一種大占空比磁隔離驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】一種大占空比磁隔離驅(qū)動(dòng)電路，包括：脈沖分解控制電路、原邊隔直電容、隔離驅(qū)動(dòng)變壓器、變壓器副邊自舉電容、自舉二極管、驅(qū)動(dòng)芯片和電阻。本實(shí)用新型利用脈沖分解、磁隔離傳輸、脈沖還原整形技術(shù)巧妙使磁隔離的占空比達(dá)到98％以上。本實(shí)用新型首先把占空比大于90％的信號(hào)分解為兩路占空比小于50％的信號(hào)，然后分別用兩個(gè)變壓器分時(shí)傳輸至變壓器副邊，再把傳輸至變壓器副邊的信號(hào)還原為大占空比信號(hào)，最后通過驅(qū)動(dòng)芯片把驅(qū)動(dòng)信號(hào)整形輸出。本實(shí)用新型解決了大占空比驅(qū)動(dòng)信號(hào)磁隔離傳輸問題，提高了驅(qū)動(dòng)電路的可靠性。
【專利說明】—種大占空比磁隔離驅(qū)動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于開關(guān)變換器功率開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)電路，屬于開關(guān)電源領(lǐng)域。【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)電源現(xiàn)在已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，其功率開關(guān)管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)。由于拓?fù)浔旧碓蚧虺鲇诎踩紤]需要將控制電路驅(qū)動(dòng)脈沖與功率開關(guān)管進(jìn)行隔離。
[0003]傳統(tǒng)的功率開關(guān)管磁隔離驅(qū)動(dòng)電路將驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)變壓器傳送到副邊，再經(jīng)過自舉二極管將變壓器傳送過來的驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)進(jìn)行電位提升，使得功率管的脈沖方波跟隨驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形，但是傳統(tǒng)的功率開關(guān)管磁隔離驅(qū)動(dòng)電路存在傳送驅(qū)動(dòng)脈沖占空比不能大于50%缺陷，當(dāng)占空比大于50%時(shí)，隔離傳送至變壓器副邊的脈沖波形發(fā)生嚴(yán)重畸變。改進(jìn)型的磁隔離驅(qū)動(dòng)電路通過增加變壓器副邊自舉電容使變壓器副邊波形得到有效改善，但對(duì)于占空比增大沒有改善。無論傳統(tǒng)和改進(jìn)型的功率開關(guān)磁隔離驅(qū)動(dòng)電路都是單路傳輸，無法使占空比得到質(zhì)的提高，當(dāng)占空比到達(dá)約90%時(shí)，輸出的驅(qū)動(dòng)脈沖嚴(yán)重失真?，F(xiàn)在急需研究一種傳送驅(qū)動(dòng)占空比能夠大于90%以上的磁隔離開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種大占空比磁隔離驅(qū)動(dòng)電路，解決現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)磁隔離驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)脈沖占空比大于90 %時(shí)，隔離變壓器副邊驅(qū)動(dòng)脈沖嚴(yán)重失真問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
[0006]一種大占空比磁隔離驅(qū)動(dòng)電路包括脈沖分解控制電路、隔離驅(qū)動(dòng)變壓器電路和驅(qū)動(dòng)脈沖還原整形電路；用于將大占空比驅(qū)動(dòng)脈沖分解為兩路驅(qū)動(dòng)脈沖的脈沖分解控制電路兩路輸出分別連接用于將脈沖分解控制電路分解的兩路驅(qū)動(dòng)脈沖隔離傳輸?shù)母綦x驅(qū)動(dòng)變壓器電路的兩路輸入，隔離驅(qū)動(dòng)變壓器電路輸出連接用于還原驅(qū)動(dòng)脈沖的驅(qū)動(dòng)脈沖還原整形電路，驅(qū)動(dòng)脈沖還原整形電路將脈沖還原輸出；
[0007]所述的脈沖分解電路包括電壓比較器U1、T觸發(fā)器U2、邏輯“與”門U3、U4、三極管Q1、Q2、Q3和Q4 ;誤差信號(hào)SI連接電壓比較器Ul的同相輸入，鋸齒波信號(hào)S2連接電壓比較器Ul的反相輸入，電壓比較器Ul的輸出連接T觸發(fā)器時(shí)鐘輸入端，T觸發(fā)器輸出端Q連接“與”門U3的一輸入端,T觸發(fā)器輸出端g連接“與”門U4的一輸入端，電壓比較器Ul的輸出同時(shí)連接“與”門U3和U4的另一輸入端；“與”門U3輸出連接三極管Ql、Q2基極，“與”門U4輸出連接三極管Q3、Q4基極，三極管Q1、Q3集電極連接電源Vc，三極管Q2、Q4發(fā)射極接地，三極管Ql發(fā)射極與三極管Q2集電極相連接為輸出端0UTA，三極管Q3發(fā)射極與三極管Q4集電極相連接為輸出端OUTB ；
[0008]所述的隔離驅(qū)動(dòng)變壓器電路包括原邊隔直電容Cl、C3、隔離驅(qū)動(dòng)變壓器Tl、T2、變壓器副邊自舉電容C2、C4和自舉二極管D2、D4 ;控制電路的兩路輸出分別與隔直電容Cl和C3的一端連接，Cl和C3的另一端分別連接隔離驅(qū)動(dòng)變壓器Tl和T2原邊繞組，隔離驅(qū)動(dòng)變壓器副邊連接到自舉電容C2和C4的一端，自舉二極管Dl陰極連接C2另一端，Dl陽極連接變壓器Tl和T2副邊，自舉二極管D3陰極連接C4另一端，D3陽極連接變壓器Tl和T2副邊；
[0009]所述的驅(qū)動(dòng)脈沖還原整形電路，包括驅(qū)動(dòng)芯片、電阻R1、電阻R2、電阻R3和MOS管SI ;驅(qū)動(dòng)芯片輸入端連接電阻Rl—端，驅(qū)動(dòng)芯片輸出端連接電阻R2 —端，電阻R2另一端連接至MOS管柵極，電阻R3并聯(lián)于Rl的另一端和R2另一端之間；
[0010]所述的隔離驅(qū)動(dòng)變壓器電路中兩路隔離驅(qū)動(dòng)變壓器原邊獨(dú)立、副邊“或”邏輯關(guān)系相連接。
[0011]所述的脈沖分解控制電路兩路輸出脈沖相位相差180度。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0013](I)本發(fā)明通過將大于90%的大占空比信號(hào)分解為兩路小于50%占空比信號(hào)進(jìn)行隔離傳輸，最后將磁隔離去脈沖占空比增大到98%，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，占空比得到顯著提聞。
[0014](2)本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中通過改變變壓器工作狀態(tài)的驅(qū)動(dòng)電路，讓變壓器工作在飽和狀態(tài)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)脈沖失控情況，本發(fā)明采用兩路隔離變壓器進(jìn)行傳輸?shù)姆绞?，使得?qū)動(dòng)脈沖可靠性增強(qiáng)，而且變壓器和電路參數(shù)設(shè)計(jì)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明大占空比磁隔尚驅(qū)動(dòng)電路原理圖；
[0016]圖2為本發(fā)明脈沖分解控制電路邏輯原理圖；
[0017]圖3為本發(fā)明大占空比磁隔離驅(qū)動(dòng)電路關(guān)鍵點(diǎn)波形。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明一種大占空比磁隔離驅(qū)動(dòng)電路，包括脈沖分解控制電路、隔離驅(qū)動(dòng)變壓器電路和驅(qū)動(dòng)脈沖還原整形電路；脈沖分解控制電路用于將大占空比驅(qū)動(dòng)脈沖分解為兩路驅(qū)動(dòng)脈沖；隔離驅(qū)動(dòng)變壓器電路用于將控制電路分解的兩路驅(qū)動(dòng)脈沖分時(shí)傳輸；驅(qū)動(dòng)脈沖還原整形電路用于還原驅(qū)動(dòng)脈沖并將其輸出，脈沖分解控制電路兩路輸出分別連接隔離驅(qū)動(dòng)變壓器電路的兩路輸入，隔離驅(qū)動(dòng)變壓器電路輸出連接驅(qū)動(dòng)脈沖還原整形電路，驅(qū)動(dòng)脈沖還原整形電路將脈沖還原輸出。
[0020]所述的脈沖分解電路包括電壓比較器U1、T觸發(fā)器U2、邏輯“與”門U3、U4、三極管Q1、Q2、Q3和Q4 ;誤差信號(hào)SI連接電壓比較器Ul的同相輸入，鋸齒波信號(hào)S2連接電壓比較器Ul的反相輸入，電壓比較器Ul的輸出連接T觸發(fā)器時(shí)鐘輸入端，T觸發(fā)器輸出端Q連接“與”門U3的一輸入端,T觸發(fā)器輸出端β連接“與”門U4的一輸入端，電壓比較器Ul的輸出同時(shí)連接“與”門U3和U4的另一輸入端；“與”門U3輸出連接三極管Ql、Q2基極，“與”門U4輸出連接三極管Q3、Q4基極，三極管Q1、Q3集電極連接電源Vc，三極管Q2、Q4發(fā)射極接地，三極管Ql發(fā)射極與三極管Q2集電極相連接為輸出端0UTA，三極管Q3發(fā)射極與三極管Q4集電極相連接為輸出端0UTB。
[0021]隔離驅(qū)動(dòng)變壓器電路包括原邊隔直電容Cl、C3、隔離驅(qū)動(dòng)變壓器Tl、T2、變壓器副邊自舉電容C2、C4和自舉二極管D2、D4 ;控制電路的兩路輸出分別與隔直電容Cl和C3的一端連接，Cl和C3的另一端分別連接變壓器Tl和T2原邊繞組，隔離驅(qū)動(dòng)變壓器副邊連接到自舉電容C2和C4的一端，自舉二極管Dl陰極連接C2另一端，Dl陽極連接隔離驅(qū)動(dòng)變壓器Tl和T2副邊，自舉二極管D3陰極連接C4另一端，D3陽極連接隔離驅(qū)動(dòng)變壓器Tl和T2副邊。
[0022]驅(qū)動(dòng)脈沖還原整形電路，包括驅(qū)動(dòng)芯片、電阻R1、電阻R2、電阻R3和MOS管SI ;驅(qū)動(dòng)芯片輸入端連接電阻Rl —端，驅(qū)動(dòng)芯片輸出端連接電阻R2 —端，電阻R2另一端連接至MOS管柵極，電阻R3并聯(lián)于Rl的另一端和R2另一端之間。
[0023]隔離驅(qū)動(dòng)變壓器電路中兩路隔離驅(qū)動(dòng)變壓器原邊獨(dú)立、副邊“或”邏輯關(guān)系相連接。
[0024]如圖3所示，對(duì)本發(fā)明的隔離驅(qū)動(dòng)電路原理圖進(jìn)行展開說明:
[0025](I)進(jìn)行脈沖分解，在脈沖分解控制電路中將誤差信號(hào)SI與鋸齒載波信號(hào)S2進(jìn)行比較產(chǎn)生S3驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)，S3驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)經(jīng)過T觸發(fā)器產(chǎn)生S4、S5信號(hào)，S3信號(hào)與S4、S5信號(hào)分別進(jìn)行“與”邏輯生成S6信號(hào)與S7信號(hào)，S6信號(hào)與S7信號(hào)經(jīng)過三極管信號(hào)放大電路輸出OUTA與OUTB信號(hào)。從波形可以看出S6、S7信號(hào)頻率為S3信號(hào)頻率一半，也就是說OUTA與OUTB信號(hào)頻率為S3信號(hào)頻率一半，這樣通過降頻的方式把占空比大于90%的S3信號(hào)分解為占空比小于50%的OUTA與OUTB信號(hào)，其中OUTA與OUTB信號(hào)兩路信號(hào)相位相差180度，脈沖寬度與誤差信號(hào)成正比，OUTA與OUTB信號(hào)輸出典型波形如圖3所示，在一個(gè)周期中A路輸出脈沖從t0時(shí)刻開始，B路輸出脈沖從tl時(shí)刻開始。
[0026](2)進(jìn)行脈沖傳輸，采用兩路傳統(tǒng)的隔離驅(qū)動(dòng)電路并聯(lián)工作，將占空比小于50%的A和B兩端輸出脈沖分別進(jìn)行傳輸。
[0027](3)進(jìn)行脈沖還原部分，采用“或”邏輯將兩路變壓器副邊脈沖進(jìn)行還原，脈沖還原電路通過“或”邏輯二極管D2和D4將變壓器副邊兩路相位相差180度信號(hào)還原為一路信號(hào),由于兩路信號(hào)相位相差180度，故還原后信號(hào)占空比可以很大，理論可達(dá)到100%。
[0028](4)進(jìn)行脈沖整形輸出，采用典型驅(qū)動(dòng)芯片將還原后的驅(qū)動(dòng)脈沖整形輸出。具體連接為驅(qū)動(dòng)芯片信號(hào)輸入端連接電阻Rl，驅(qū)動(dòng)芯片輸出端連接電阻R2 —端，電阻R2另一端連接至MOS管柵極。
[0029]當(dāng)脈沖分解控制電路A輸出驅(qū)動(dòng)脈沖為高電平時(shí)，經(jīng)過隔直電容Cl和隔離驅(qū)動(dòng)變壓器Tl原邊繞組將能量傳送到隔離驅(qū)動(dòng)變壓器Tl副邊。隔離驅(qū)動(dòng)變壓器Tl副邊能量通過自舉電容C2和二極管D2將驅(qū)動(dòng)脈沖傳到驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)芯片接受到輸入脈沖后整形輸出，此時(shí)開關(guān)SI柵極電壓與控制芯片A輸出脈沖同相位。此時(shí)，控制芯片B輸出為低電平，隔離驅(qū)動(dòng)變壓器T2不進(jìn)行脈沖傳輸。
[0030]當(dāng)控制芯片B輸出驅(qū)動(dòng)脈沖為高電平時(shí)，經(jīng)過隔直電容C3和隔離驅(qū)動(dòng)變壓器T2原邊繞組將能量傳送到隔離驅(qū)動(dòng)變壓器T2副邊。隔離驅(qū)動(dòng)變壓器T2副邊能量通過自舉電容C4和二極管D4將驅(qū)動(dòng)脈沖傳到驅(qū)動(dòng)芯片，驅(qū)動(dòng)芯片接受到輸入脈沖后整形輸出，此時(shí)開關(guān)SI柵極電壓與控制芯片B輸出脈沖同相位。如圖2所示，此時(shí)控制芯片A輸出為低電平，變壓器Tl不進(jìn)行脈沖傳輸。
[0031]本發(fā)明電路變壓器傳輸脈沖為開關(guān)管驅(qū)動(dòng)脈沖頻率的一半，此電路更適合應(yīng)用于高頻化開關(guān)電源中。[0032]本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種大占空比磁隔離驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于包括脈沖分解控制電路、隔離驅(qū)動(dòng)變壓器電路和驅(qū)動(dòng)脈沖還原整形電路；用于分解驅(qū)動(dòng)脈沖的脈沖分解控制電路兩路輸出分別連接用于驅(qū)動(dòng)脈沖隔離傳輸?shù)母綦x驅(qū)動(dòng)變壓器電路的兩路輸入，隔離驅(qū)動(dòng)變壓器電路輸出連接用于還原驅(qū)動(dòng)脈沖的驅(qū)動(dòng)脈沖還原整形電路，驅(qū)動(dòng)脈沖還原整形電路將脈沖還原輸出； 所述的脈沖分解電路包括電壓比較器U1、T觸發(fā)器U2、邏輯“與”門U3、U4、三極管Q1、Q2、Q3和Q4 ;誤差信號(hào)SI連接電壓比較器Ul的同相輸入，鋸齒波信號(hào)S2連接電壓比較器Ul的反相輸入，電壓比較器Ul的輸出連接T觸發(fā)器時(shí)鐘輸入端，T觸發(fā)器輸出端Q連接“與”門U3的一輸入端，T觸發(fā)器輸出端連接“與”門U4的一輸入端，電壓比較器Ul的輸出同時(shí)連接“與”門U3和U4的另一輸入端；“與”門U3輸出連接三極管Q1、Q2基極，“與”門U4輸出連接三極管Q3、Q4基極，三極管Q1、Q3集電極連接電源Vc，三極管Q2、Q4發(fā)射極接地，三極管Ql發(fā)射極與三極管Q2集電極相連接為輸出端OUTA，三極管Q3發(fā)射極與三極管Q4集電極相連接為輸出端OUTB ； 所述的隔離驅(qū)動(dòng)變壓器電路包括原邊隔直電容Cl、C3、隔離驅(qū)動(dòng)變壓器Tl、T2、變壓器副邊自舉電容C2、C4和自舉二極管D2、D4 ;控制電路的兩路輸出分別與隔直電容Cl和C3的一端連接，Cl和C3的另一端分別連接隔離驅(qū)動(dòng)變壓器Tl和T2原邊繞組，隔離驅(qū)動(dòng)變壓器副邊連接到自舉電容C2和C4的一端，自舉二極管Dl陰極連接C2另一端，Dl陽極連接變壓器Tl和T2副邊，自舉二極管D3陰極連接C4另一端，D3陽極連接變壓器Tl和T2副邊； 所述的驅(qū)動(dòng)脈沖還原整形電路，包括驅(qū)動(dòng)芯片、電阻R1、電阻R2、電阻R3和MOS管SI ；驅(qū)動(dòng)芯片輸入端連接電阻Rl —端，驅(qū)動(dòng)芯片輸出端連接電阻R2 —端，電阻R2另一端連接至MOS管柵極，電阻R3并聯(lián)于Rl的另一端和R2另一端之間；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大占空比磁隔離驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述的隔離驅(qū)動(dòng)變壓器電路中兩路隔離驅(qū)動(dòng)變壓器原邊獨(dú)立、副邊“或”邏輯關(guān)系相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大占空比磁隔離驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述的脈沖分解控制電路兩路輸出脈沖相位相差180度。
【文檔編號(hào)】H02M1/08GK203445775SQ201320529616
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月28日
【發(fā)明者】張國帥, 鄭巖, 雷衛(wèi)軍 申請(qǐng)人:北京衛(wèi)星制造廠