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一种驱动电路的制作方法

2022-04-30 17:46:20 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及隔离驱动技术领域,尤其涉及一种驱动电路。


背景技术:

2.随着科技的发展,功率半导体器件被广泛应用到各行各业中,众所周知,每一个功率半导体器件都需要一个驱动来控制其导通与关断,而功率半导体在实际应用中会有对地与浮地两种形式,在对地应用中,采用非隔离图腾柱驱动即可,而在浮地应用中需要采用特殊的驱动方式,传统的浮地驱动有三种,自举驱动、变压器隔离驱动和驱动电源外加驱动器,这几种驱动方式是行业比较成熟的技术,但各自存在着不同的优缺点,自举驱动受限于半导体制造工艺而不能满足高隔离耐压,传统变压器驱动体积大,驱动电源外加驱动器的方案成本高等等。
3.为了解决传统变压器隔离驱动在耐压、成本及体积方面的问题,公开号为cn113193735a的中国发明专利中提出了一种驱动控制方法及其电路,通过将输入pwm信号调制为脉冲信号,减小变压器励磁时间,从而达到减小变压器体积继而减小驱动电路体积的目的,同时对驱动的占空比和频率提升也比较明显。其一种实施例参考附图1,工作原理简述为,当正向脉冲电压传递到变压器副边绕组时,通过二极管d1将能量存储在电容c1中,标记为储能电压a,同时二极管d2和开关管s1导通,信号还原点b的电压上升到副边绕组电压减去二极管d2管压降,最高不超过稳压管z2的稳压值,此时开关管s3开始导通,电容c1通过开关管s3向被驱动功率半导体器件提供驱动电压;当负向脉冲电压传递到变压器的副边绕组时,开关管s2和二极管d3导通,信号还原点b的电压下降到负向的值,最低不超过稳压管z1的稳压值,此时开关管s4导通,将被驱动功率半导体器件的驱动电压拉低到副边地,由于信号还原点b的电压为负压,开关管s4为p沟道mos管,因此,开关管s4可以可靠导通,防止串扰的影响。
4.但同时存在以下局限性:
5.1、误开通和误关断的问题,参考附图2,边沿调制电路产生脉冲电压,通过变压器传递到副边绕组的调制信号在实际应用中受到寄生参数以及变压器去磁电流的影响,在正向脉冲或者负向脉冲结束时会产生过冲或者欠冲,附图1中的技术方案,正常情况下,调制信号为正向脉冲电压时,为开通信号,驱动电压c理应保持高电平,但当调制信号的正向脉冲电压结束时产生的负向电压达到副边电路的关断阈值,即开关管s2的开通阈值加上二极管d3的导通压降v
th2
v
d3
时,开关管s2和二极管d3导通,信号还原点b的电压下降,被驱动功率半导体器件的驱动电压c随之下降,由于该负压持续时间较短,因此不会完全关断,会造成驱动电压c跌落;同理,调制信号为负向脉冲电压时,为关断信号,驱动电压c理应保持低电平,但当调制信号上的负向脉冲电压结束时产生的正向电压达到副边电路的开通阈值,即开关管s1的开通阈值加上二极管d2的导通压降v
th1
v
d2
时,被驱动功率半导体器件的驱动电压c会出现抬升,造成误开通;
6.2、驱动电压低于设定值的问题,参考附图1,该方案通过控制开关管s3的导通与关
断,从而控制电容c1向被驱动功率半导体器件提供驱动电压c,开关管s3为n沟道mos管,驱动电压vgs_3为信号还原点b电压减去驱动电压c,即vgs_3=vb-vc。参考附图3,供电电压为vcc时,边沿调制电路产生的脉冲电压幅值为vcc,在变压器的匝数比为1:1时,调制信号的电压幅值同为vcc。当调制信号的第一个正向脉冲电压到来时,为开通信号,此时储能电压a和信号还原点b的电压均约等于vcc,开关管s3开始导通,电容c1通过开关管s3向被驱动功率半导体器件提供驱动电压,驱动电压c开始上升,由于开关管s3的驱动电压vgs_3=vb-vc,信号还原点b的电压vb=vcc不变,驱动电压c的电压vc上升,因此,开关管s3的驱动电压vgs_3会随着驱动电压c的上升而下降,当开关管s3的驱动电压降低到其开通阈值vth3时,即vgs_3=vth3,开关管s3关断,此时驱动电压c的电压为vcc-vth3,那么受到开关管s3的导通阈值vth3的影响,驱动电压c比vcc低vth3。


技术实现要素:

7.有鉴于此,本发明旨在克服上述现有技术中至少一种缺陷,提供一种驱动电路,能达到隔离信号解调的目的,同时解决误开通与误关断以及驱动电压低于设定值的问题。
8.为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:
9.一方面,提供一种驱动电路,包括:边沿调制电路、隔离变压器、储能电路、解调电路和开关控制电路;边沿调制电路的第一输入端用于接电压vcc,边沿调制电路的第二输入端用于接pwm信号,边沿调制电路地端接地gnd,边沿调制电路的第一输出端接隔离变压器原边绕组的同名端,边沿调制电路的第二输出端接隔离变压器原边绕组的异名端;隔离变压器副边绕组的同名端分别与储能电路的输入端、解调电路的输入端连接;储能电路的输出端与开关控制电路的第一输入端连接;解调电路的输出端与开关控制电路的第二输入端连接;开关控制电路的输出端作为驱动电路的输出端口用于与被驱动功率半导体器件的栅极连接;隔离变压器副边绕组的异名端同时连接到储能电路的地端、解调电路的地端和开关控制电路的地端,并作为驱动电路的输出地sgnd用于与被驱动功率半导体器件的源极连接;解调电路包括:二极管d2、二极管d3、稳压管z3、稳压管z4、开关管s1、开关管s2、电阻r1和稳压单元;二极管d2的阳极、二极管d3的阴极共同连接作为解调电路的输入端与隔离变压器副边绕组的同名端连接;二极管d2的阴极与开关管s1的源极连接;开关管s1的栅极与稳压管z4的阴极连接;二极管d3的阳极与开关管s2的源极连接;开关管s2的栅极与稳压管z3的阳极连接,漏极与电阻r1的一端连接;电阻r1的另一端、开关管s1的漏极与稳压单元的第一端共同连接,并作为解调电路的输出端与开关控制电路的第二输入端连接;稳压管z3的阴极、稳压管z4的阳极、稳压单元的第二端共同连接作为解调电路的地端与隔离变压器副边绕组的异名端连接和用于与被驱动功率半导体器件的源极连接。
10.优选地,解调电路还包括调整单元,调整单元包括二极管d4、稳压管z5和电容c2;二极管d4的阴极与电容c2的一端连接,作为调整单元的第一端与电阻r1的另一端、开关管s1的漏极连接;二极管d4的阳极与稳压管z5的阳极连接;稳压管z5的阴极与电容c2的另一端连接,作为调整单元的第二端与稳压单元的第一端连接;电阻r1的另一端、开关管s1的漏极通过调整单元与稳压单元的第一端连接。
11.优选地,稳压单元包括反向串联的稳压管z1和稳压管z2,或者,反向串联的二极管d5和稳压管z1。
12.优选地,稳压单元包括反向串联的稳压管z1和稳压管z2,稳压单元的第一端为稳压管z1的阳极,第二端为稳压管z2的阳极,稳压管z1的阴极和稳压管z2的阴极连接,或者,稳压单元的第一端为稳压管z2的阴极,第二端为稳压管z1的阴极,稳压管z1的阳极和稳压管z2的阳极连接。
13.优选地,稳压单元包括反向串联的二极管d5和稳压管z1,稳压单元的第一端为二极管d5的阴极,第二端为稳压管z1的阴极,二极管d5的阳极和稳压管z1的阳极连接。
14.优选地,储能电路包括二极管d1和电容c1;二极管d1的阳极作为储能电路的输入端与隔离变压器副边绕组的同名端连接,二极管d1的阴极与电容c1的一端共同连接,并作为储能电路的输出端与开关控制电路的第一输入端连接,电容c1的另一端作为储能电路的地端与隔离变压器副边绕组的异名端连接和用于与被驱动功率半导体器件的源极连接。
15.优选地,开关控制电路包括开关管s3和开关管s4,开关管s3的漏极作为开关控制电路的第一输入端与储能电路的输出端连接;开关管s3的源极与开关管s4的源极连接并作为开关控制电路的输出端用于与被驱动功率半导体器件的栅极连接;开关管s3的栅极与开关管s4的栅极连接,并作为开关控制电路的第二输入端与解调电路的输出端连接;开关管s4的漏极作为开关控制电路的地端与隔离变压器副边绕组的异名端连接和用于与被驱动功率半导体器件的源极连接。
16.另一方面,提供一种驱动电路,包括:边沿调制电路、隔离变压器、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、稳压管z1、稳压管z2、稳压管z3、稳压管z4、开关管s1、开关管s2、开关管s3、开关管s4、电阻r1、电容c1;边沿调制电路的第一输入端用于接电压vcc,边沿调制电路的第二输入端用于接pwm信号,边沿调制电路地端接地gnd,边沿调制电路的第一输出端接隔离变压器原边绕组的同名端,边沿调制电路的第二输出端接隔离变压器原边绕组的异名端;二极管d1的阳极、二极管d2的阳极、二极管d3的阴极、隔离变压器副边绕组的同名端共同连接;二极管d2的阴极与开关管s1的源极连接;开关管s1的栅极与稳压管z4的阴极连接;二极管d3的阳极与开关管s2的源极连接;开关管s2的栅极与稳压管z3的阳极连接,漏极与电阻r1的一端连接;电阻r1的另一端、开关管s1的漏极、二极管d4的阴极、电容c2的一端共同连接;二极管d4的阳极与稳压管z5的阳极连接;稳压管z5的阴极、电容c2的另一端、开关管s3的栅极、开关管s4的栅极、稳压管z2的阴极共同连接;二极管d1的阴极、电容c1的一端、开关管s3的漏极共同连接;开关管s3的源极、开关管s4的源极连接作为驱动电路的输出端用于与被驱动功率半导体器件的栅极连接;隔离变压器副边绕组的异名端、稳压管z3的阴极、稳压管z4的阳极、电容c1的另一端、稳压管z1的阴极、开关管s4的漏极共同连接,并作为驱动电路的输出地sgnd用于与被驱动功率半导体器件的源极连接。
17.本发明的工作原理将在具体实施方式进行详细分析,本发明对比现有技术具有如下有益效果:
18.1)通过增加副边解调电路开通和关断阈值,从而提高电路的抗干扰能力,防止误开通与误关断;
19.2)通过提高副边解调电路的电压,从而消除开关管导通阈值对输出驱动电压的影响,使得驱动输出电压达到设定值,解决驱动电压比设定电压低的问题。
附图说明
20.图1是现有驱动技术电路示意图;
21.图2是现有驱动技术抗干扰波形示意图;
22.图3是现有驱动技术信号电压与驱动输出电压波形示意图;
23.图4是本发明第一实施例所述驱动电路的具体电路图;
24.图5是本发明第一实施例的抗干扰波形示意图;
25.图6是本发明第二实施例所述驱动电路的具体电路图;
26.图7是本发明第二实施例的信号电压与驱动输出电压波形示意图;
27.图8是本发明第三实施例所述驱动电路的具体电路图。
28.附图标记:100-边沿调制电路,200-隔离变压器,300-储能电路,400-解调电路,500-开关控制电路。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行详细说明,附图仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制;为了更好说明本实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对于本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。为了更好的理解本发明的驱动电路设计,现结合附图对本发明的具体实施例进行详细的说明。
30.第一实施例
31.参考附图1,由于现有技术的方案中当变压器副边绕组vs上的正电压达到二极管d2导通压降时,二极管d2导通,开始给开关管s1的源极-栅极充电,开关管s1为p沟道mos管,因此当源极-栅极电压达到开关管s1的导通阈值v
th1
时,开关管s1导通,二极管d2和开关管s1导通后,判定为开通信号,即只要副边绕组vs上的正电压超过vth1 vd2,即为导通,同理,只要副边绕组vs上的负电压超过vth2 vd3,即为关断,显然这个电压在一些恶劣的应用条件下,比较容易受到干扰从而产生误开通和误关断。
32.参考附图4,为本发明一种驱动电路的具体电路图,为了解决上述问题,在本实施例中,提供一种驱动电路,包括:边沿调制电路100、隔离变压器200、储能电路300、解调电路400和开关控制电路500;边沿调制电路100的第一输入端用于接电压vcc,边沿调制电路100的第二输入端用于接pwm信号,边沿调制电路100地端接地gnd,边沿调制电路100的第一输出端接隔离变压器200原边绕组vp的同名端,边沿调制电路100的第二输出端接隔离变压器200原边绕组vp的异名端;隔离变压器200副边绕组vs的同名端分别与储能电路300的输入端、解调电路400的输入端连接;储能电路300的输出端与开关控制电路500的第一输入端连接;解调电路400的输出端与开关控制电路500的第二输入端连接;开关控制电路500的输出端作为驱动电路的输出端口用于与被驱动功率半导体器件的栅极连接;隔离变压器200副边绕组vs的异名端同时连接到储能电路300的地端、解调电路400的地端和开关控制电路500的地端,并作为驱动电路的输出地sgnd用于与被驱动功率半导体器件的源极连接;解调电路400包括:二极管d2、二极管d3、稳压管z3、稳压管z4、开关管s1、开关管s2、电阻r1和稳压单元;二极管d2的阳极、二极管d3的阴极共同连接作为解调电路400的输入端与隔离变压
器200副边绕组vs的同名端连接;二极管d2的阴极与开关管s1的源极连接;开关管s1的栅极与稳压管z4的阴极连接;二极管d3的阳极与开关管s2的源极连接;开关管s2的栅极与稳压管z3的阳极连接,漏极与电阻r1的一端连接;电阻r1的另一端、开关管s1的漏极与稳压单元的第一端共同连接,并作为解调电路400的输出端与开关控制电路500的第二输入端连接;稳压管z3的阴极、稳压管z4的阳极、稳压单元的第二端共同连接作为解调电路400的地端与隔离变压器200副边绕组vs的异名端连接和用于与被驱动功率半导体器件的源极连接。
33.作为稳压单元的一个具体实施方式,稳压单元包括反向串联的稳压管z1和稳压管z2,稳压单元的第一端为稳压管z1的阳极,第二端为稳压管z2的阳极,稳压管z1的阴极和稳压管z2的阴极连接。
34.作为储能电路300的一个具体实施方式,储能电路300包括二极管d1和电容c1;二极管d1的阳极作为储能电路300的输入端与隔离变压器200副边绕组vs的同名端连接,二极管d1的阴极与电容c1的一端共同连接,并作为储能电路300的输出端与开关控制电路500的第一输入端连接,电容c1的另一端作为储能电路300的地端与隔离变压器200副边绕组vs的异名端连接和用于与被驱动功率半导体器件的源极连接。
35.作为开关控制电路500的一个具体实施方式,开关控制电路500包括开关管s3和开关管s4,开关管s3的漏极作为开关控制电路500的第一输入端与储能电路300的输出端连接;开关管s3的源极与开关管s4的源极连接并作为开关控制电路500的输出端用于与被驱动功率半导体器件的栅极连接;开关管s3的栅极与开关管s4的栅极连接,并作为开关控制电路500的第二输入端与解调电路400的输出端连接;开关管s4的漏极作为驱动电路的地端与隔离变压器200副边绕组vs的异名端连接和用于与被驱动功率半导体器件的源极连接。
36.具体的,开关管s1和开关管s4为p沟道mos管,开关管s2和开关管s3为n沟道mos管。
37.本实施例所述驱动电路的具体工作原理为:将变压器副边绕组vs上的正电压调制信号解调为开通信号,打开被驱动的mos管,并将其能量存储在电容c1上,将变压器副边绕组vs上的负电压调制信号解调为关断信号,从而关断被驱动的mos管,通过电路的优化,可以解决现有技术因寄生参数导致的误开通和误关断的问题,本实施例通过在开关管s1的栅极增加稳压管z4以及在开关管s2的栅极增加稳压管z3,来提高电路导通和关断的电压阈值,从而提高整体电路的抗干扰性。
38.下面结合附图5对本实施例的具体工作过程描述如下:
39.在t0时刻,正常的正电压的调制信号到来,即副边绕组vs的同名端为高电平,此时二极管d3截止,二极管d1导通,给电容c1充电,由于副边绕组vs的正向调制信号的电压幅值大于vth1 vd2 vz4,判定为开通信号,因此信号还原点b保持高电平,即开通状态;
40.在t1时刻,正电压调制信号结束,副边绕组vs上的电压降低为零,此时信号还原点b的电压继续保持高电平;
41.在t2时刻,受到寄生参数的影响,副边绕组vs上的电压在降低为零之后,出现负向的干扰电压,当干扰电压的幅值超过vth2 vd3,现有技术会判定为关断信号,如图5虚线部分波形,信号还原点b的电压出现跌落,从而导致驱动电压c出现跌落,出现误关断,而本发明提高关断的电压阈值至vth2 vd3 vz3,因此在正向脉冲电压结束所产生的的负向干扰电压在vth2 vd3 vz3以内,均不会对驱动电路造成任何影响,可以增强抗干扰性,削弱干扰电压的影响,从而消除误关断;
42.在t3时刻,正常的负电压的调制信号到来,即副边绕组vs的异名端为高电平,此时二极管d1和二极管d2反向截止,由于副边绕组vs的负向调制信号的电压幅值大于vth2 vd3 vz3,判定为关断信号,因此信号还原点b的电压开始下降;
43.在t4时刻,负电压调制信号结束,副边绕组vs上的电压降低为零,此时信号还原点b的电压约为-vz1;
44.在t5时刻,受到寄生参数的影响,副边绕组vs上的电压在降低为零之后,出现正向的干扰电压,当干扰电压的幅值超过vth1 vd2,现有技术会判定为开通信号,如图5虚线部分波形,信号还原点b的电压出现抬升,从而导致驱动电压c出现抬升,出现误导通,而本发明提高关断的电压阈值至vth1 vd2 vz4,因此在负向脉冲电压结束所产生的的正向干扰电压在vth1 vd2 vz4以内,均不会对驱动电路造成任何影响,可以增强抗干扰性,削弱干扰电压的影响,从而消除误导通。
45.第二实施例
46.参考附图1,由于现有技术中的方案的信号还原点b的电压和电容c1的电压均来自副边绕组vs,因此,当副边绕组vs为正向电压的调制信号时,信号还原点b的电压开始上升,当其电压超过开关管s3的导通阈值vth3时,开关管s3导通,驱动电压c开始上升,信号还原点b的电压最终会和电容c1的电压a基本相等,那么当驱动电压上升时,开关管s3的驱动电压vgs_3=v
b-vc逐渐下降,当开关管s3的驱动电压降低到导通阈值vth3时,开关管s3关断,此时驱动电压c的电压为v
a-vth3,那么由于开关管s3的导通阈值vth3的存在,会使得驱动电压c始终比设定值小。
47.为解决上述问题,本实施例提供一种驱动电路,与第一实施例不同的是,在本实施例中,解调电路400还包括调整单元,调整单元包括二极管d4、稳压管z5和电容c2;二极管d4的阴极与电容c2的一端连接,作为调整单元的第一端与电阻r1的另一端、开关管s1的漏极连接;二极管d4的阳极与稳压管z5的阳极连接;稳压管z5的阴极与电容c2的另一端连接,作为调整单元的第二端与稳压单元的第一端连接;电阻r1的另一端、开关管s1的漏极通过调整单元与稳压单元的第一端连接。
48.在本实施例中,稳压单元包括反向串联的稳压管z1和稳压管z2,稳压单元的第一端为稳压管z2的阴极,第二端为稳压管z1的阴极,稳压管z1的阳极和稳压管z2的阳极连接。
49.具体的,参考附图6,为本实施例所述驱动电路的具体电路图,包括边沿调制电路100、隔离变压器200、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、稳压管z1、稳压管z2、稳压管z3、稳压管z4、稳压管z5、开关管s1、开关管s2、开关管s3、开关管s4、电阻r1、电容c1、电容c2。所述开关管s1和开关管s4为p沟道mos管,所述开关管s2和开关管s3为n沟道mos管。边沿调制电路100的第一输入端接电压vcc,边沿调制电路100的第二输入端接pwm信号,边沿调制电路100地端接地gnd,边沿调制电路100的第一输出端接隔离变压器200原边绕组vp的同名端,边沿调制电路100的第二输出端接隔离变压器200原边绕组的异名端;隔离变压器200副边绕组vs的同名端同时与二极管d1的阳极、二极管d2的阳极和二极管d3的阴极相连;二极管d1的阴极同时连接电容c1的一端和开关管s3的漏极,二极管d2的阴极连接开关管s1的源极,开关管s1的栅极连接稳压管z4的阴极,二极管d3的阳极连接开关管s2的源极,开关管s2的栅极连接稳压管z3的阳极,开关管s2的漏极连接电阻r1的一端,电阻r1的另一端同时连接开关管s1的漏极、电容c2的一端和二极管d4的阴极,二极管d4的阳极连接稳压管z5的
阳极,稳压管z5的阴极同时连接电容c2的另一端、稳压管z2的阴极、开关管s3的栅极和开关管s4的栅极,开关管s3的源极连接开关管s4的源极作为驱动电路的输出端,连接被驱动功率半导体器件的栅极,稳压管z2的阳极连接稳压管z1的阳极,稳压管z1的阴极同时连接开关管s4的漏极、电容c1的另一端、稳压管z3的阴极、稳压管z4的阳极、隔离变压器200副边绕组vs的异名端,作为驱动电路的地sgnd连接被驱动功率半导体器件的源极。
50.相比于现有技术,参考附图6,本实施例所述驱动电路通过在信号还原点b的回路中增加一个电容c2,用来存储副边绕组vs为负向电压的脉冲调制信号时的电压,并用稳压管z5来限制该电压的幅值,一般vz5>vth3,这样一来,在信号关断时,电容c2上的电压为vz5,而在开通时,信号还原点b的电压为电容c2的电压加上副边绕组vs的电压,即vcc vz5,为了防止开通时稳压管z5正向导通,信号通过稳压管z5而不通过电容c2,对信号还原产生影响,在稳压管z5上串联一个二极管d4,使得稳压管z5的回路只能反向导通,正向截止,由于信号还原点b的电压被抬高了vz5,而vz5>vth3,那么驱动输出电压c的电压可以与电容c1的电压a相等,达到设定值。本实施例包含具体第一实施例所实现的功能及有益效果,同时通过电路优化,解决了现有技术由于开关管s3的导通阈值vth3导致的驱动电压低于设定值的问题。
51.下面结合附图7对本发明第二实施例的具体工作过程描述如下:
52.在t0时刻,正常的负电压的调制信号到来,即副边绕组vs的异名端为高电平,此时二极管d1和二极管d2反向截止,由于副边绕组vs的负向调制信号的电压幅值大于vth2 vd3 vz3,判定为关断信号,二极管d3和开关管s2导通,副边绕组电压vs通过电容c2、电阻r1、开关管s2和二极管d3构成的回路给开关管s4的栅极-漏极反向充电,因此信号还原点b的电压开始下降,继而带动开关管s3的驱动电压vgs_3和驱动电压c的下降,而此时电容c2上的电压开始上升;
53.在t1时刻,负电压的调制信号结束,副边绕组vs上的电压降低为零,而此时信号还原点b的电压下降到最低值,由于稳压管z1的作用,信号还原点b的电压最终约为-vz1左右,在驱动电压c降低到零以后,开关管s3的驱动电压同样降低至-vz1左右,而电容c2上的电压在稳压管z5的作用下,最终约为vz5左右,此时p沟道开关管s4导通,同时n沟道开关管s3关断,终止对功率半导体器件的栅极的能量传递并将功率半导体器件的栅极连接至副边的地sgnd以关断被驱动的功率半导体器件,由于p沟道开关管s4的栅极-漏极电压为负向,因此开关管s4可以持续保持完全开通,被驱动的功率半导体器件可以可靠的关断;
54.在t1至t2时间段,由于持续的负向电压的调制信号,信号还原点b、开关管s3的驱动电压vgs_3均维持在-vz1左右,驱动电压c被开关管s4持续拉低,保持零电压,保证可靠关断,电容c2上的电压维持在vz5左右,由于p沟道开关管s4的栅极-漏极电压为持续的负向电压,因此开关管s4可以持续保持完全开通,被驱动的功率半导体器件可以保持持续可靠的关断;
55.在t2至t3时间段,正常的正电压的调制信号到来,即副边绕组vs的同名端为高电平,此时二极管d3截止,二极管d1导通,给电容c1充电,由于副边绕组vs的正向调制信号的电压幅值大于vth1 vd2 vz4,判定为开通信号,副边绕组电压通过二极管d2、开关管s1、电容c2构成的回路给开关管s4的栅极-漏极充电,因此信号还原点b开始上升,继而带动开关管s3的驱动电压vgs_3和驱动电压c的上升,由于电容c2串联在回路中且在上一过程电容c2
上的电压被限制在稳压管z5的稳压值下,因此,信号还原点的电压为副边绕组vs电压加上电容c2上的电压,即vcc vz5,此时p沟道开关管s4关断,同时n沟道开关管s3导通,并将持续导通,将电容c1存储的能量传递给被驱动的功率半导体器件以打开被驱动的功率半导体器件,由于信号还原点b的电压被抬高了vz5,而vz5>vth3,那么驱动输出电压c的电压可以与电容c1的电压a相等,达到设定值。
56.在t3至t4时间段,由于持续的正向电压的调制信号,信号还原点b保持持续高电平,电容c1持续充电,由于能量的不断传递,驱动电压c也将保持持续高电平,被驱动的功率半导体器件可以保持持续可靠的开通。
57.第三实施例
58.与第二实施例不同的是,参考图8,图8为本实施例所述驱动电路的具体电路图,在本实施例中,稳压单元包括反向串联的二极管d5和稳压管z1,稳压单元的第一端为二极管d5的阴极,第二端为稳压管z1的阴极,二极管d5的阳极和稳压管z1的阳极连接。
59.具体的,开关控制电路500包括边沿调制电路100、隔离变压器200、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、二极管d5、稳压管z1、稳压管z3、稳压管z4、稳压管z5、开关管s1、开关管s2、开关管s3、开关管s4、电阻r1、电容c1、电容c2。所述开关管s1和开关管s4为p沟道mos管,所述开关管s2和开关管s3为n沟道mos管。边沿调制电路100的第一输入端接电压vcc,边沿调制电路100的第二输入端接pwm信号,边沿调制电路100地端接地gnd,边沿调制电路100的第一输出端接隔离变压器200原边绕组vp的同名端,边沿调制电路100的第二输出端接隔离变压器200原边绕组的异名端;隔离变压器200副边绕组vs的同名端同时与二极管d1的阳极、二极管d2的阳极和二极管d3的阴极相连;二极管d1的阴极同时连接电容c1的一端和开关管s3的漏极,二极管d2的阴极连接开关管s1的源极,开关管s1的栅极连接稳压管z4的阴极,二极管d3的阳极连接开关管s2的源极,开关管s2的栅极连接稳压管z3的阳极,开关管s2的漏极连接电阻r1的一端,电阻r1的另一端同时连接开关管s1的漏极、电容c2的一端和二极管d4的阴极,二极管d4的阳极连接稳压管z5的阳极,稳压管z5的阴极同时连接电容c2的另一端、二极管d5的阴极、开关管s3的栅极和开关管s4的栅极,开关管s3的源极连接开关管s4的源极作为驱动电压的输出端,连接被驱动功率半导体器件的栅极,二极管d5的阳极连接稳压管z1的阳极,稳压管z1的阴极同时连接开关管s4的漏极、电容c1的另一端、稳压管z3的阴极、稳压管z4的阳极、隔离变压器200副边绕组vs的异名端,作为变压器副边的地sgnd连接被驱动功率半导体器件的源极。
60.具体的,本实施例的工作原理为:当隔离变压器200向副边传递负向脉冲时,即副边绕组vs的异名端为高电平,此时二极管d1和二极管d2反向截止,在副边绕组vs异名端电压超过稳压管z3的稳压值,例如3.3v,二极管d3和开关管s2导通,副边绕组电压通过电容c2、电阻r1、开关管s2和二极管d3构成的回路给开关管s4的栅极-漏极反向充电,电容c2上的电压被限制在稳压管z5的稳压值下,例如5.1v,开关管s4的栅极-漏极电压被限制在稳压管z1的稳压值下,例如-3.3v,作为关断信号,此时p沟道开关管s4导通,同时n沟道开关管s3关断,终止对功率半导体器件的栅极的能量传递并将功率半导体器件的栅极连接至副边的地sgnd以关断被驱动的功率半导体器件,由于p沟道开关管s4的栅极-漏极电压为负向,因此开关管s4可以持续保持完全开通,被驱动的功率半导体器件可以保持持续可靠的关断;
61.当隔离变压器200向副边传递正向脉冲时,即副边绕组vs的同名端为高电平,此时
二极管d3截止,二极管d1导通,给电容c1充电,在副边绕组vs同名端电压超过稳压管z4的稳压值,例如3.3v,二极管d2和开关管s1导通,副边绕组vs电压通过二极管d2、开关管s1、电容c2构成的回路给开关管s4的栅极-漏极充电,由于电容c2串联在回路中且在上一过程电容c2上的电压被限制在稳压管z5的稳压值下,例如5.1v,因此,开关管s4的栅极-漏极电压为副边绕组vs电压加上电容c2上的电压,作为开通信号,此时p沟道开关管s4关断,同时n沟道开关管s3导通,并将持续导通,将电容c1存储的能量传递给被驱动的功率半导体器件以打开被驱动的功率半导体器件,由于开关管s4的栅极-漏极电压高于电容c1上的电压,即n沟道开关管s3的漏极电压低于栅极电压,那么其源极电压可与漏极电压相等,被驱动的功率半导体器件的驱动电压等于电容c1上的电压,可以达到设定电压。
62.当隔离变压器200副边vs的调制信号为正向脉冲电压,在脉冲结束时,会产生负向欠冲电压,只有在该电压达到稳压管z3的稳压值vz3以上,例如3.3v,稳压管z3才导通,并且达到二极管d3的导通阈值vd3和开关管s2的导通阈值vth2,开关管s2和二极管d3才会导通,因此,在正向脉冲电压结束所产生的的负向欠冲电压在vth2 vd3 vz3以内,均不会对开关控制电路500造成任何影响。
63.同理,当隔离变压器200副边vs的调制信号为负向脉冲电压,在脉冲结束时,会产生正向过冲电压,只有在该电压达到稳压管z4的稳压值vz4以上,例如3.3v,稳压管z4才导通,并且达到二极管d2的导通阈值vd2和开关管s1的导通阈值vth1,开关管s1和二极管d2才会导通,因此,在负向脉冲电压结束所产生的的正向过冲电压在vth1 vd2 vz4以内,均不会对开关控制电路500造成任何影响。
64.以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出的是,上述优选实施方式不应视为对本发明的限制,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的精神和范围内,还可以做出若干改进和润饰,对变压器结构进行改进和润饰也应视为本发明的保护范围,这里不再用实施例赘述,本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
再多了解一些

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