[发明专利]自带动态电源的谐振驱动模块控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及开关电源的控制方法，特别涉及一种专为非共地的电力电子开 关驱动专用的低损耗谐振式驱动模块的控制方法。

背景技术

开关电源最重要的部位是电力电子开关，这是弱电控制强电的关键部位， 可以用代表强电开关的D极、S极和代表弱电驱动的G极来表达，见图1所示。 当栅极施加高电平驱动电压Ugs(一般不超过20伏)时段，见图1(C)中的 t₁至t₂、T₃至t₄、t₅至t₆时段，使电力电子开关强电受控，于是有ids表示电 力电子开关是导通(ON)的，而在没有驱动电压Ugs(无控制讯号)的时段， 见图1(C)中的时段t₁、T₂至t₃、t₄至t₅、t₆以后等，常开的电力电子是断路 (OFF)的。

电力电子开关的S极允许接地(零电位)称为共地控制，这时驱动电压Ugs 的联接比较简单，可以用并联的方法联接。但是，对于非共地的电力电子开关， 例如桥式或半桥式的上开关管，又例如BUCK、CUK拓扑中S极不共地的电力电 子开关的驱动就十分麻烦了。为了解决非共地的电力电子开关驱动问题，促进 电力电子技术的发展，大致有三种类型：变压器隔离方式、光耦隔离方式、悬 浮电容泵隔离方式，见图2所示。

图2所示的典型驱动方式中，成本最低，最广泛应用的是(a)变压器TR 隔离驱动拓扑。特别适应高频率小功率驱动方式；如果需扩大驱动电流，往往 习惯用NPN-PNP互补射随图腾柱方式，见图3所示。

图3中非共地悬浮电源V_on(一般为12伏至18V)，驱动电流流过限流电阻 Rg，消耗了驱动功率，称为驱动功耗电量ΔPg，用下式表达：

ΔPg＝Ci·U²gs·f

上式中显然可见：驱动损耗电量ΔPg，正比于频率f，正比于输入电容Ci， 尤其是还正比于驱动电压Ugs的平方。如何减小驱动损耗电量ΔPg？选择Ci小 的电力电子开关管，可能导致开关管饱和导通电阻Rds(ON)较高，导通损耗 也加大；减小频率可能导致电感磁芯加大加重；最有效积极的方法应关注降低 驱动电压Ugs。，由图4看出，驱动电压Ugs取决于电源V_on，在电力电子开关饱 和导通允许前提下，选用尽量低的电源V_on是有积极意义的。

发明内容

本发明目的在于提供一种自带动态电源的谐振驱动模块控制方法，既可解 决非共地电力电子开关的隔离式高频驱动方法，又区别于传统硬开关互补射随 图腾柱驱动方法的缺点。

本发明采用的技术方案为：把传统的硬开关驱动改进为谐振软开关驱动， 可用低于Ugs的动态电源V_on电容泵供电驱动电压Ugs。在非驱动时段，驱动电 压Ugs为-V_off负偏压，能够有效克服Ci的“米勒效应”，降解半桥或全桥直通 的危害；驱动时段的电源V_on电容泵，以及非驱动时段负偏压-V_off电容泵，均是 由隔离变压器次级绕组供电，即变压器既传递驱动频率f，也传递两个动态电 容泵电源+V_on和-V_off。

附图说明

图1是弱电G极控制强电D极和S极通断的电力电子开关示意图。

图2是非共地的电力电子开关隔离驱动的典型拓扑示意图。

图3为传统硬开关互补射随圈腾柱驱动拓扑示意图。

图4为自带动态电源的谐振驱动模块拓扑示意图。

图5为自带动态电源的谐振驱动模块控制方法示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。