[0020] 在导通维持区间内,脉冲幅度被稳压管降幅;
[0021] 当脉冲调制信号逆向关断时,稳压管导通,脉冲调制信号全部回流驱动放大以及 自举电路。
[0022] 采用如上技术方案取得的有益技术效果为:
[0023] 1、驱动电路具有快速转换和高峰值电流驱动能力,克服了密勒效应,减小了开关 转换时间和开关损耗。
[0024] 2、驱动电路具有负电源下拉和关断加速功能,加快了开关管的关断速度,保证开 关管可靠关断,提尚驱动电路的抗干扰能力。
[0025] 3、驱动电路的传输延迟时间少,减小了开关死区时间,提高了控制精度和效率。
[0026] 4、合理设置了开关时间延迟、导通上升时间和关断下降时间,避免了开关管的共 通短路。
【附图说明】
[0027] 图1为应用于程控直流电源的开关管驱动电路框图。
[0028] 图2为应用于程控直流电源的开关管驱动电路结构示意图。
[0029 ]图3为图2中N1输出及对应VI栅极驱动波形示意图。
[0030]图4为图2中N1输出及对应V2栅极驱动波形示意图。
[0031] 图5为图2中N1的驱动输出波形示意图。
[0032] 图6为图2中VI、V2的栅极驱动波形示意图。
【具体实施方式】
[0033] 结合附图1至6对本发明的【具体实施方式】做进一步说明:
[0034] -种应用于程控直流电源的开关管驱动电路,其特征在于,包括变压器、结构相同 的第一驱动支路和第二驱动支路,第一驱动支路和第二驱动支路分别连接在变压器一次侧 的高电位输入端和低电位输入端。第一驱动支路和第二驱动支路均包括驱动放大以及自举 电路、隔直耦合电路、延迟加速电路、栅极电阻切换电路及开关桥臂电路;第一驱动支路的 驱动放大以及自举电路输入两路同幅同频但相位相反的第一脉冲调制信号DriveA、第二脉 冲调制信号DriveB。
[0035] 在第一驱动支路中,将第一脉冲驱动信号DriveA首先进行自举处理后,再进行电 压电流放大,以实现开关桥臂电路中上开关管VI的栅极非隔离驱动;而对第二脉冲驱动信 号DriveB,则直接进行电压电流放大,该路信号用来驱动开关桥臂电路中低边开关管V2。 [0036] 放大后的脉冲调制信号通过隔直耦合电路进行隔直耦合处理,避免驱动脉冲信号 中的直流分量造成开关管的误导通。再通过延迟加速电路,延迟开关管的导通,加速开关管 的关断,确保下一个开关管的导通滞后于上一个开关管的关断,以避免开关管的共通现象。 延迟加速电路的输出信号再经过栅极电阻切换电路,进行阻尼变换处理,用以驱动开关桥 臂电路。栅极电阻切换电路使得开关管栅极导通驱动电阻小于栅极泄放电阻,开关管导通 上升时间很短,开关管关断下降时间相对较长,这样既能减小开关损耗,又能有效避免开关 振铃产生。
[0037]第一脉冲驱动信号DriveA经过自举放大等一系列信号处理后用以驱动开关桥臂 电路的上开关管VI,第二脉冲驱动信号DriveB经过直接放大等一系列信号处理后用以驱动 开关桥臂电路的下开关管V2,实现开关桥臂上开关管VI、下开关管V2的轮流导通。
[0038]同时对上开关管VI、下开关管V2还需要增加密勒电路和吸收电路,密勒电路用来 减小开关转换时间和开关损耗,吸收电路则用来保护开关管。
[0039] 在第二驱动支路中,第一脉冲调制信号DriveA、第二脉冲调制信号DriveB同时经 过另一组对称电路进行对称处理后,用来驱动另一组开关桥臂电路,但用来控制开关桥臂 电路上开关管、下开关管的脉冲调制信
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1