驱动信号产生电路及方法与流程

1.本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种驱动信号产生电路及方法。


背景技术：

2.为减小供电系统的体积和重量，270v供电电压在机载等系统的应用越来越广泛，但是270v供电系统的电压波动范围大，为了实现安全隔离地输出28v电压或更低的电压，通常采用电压调整+隔离变换的两级变换结构。其中，隔离变换级主要采用桥式结构，包括全桥、半桥等，而桥式结构中的功率开关管驱动信号频率恒定且占空比固定，根据桥式结构采用电压馈电或电流馈电的不同馈电方式，两组桥臂的驱动信号需错相180
°
且占空比小于50％或大于50％。但是，现有技术主要使用数字控制器实现功率开关管驱动信号的产生，其功耗大、外围器件占用面积大，这不利于低功耗和结构小型化设计。
3.因此，目前亟需一种低功耗且简单高效的驱动信号产生技术方案。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种驱动信号产生技术方案，以解决上述技术问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案如下。
6.一种驱动信号产生电路，包括：
7.第一充放电模块，接收方波信号，对所述方波信号进行转换输出，得到第一驱动信号；
8.第二充放电模块，接收所述方波信号，对所述方波信号进行转换输出，得到第二驱动信号；
9.反相整形模块，接所述第一驱动信号，对所述第一驱动信号进行反相输出，得到第三驱动信号；
10.其中，所述第一充放电模块包括快速充电缓慢放电单元，所述第二充放电模块包括缓慢充电快速放电单元；或者，所述第一充放电模块包括所述缓慢充电快速放电单元，所述第二充放电模块包括所述快速充电缓慢放电单元。
11.可选地，所述快速充电缓慢放电单元包括第一二极管、第一电阻和第一电容，所述第一二极管与所述第一电阻并联，所述第一二极管的阳极接所述方波信号，所述第一二极管的阴极接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端接地，且所述第一电容接所述第一二极管的一端作为所述快速充电缓慢放电单元的输出端。
12.可选地，所述缓慢充电快速放电单元包括第二二极管、第二电阻和第二电容，所述第二二极管与所述第二电阻并联，所述第二二极管的阴极接所述方波信号，所述第二二极管的阳极接所述第二电容的一端，所述第二电容的另一端接地，且所述第二电容接所述第二二极管的一端作为所述缓慢充电快速放电单元的输出端。
13.可选地，所述第一电阻和所述第二电阻分别包括可调电阻，所述第一电容和所述
第二电容分别包括可调电容。
14.可选地，所述反相整形模块包括第一反相器，所述第一反相器的输入端接所述第一驱动信号，所述第一反相器的输出端输出所述第三驱动信号。
15.一种驱动信号产生方法，包括：
16.提供方波信号，对所述方波信号进行充放电转换输出，得到第一驱动信号；
17.对所述方波信号进行充放电转换输出，得到第二驱动信号；
18.对所述第一驱动信号进行反相，得到第三驱动信号；
19.其中，所述第一驱动信号为下降沿延时信号，所述第二驱动信号为上升沿延时信号；或者，所述第一驱动信号为所述上升沿延时信号，所述第二驱动信号为所述下降沿延时信号。
20.可选地，当所述第一驱动信号为所述下降沿延时信号，所述第二驱动信号为所述上升沿延时信号时，通过快速充电缓慢放电单元对所述方波信号进行充放电转换输出，得到所述第一驱动信号；通过缓慢充电快速放电单元对所述方波信号进行充放电转换输出，得到所述第二驱动信号。
21.可选地，当所述第一驱动信号为所述上升沿延时信号，所述第二驱动信号为所述下降沿延时信号时，通过缓慢充电快速放电单元对所述方波信号进行充放电转换输出，得到所述第一驱动信号；通过快速充电缓慢放电单元对所述方波信号进行充放电转换输出，得到所述第二驱动信号。
22.可选地，所述快速充电缓慢放电单元包括可调元器件，以便于调节所述下降沿延时信号的时延；所述缓慢充电快速放电单元包括可调元器件，以便于调节所述上升沿延时信号的时延。
23.如上所述，本发明提供的驱动信号产生电路及方法，至少具有以下有益效果：
24.通过第一充放电模块和第二充放电模块中的一个包括快速充电缓慢放电单元、另一个包括缓慢充电快速放电单元的结构设计对方波信号的转换输出，可以得到具有下降沿延时的驱动信号和具有上升沿延时的驱动信号，使得两个驱动信号的等效占空比不等于50％，再配合反相整形模块对其中一个驱动信号的反相输出，最终得到两个错相180
°
且占空比小于50％或大于50％的驱动信号，整体为基于分立元器件的电路结构，所需的元器件较少，对应功耗低、占用面积小；第一充放电模块可以包括快速充电缓慢放电单元和缓慢充电快速放电单元中的一个，第二充放电模块可以包括快速充电缓慢放电单元和缓慢充电快速放电单元中的另一个，通过自由组合设计，可以自由选择最终得到驱动信号的占空比；其次，在快速充电缓慢放电单元和缓慢充电快速放电单元中，通过元器件的参数调节，可有效调节对应驱动信号的时延，能进一步灵活地调节驱动信号的占空比。
附图说明
25.图1显示为本发明中驱动信号产生电路的结构框图。
26.图2显示为本发明一可选实施例中驱动信号产生电路的电路图。
27.图3显示为图2中驱动信号产生电路的驱动信号波形图。
28.图4显示为本发明另一可选实施例中驱动信号产生电路的电路图。
29.图5显示为图4中驱动信号产生电路的驱动信号波形图。
30.图6显示为本发明中驱动信号产生方法的步骤示意图。
31.附图标记说明
32.vd—方波信号，g1—第一驱动信号，g2—第二驱动信号，g3—第三驱动信号，d1—第一二极管，d2—第二二极管，r1—第一电阻，r2—第二电阻，c1—第一电容，c2—第二电容，t1—第一反相器，
△
t1、
△
t2—死区时间，
△
t3、
△
t4—交叠时间。
具体实施方式
33.如前述在背景技术中所提及的，发明人研究发现：270v供电系统通常采用电压调整+隔离变换的两级变换结构，其中，隔离变换级主要采用桥式结构，而桥式结构中的功率开关管驱动信号频率恒定且占空比固定，根据桥式结构馈电方式的不同，两组桥臂的驱动信号需错相180
°
且占空比小于50％或大于50％；而现有技术主要使用数字控制器实现功率开关管驱动信号的产生，其功耗大、外围器件占用面积大，这不利于低功耗和结构小型化设计。
34.基于此，本发明提出一种驱动信号产生技术方案：通过快速充电缓慢放电单元对方波信号进行转换输出，得到具有下降沿延时的驱动信号，通过缓慢充电快速放电单元对方波信号进行转换输出，得到具有上升沿延时的驱动信号，再结合反相整形模块对其中一个驱动信号进行反相输出，得到两个错相180
°
且占空比小于50％或大于50％的驱动信号，该技术方案依托于独立的电路结构实现，所需的元器件较少，对应功耗低、占用面积小。
35.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
36.请参阅图1至图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
37.如图1所示，本发明提供一种驱动信号产生电路，其包括：
38.第一充放电模块，接收方波信号vd，对方波信号vd进行转换输出，得到第一驱动信号g1；
39.第二充放电模块，接收方波信号vd，对方波信号vd进行转换输出，得到第二驱动信号g2；
40.反相整形模块，接第一驱动信号g1，对第一驱动信号g1进行反相输出，得到第三驱动信号g3；
41.其中，第一充放电模块包括快速充电缓慢放电单元，第二充放电模块包括缓慢充电快速放电单元；或者，第一充放电模块包括缓慢充电快速放电单元，第二充放电模块包括
快速充电缓慢放电单元。也就是说，第一充放电模块与第二充放电模块的结构不同，一个为快充慢放的充放电结构，另一个为慢充快放的充放电结构。
42.在本发明的一可选实施例中，如图2所示，第一充放电模块包括快速充电缓慢放电单元，快速充电缓慢放电单元的输入端接方波信号vd，快速充电缓慢放电单元对方波信号vd进行转换输出，快速充电缓慢放电单元的输出端得到第一驱动信号g1；第二充放电模块包括缓慢充电快速放电单元，缓慢充电快速放电单元的输入端接方波信号vd，缓慢充电快速放电单元对方波信号vd进行转换输出，缓慢充电快速放电单元的输出端得到第二驱动信号g2。
43.详细地，如图2所示，快速充电缓慢放电单元包括第一二极管d1、第一电阻r1和第一电容c1，第一二极管d1与第一电阻r1并联，第一二极管d1的阳极接方波信号vd，第一二极管d1的阴极接第一电容c1的一端，第一电容c1的另一端接地gnd，且第一电容c1接第一二极管d1的一端作为快速充电缓慢放电单元的输出端，输出第一驱动信号g1。
44.详细地，如图2所示，缓慢充电快速放电单元包括第二二极管d2、第二电阻r2和第二电容c2，第二二极管d2与第二电阻r2并联，第二二极管d2的阴极接方波信号vd，第二二极管d2的阳极接第二电容c2的一端，第二电容c2的另一端接地gnd，且第二电容c2接第二二极管d2的一端作为缓慢充电快速放电单元的输出端，输出第二驱动信号g2。
45.其中，第一电阻r1和第二电阻r2分别包括可调电阻，第一电容c1和第二电容c2分别包括可调电容。
46.详细地，如图2所示，反相整形模块包括第一反相器t1，第一反相器t1的输入端接第一驱动信号g1，第一反相器t1对第一驱动信号g1进行反相输出，第一反相器t1的输出端输出第三驱动信号g3。
47.更详细地，如图2-图3所示，在第一充放电模块(即快速充电缓慢放电单元)中，当方波信号vd从低电平变为高电平时，通过第一二极管d1对第一电容c1快速充电，第一电容c1的充电瞬间完成；而当方波信号vd从高电平变为低电平时，第一电容c1则通过第一电阻r1缓慢放电，基于此，得到具有下降沿延时的第一驱动信号g1。第一电容c1两端的电压放电速度为：
[0048][0049]
其中，vs为方波信号vd的高电平幅值，通过调整第一电阻r1的电阻值和第一电容c1的电容值，可以改变第一电容c1的放电速度；即可以通过调整第一电阻r1的电阻值和第一电容c1的电容值，来调节第一驱动信号g1下降沿的时延。
[0050]
更详细地，如图2-图3所示，在第二充放电模块(即缓慢充电快速放电单元)中，当方波信号vd从低电平变为高电平时，通过第二电阻r2对第二电容c2缓慢充电，基于此，得到具有上升沿延时的第二驱动信号g2；而当方波信号vd从高电平变为低电平时，第二电容c2则通过第二二极管d2快速放电，第二电容c2的放电瞬间完成。第二电容c2两端的电压充电速度为：
[0051][0052]
其中，vs为方波信号vd的高电平幅值，通过调整第二电阻r2的电阻值和第二电容
c2的电容值，可以改变第二电容c2的充电速度；即可以通过调整第二电阻r2的电阻值和第二电容c2的电容值，来调节第二驱动信号g2上升沿的时延。
[0053]
更详细地，如图2-图3所示，在反相整形模块(第一反相器t1)中，对第一驱动信号g1进行反相处理，由于第一驱动信号g1具有下降沿延时，反相输出的第三驱动信号g3的占空比小于50％。同时，由于第二驱动信号g2具有上升沿延时，其等效占空比也小于50％；且第三驱动信号g3与第二驱动信号g2之间的占空比存在死区时间
△
t1和
△
t2。
[0054]
因此，通过如图2所示的驱动信号产生电路，可以产生如图3所示的错相180
°
的第三驱动信号g3与第二驱动信号g2，第三驱动信号g3与第二驱动信号g2的占空比均小于50％，且第三驱动信号g3与第二驱动信号g2的占空比之间存在死区时间。
[0055]
在本发明的另一可选实施例中，如图4所示，第一充放电模块包括缓慢充电快速放电单元，缓慢充电快速放电单元的输入端接方波信号vd，缓慢充电快速放电单元对方波信号vd进行转换输出，缓慢充电快速放电单元的输出端得到第一驱动信号g1；第二充放电模块包括快速充电缓慢放电单元，快速充电缓慢放电单元的输入端接方波信号vd，快速充电缓慢放电单元对方波信号vd进行转换输出，快速充电缓慢放电单元的输出端得到第二驱动信号g2。
[0056]
其中，缓慢充电快速放电单元、快速充电缓慢放电单元及反相整形模块的具体结构同上述实施例一样，在此不再赘述。
[0057]
详细地，如图4-图5所示，在第一充放电模块(即缓慢充电快速放电单元)中，当方波信号vd从低电平变为高电平时，通过第二电阻r2对第二电容c2缓慢充电，基于此，得到具有上升沿延时的第一驱动信号g1；而当方波信号vd从高电平变为低电平时，第二电容c2则通过第二二极管d2快速放电，第二电容c2的放电瞬间完成。第二电容c2两端的电压充电速度为：
[0058][0059]
其中，vs为方波信号vd的高电平幅值，通过调整第二电阻r2的电阻值和第二电容c2的电容值，可以改变第二电容c2的充电速度；即可以通过调整第二电阻r2的电阻值和第二电容c2的电容值，来调节第一驱动信号g1上升沿的时延。
[0060]
详细地，如图4-图5所示，在第二充放电模块(即快速充电缓慢放电单元)中，当方波信号vd从低电平变为高电平时，通过第一二极管d1对第一电容c1快速充电，第一电容c1的充电瞬间完成；而当方波信号vd从高电平变为低电平时，第一电容c1则通过第一电阻r1缓慢放电，基于此，得到具有下降沿延时的第二驱动信号g2。第一电容c1两端的电压放电速度为：
[0061][0062]
其中，vs为方波信号vd的高电平幅值，通过调整第一电阻r1的电阻值和第一电容c1的电容值，可以改变第一电容c1的放电速度；即可以通过调整第一电阻r1的电阻值和第一电容c1的电容值，来调节第二驱动信号g2下降沿的时延。
[0063]
更详细地，如图4-图5所示，在反相整形模块(第一反相器t1)中，对第一驱动信号g1进行反相处理，由于第一驱动信号g1具有上升沿延时，反相输出的第三驱动信号g3的占
空比大于50％。同时，由于第二驱动信号g2具有下降沿延时，其等效占空比也大于50％；且第三驱动信号g3与第二驱动信号g2之间的占空比存在交叠时间
△
t3和
△
t4。
[0064]
因此，通过如图4所示的驱动信号产生电路，可以产生如图5所示的错相180
°
的第三驱动信号g3与第二驱动信号g2，第三驱动信号g3与第二驱动信号g2的占空比均大于50％，且第三驱动信号g3与第二驱动信号g2的占空比之间存在交叠时间。
[0065]
基于上述分析可知，在本发明的驱动信号产生电路中，通过第一充放电模块、第二充放电模块及反相整形模块的配合设计，能由一个方波信号生成两个错相180
°
且占空比小于50％(第一充放电模块包括快速充电缓慢放电单元，第二充放电模块包括缓慢充电快速放电单元)或大于50％(第一充放电模块包括缓慢充电快速放电单元，第二充放电模块包括快速充电缓慢放电单元)的驱动信号，该驱动信号产生电路所需的元器件较少，对应功耗低、占用面积小；其次，第一充放电模块可以包括快速充电缓慢放电单元和缓慢充电快速放电单元中的一个，第二充放电模块可以包括快速充电缓慢放电单元和缓慢充电快速放电单元中的另一个，通过自由组合设计，可以自由选择最终得到驱动信号的占空比；再次，在快速充电缓慢放电单元和缓慢充电快速放电单元中，通过元器件的参数调节，可有效调节对应驱动信号的时延，能进一步灵活地调节驱动信号的占空比。
[0066]
同时，基于与上述驱动信号产生电路相同的发明设计构思，本发明还提供一种驱动信号产生方法，如图6所示，其包括：
[0067]
s1、提供方波信号，对方波信号进行充放电转换输出，得到第一驱动信号；
[0068]
s2、对方波信号进行充放电转换输出，得到第二驱动信号；
[0069]
s3、对第一驱动信号进行反相，得到第三驱动信号；
[0070]
其中，第一驱动信号为下降沿延时信号，第二驱动信号为上升沿延时信号；或者，第一驱动信号为上升沿延时信号，第二驱动信号为下降沿延时信号。
[0071]
在本发明的一可选实施例中，当第一驱动信号为下降沿延时信号，第二驱动信号为上升沿延时信号时；在步骤s1中，通过快速充电缓慢放电单元对方波信号进行充放电转换输出，得到第一驱动信号；在步骤s2中，通过缓慢充电快速放电单元对方波信号进行充放电转换输出，得到第二驱动信号。
[0072]
在本发明的另一可选实施例中，当第一驱动信号为上升沿延时信号，第二驱动信号为下降沿延时信号时；在步骤s1中，通过缓慢充电快速放电单元对方波信号进行充放电转换输出，得到第一驱动信号；在步骤s2中，通过快速充电缓慢放电单元对方波信号进行充放电转换输出，得到第二驱动信号。
[0073]
进一步地，快速充电缓慢放电单元包括可调元器件，以便于调节下降沿延时信号的时延；缓慢充电快速放电单元包括可调元器件，以便于调节上升沿延时信号的时延。基于此，可进一步调节得到的驱动信号的占空比。
[0074]
综上所述，在本发明提供的驱动信号产生电路及方法中，通过第一充放电模块和第二充放电模块中的一个包括快速充电缓慢放电单元、另一个包括缓慢充电快速放电单元的结构设计对方波信号的转换输出，可以得到具有下降沿延时的驱动信号和具有上升沿延时的驱动信号，且两个驱动信号的等效占空比不等于50％，再配合反相整形模块对其中一个驱动信号的反相输出，最终得到两个错相180
°
且占空比小于50％或大于50％的驱动信号，整体为基于分立元器件的电路结构，所需的元器件较少，对应功耗低、占用面积小；其
次，第一充放电模块可以包括快速充电缓慢放电单元和缓慢充电快速放电单元中的一个，第二充放电模块可以包括快速充电缓慢放电单元和缓慢充电快速放电单元中的另一个，通过自由组合设计，可以自由选择最终得到驱动信号的占空比；再次，在快速充电缓慢放电单元和缓慢充电快速放电单元中，通过元器件的参数调节，可有效调节对应驱动信号的时延，能进一步灵活地调节驱动信号的占空比。
[0075]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。