[发明专利]一种驱动控制方法及其电路

说明书

本发明公开了一种驱动控制方法及其电路，通过将输入信号的上升沿调制成一个固定脉宽的正脉冲，并且在输入信号为持续高电平的状态下，以一定周期产生多个连续的正脉冲；将输入信号的下降沿调制成一个固定脉宽的负脉冲，并且在输入信号为持续低电平的状态下，以一定周期产生多个连续的负脉冲；以脉冲形式将能量与信号通过一个变压器传递到副边，并在副边设立储能电路、逻辑电路和驱动电路，通过逻辑电路解调原边信号，通过储能电路和驱动电路以增强驱动能力。本发明能达到隔离驱动的目的且具有保持功率开关器件持续导通的常开功能以及在关断时提供可靠的零电压或者负电压钳位功能。

技术领域

本发明涉及隔离驱动技术领域，尤其涉及一种驱动控制方法及其电路。

背景技术

开关电源相较于线性电源有着体积小、效率高、功率大等特点，被广泛应用在汽车、光伏、工控、医疗及手持设备等领域，随着技术的不断迭代，开关电源正向着高频化、高功率、小体积的方向发展，MOSFET、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等在较高频率下具有优越的性能，因而被用于开关电源中作为功率级的功率开关器件，众所周知，每一个功率开关器件都需要一个驱动电路，开关电源在不同的应用中有着不同的拓扑架构，功率开关器件在不同拓扑架构中的位置决定了驱动的方式，目前关于功率开关器件的驱动有两种方式，一种是非隔离直驱，另一种是隔离的浮地驱动。

现有的隔离驱动有三种，自举驱动、变压器隔离驱动和驱动电源并用驱动器，自举驱动是应用于桥式拓扑最理想的驱动方案，但受限于自身的隔离耐压，只能应用于常规场合，超过1kV的应用或者非桥式拓扑则无法直接使用，有一定的局限性；驱动电源并用驱动器的方案成本高、体积大，适用于大功率驱动且对体积和成本不敏感的场合；变压器隔离驱动是全场景适用且成本体积比较折中的一种方案，传统的变压器隔离驱动采用不对称半桥架构，原副边均放置有电容，由于在传递占空比信号的时候，变压器始终处于励磁和去磁状态，所以必须加大感量以减小励磁电流，从而降低损耗，带来的弊端就是体积偏大，另外，当传输的占空比过大或者发生突变时，副边电容电压不能突变导致输出端会出现持续高电平损坏功率开关管的问题。解决这个问题需要增加副边电容放电电路，进一步增加了成本和体积。

为了解决传统变压器隔离驱动在体积、成本及可靠性方面的问题，公开号为CN103280948A的中国发明专利中提出了一种脉冲调制磁隔离驱动电路，通过检测PWM信号进入上升沿时控制脉冲发生单元向隔离变压器的原边绕组输出正脉冲信号，并在检测到PWM信号进入下降沿时控制脉冲发生单元向隔离变压器的原边绕组输出负脉冲信号，然后通过解调电路将正负脉冲信号还原为与PWM信号一致的驱动信号，该专利利用正负窄脉冲传递信号，理论上不受占空比限制，同时减小了变压器的体积，对于体积和成本有比较大的优化。参考图1，是现有技术的脉冲磁隔离驱动技术电路示意图，该电路通过调制模块将PWM信号的上升沿调制成单个正脉冲，将下降沿调制成单个负脉冲，通过隔离变压器传递到副边，隔离变压器包含一个原边绕组和一个副边绕组，再通过解调模块还原PWM信号，由于只对PWM信号的上升沿和下降沿响应，因此当持续导通或者关断时，没有脉冲传递到副边，那么副边的开通和关断就难以维持且在低频起机工作状态下的驱动电压不足。图2为上述现有技术方案的具体实施方式，其主要原理为，将PWM信号分为两路，一路反向后直接驱动一个桥臂，另一路通过一个RC积分电路产生延时，输出一个与PWM信号有相位差的同样宽度的信号，反向后驱动另一个桥臂。该方案的核心是利用RC积分电路制造相位差。图3为上述现有技术方案的工作时序图，输入信号的上升沿和下降沿分别对应了单个正负窄脉冲，输出信号与PWM信号一致。

但同时存在以下局限性：

1、PWM信号调制为单个正负脉冲，而单个正向窄脉冲传递的能量有限，在被驱动的功率开关器件的寄生参数比较大时，会造成驱动电压不足，尤其在低频起机应用时更明显，因此应用频率受限；

2、PWM信号为持续高电平时，仅调制单个正向窄脉冲，由于没有驱动能量的补充，被驱动的功率开关器件Vgs会因为自身的消耗，逐渐降低，直到关闭，因此该方案不能实现持续导通，即占空比为1的控制；