一种开关电源驱动电路及其死区时间调节方法
【专利摘要】本发明公开了一种开关电源驱动电路及其死区时间调节方法，该驱动电路包括第一输入端、第二输入端、变压器、第一~第三电容、第一~第九电阻、第一~第六二极管、第一三极管、第二三极管、第一场效应管、第二场效应管、正输出端和负输出端。在现有的中大功率的隔离型桥式互补导通驱动电路的基础上，增加了两个电容，使两个电容跟对应的电阻构成RC积分电路，通过调节RC积分电路的时间常数的大小，控制场效应管的实际导通时间，达到改变死区时间的目的。该驱动电路不仅结构简单、设计合理，并且较好地实现了场效应管的互补驱动，其驱动波形具有很好的稳定性，是一种高性能的隔离驱动电路。
【专利说明】—种开关电源驱动电路及其死区时间调节方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种开关电源驱动电路及其死区时间调节方法，尤其是一种桥式互补导通电路中使用的驱动电路。
【背景技术】
[0002]在开关电源当中驱动电路是非常重要的一部分，高功率密度的电源系统要求驱动电路简单、稳定且高效。目前，在桥式互补导通电路中使用的驱动电路有很多种，总体可分为隔离型和非隔离型，非隔离型主要用于隔离要求不高的小功率电路当中，而对于中大功率的电路中的驱动一般采用隔离型。
[0003]现有典型的隔离型电路如图1所示，在该电路中电容用于滤除直流成分，用于加速驱动并防止驱动脉冲产生振荡，用于快速泄放场效应管的栅极电荷，加速场效应管的截止，电阻用于抑制驱动脉冲的尖峰；虽然该电路实现了电气隔离功能，驱动输出稳定，但上下场效应管之间的死区时间不好调节，死区时间太短容易造成Ql和Q3同时导通引起炸机等事故，死区时间太长又会造成Ql和Q3工作时间短、效率低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的，在于提供一种针对上述电路存在的问题，设计的一种改进型可调节死区时间的驱动电路。
[0005]为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下:
一种开关电源驱动电路，包括第一输入端、第二输入端、变压器、第一电容、第一?第九电阻、第一?第六二极管、第一三极管、第二三极管、第一场效应管、第二场效应管、正输出端和负输出端，所述变压器包括一个原边和两个副边，两个副边有一个共用的输出端；第一输入端经第一电容连接原边的一端，第二输入端经第九电阻连接原边的另一端；第一副边的另一输出端连接第一二极管的阳极，第二电阻与第三二极管并联，第四电阻与第二二极管并联，第一二极管的阴极经第一电阻分别连接第一三极管的发射极、第三二极管的阴极和第二二极管的阴极，第二二极管的阳极连接第一场效应管的栅极，第一场效应管的漏极连接正输出端，第一二极管的阳极经第三电阻连接第一三极管的基极；第二副边的另一输出端连接第六二极管的阳极，第六电阻与第五二极管并联，第八电阻与第四二极管并联，第六二极管的阴极经第五电阻分别连接第二三极管的发射极、第五二极管的阴极和第四二极管的阴极，第四二极管的阳极连接第二场效应管的栅极，第二场效应管的源极连接负输出端，第六二极管的阳极经第七电阻连接第二三极管的基极；两个副边共用的输出端连接第一和第二三极管的集电极、第三和第五二极管的阳极、第一场效应管的源极以及第二场效应管的漏极，该电路还包括第二电容和第三电容，所述第一三极管的发射极经第二电容和第三电容连接第二三极管的发射极。
[0006]优选的，所述第二电容和第三电容为可变电容。
[0007]优选的，所述第一电阻和第五电阻为可变电阻。[0008]一种开关电源驱动电路的死区时间调节方法，利用如上所述开关电源驱动电路实现，所述第一电阻和第二电容构成第一 RC积分电路，第五电阻和第三电容构成第二 RC积分电路，调节第一 RC积分电路和/或第二 RC积分电路的时间常数r=Jt*C大小，控制场效应管的实际导通时间。
[0009]采用上述方案后，本发明的一种开关电源驱动电路，通过加入两个电容，使两个电容跟对应的电阻构成RC积分电路，通过调节RC积分电路的时间常数的大小，实现改变死区时间的目的；不仅结构简单、设计合理，并且较好地实现了场效应管的互补驱动，其驱动波形具有很好的稳定性，是一种高性能的隔离驱动电路。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是现有的隔离型驱动电路的电路图。
[0011]图2是本发明的一种开关电源驱动电路的电路图。
[0012]图3 是 Rl、R5 取 200 Ω，C2、C3 取 5nF 的 SMETRIX 仿真波形。
[0013]图4 是 Rl、R5 取 200 Ω，C2、C3 取 IOnF 的 SMETRIX 仿真波形。
[0014]图5 是 Rl、R5 取 100 Ω，C2、C3 取 5nF 的 SMETRIX 仿真波形。
[0015]其中:C1为隔直电容、C2、C3为两个电容，Tl为变压器，D1、D2、D3、D4、D5、D6为六个二极管，Q2、Q4为两个三极管，Q1、Q3为两个场效应管，Rl、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9为九个电阻，HV+为正输出端，HV-为负输出端。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合附图，对本发明的`技术方案作进一步详细的说明。
[0017]如图2所示，一种开关电源驱动电路，包括第一输入端、第二输入端、变压器Tl、第一电容 Cl、第一~第九电阻 0?1、1?2、1?3、1?4、1?5、1?6、1?7、1?8、1?9)、第一~第六二极管(D1、D2、D3、D4、D5、D6)、第一三极管Q2、第二三极管Q4、第一场效应管Ql、第二场效应管Q3、正输出端HV+和负输出端HV-，变压器Tl包括一个原边和两个副边，两个副边有一个共用的输出端8 ;第一输入端经Cl连接原边的一端5，第二输入端经R9连接原边的另一端I ;第一副边的另一输出端10连接Dl的阳极，R2与D3并联，R4与D2并联，Dl的阴极经Rl分别连接Q2的发射极、D3的阴极和D2的阴极，D2的阳极连接Ql的栅极，Ql的漏极连接正输出端，Dl的阳极经R3连接Q2的基极；第二副边的另一输出端6连接D6的阳极，R6与D5并联，R8与D4并联，D6的阴极经R5分别连接Q4的发射极、D5的阴极和D4的阴极，D4的阳极连接Q3的栅极，Q3的源极连接负输出端，D6的阳极经R7连接Q4的基极；两个副边共用的输出端8连接Q2的集电极、Q4的集电极、D3的阳极、D5的阳极、Ql的源极以及Q3的漏极，该电路还包括第二电容C2和第三电容C3，所述Q2的发射极经C2和C3连接Q4的发射极。
[0018]Cl是隔直电容，R9主要起滤除尖峰电压的作用，D1、D6为正向削波二极管，RU R5是充电电阻，且Rl和C2、R5和C3构成两个RC积分电路，通过调节两个RC积分电路的时间常数，可以调节上下场效应管Q1、Q3的开通时间，R3和是驱动Q2的驱动电阻，R7是驱动Q4的驱动电阻，既能抑制振荡，也能限制电流，Q2、Q4的作用是在Q1、Q3关断瞬间导通，加速Ql和Q3的关断，减少关断损耗，R2、R6、D3、D5用于抑制驱动脉冲的尖峰，R4是驱动Ql的驱动电阻，R8是驱动Q3的驱动电阻，既能抑制振荡，也能限制电流，D2和D4可以加速驱动并防止驱动脉冲产生振荡。
[0019]该电路实现的原理如下:给变压器Tl原边输入一个正负对称的周期脉冲波形，当输入正脉冲时，变压器Tl与二极管Dl相连的副边导通而与二极管D6相连的副边截止，正脉冲通过电阻Rl给电容C2充电，RC积分电路的时间常数的大小决定场效应管的实际导通时间，关断瞬间三极管Q2导通，场效应管Ql立即关断；当输入负脉冲时，变压器Tl与二极管D6相连的副边导通而与二极管Dl相连的副边截止，负脉冲通过电阻R5给电容C3充电，RC积分电路的时间常数的大小决定场效应管的实际导通时间，关断瞬间三极管Q4导通，场效应管Q3立即关断。两个工作过程是相同的。这样Ql和Q3的实际导通时间就可以根据实际需要控制，从而调节死区时间。
[0020]如图3所示，为Rl、R5取200 Ω，C2、C3取5nF的SIMETRIX仿真波形，图4所示，为 R1、R5 取 200Ω，C2、C3 取 IOnF 的 SMETRIX 仿真波形，图 5 所示，为 R1、R5 取 100Ω，C2、C3取5nF的SMETRIX仿真波形，三个图中横轴为时间/微秒，纵轴为电压/伏。从图3、图4可以很明显的看出，当电阻不变容值取的较大时驱动上升速度比较缓慢，延缓了场效应管Ql和Q3的导通；从图3、图5可以看出，当电容不变阻值取的较小时驱动上升速度比较迅速，加快了场效应管Ql和Q3的导通，从而实现调节死区时间的目的。
[0021]以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
【权利要求】
1.一种开关电源驱动电路，包括第一输入端、第二输入端、变压器、第一电容、第一?第九电阻、第一?第六二极管、第一三极管、第二三极管、第一场效应管、第二场效应管、正输出端和负输出端，所述变压器包括一个原边和两个副边，两个副边有一个共用的输出端；第一输入端经第一电容连接原边的一端，第二输入端经第九电阻连接原边的另一端；第一副边的另一输出端连接第一二极管的阳极，第二电阻与第三二极管并联，第四电阻与第二二极管并联，第一二极管的阴极经第一电阻分别连接第一三极管的发射极、第三二极管的阴极和第二二极管的阴极，第二二极管的阳极连接第一场效应管的栅极，第一场效应管的漏极连接正输出端，第一二极管的阳极经第三电阻连接第一三极管的基极；第二副边的另一输出端连接第六二极管的阳极，第六电阻与第五二极管并联，第八电阻与第四二极管并联，第六二极管的阴极经第五电阻分别连接第二三极管的发射极、第五二极管的阴极和第四二极管的阴极，第四二极管的阳极连接第二场效应管的栅极，第二场效应管的源极连接负输出端，第六二极管的阳极经第七电阻连接第二三极管的基极；两个副边共用的输出端连接第一和第二三极管的集电极、第三和第五二极管的阳极、第一场效应管的源极以及第二场效应管的漏极，其特征在于:还包括第二电容和第三电容，所述第一三极管的发射极经第二电容和第三电容连接第二三极管的发射极。
2.如权利要求1所述的一种开关电源驱动电路，其特征在于:所述第二电容和第三电容为可变电容。
3.如权利要求1所述的一种开关电源驱动电路，其特征在于:所述第一电阻和第五电阻为可变电阻。
4.一种开关电源驱动电路的死区时间调节方法，利用如权利要求1所述的一种开关电源驱动电路实现，其特征在于:所述第一电阻和第二电容构成第一 RC积分电路，第五电阻和第三电容构成第二 RC积分电路，调节第一 RC积分电路和/或第二 RC积分电路的时间常数的大小，控制场效应管的实际导通时间。
【文档编号】H02M7/219GK103780108SQ201310747381
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】郑德保, 蒋霞, 赵小华 申请人:江苏嘉钰新能源技术有限公司