一种功率开关高频驱动方法及电路与流程

本发明涉及电子，尤其涉及一种功率开关高频驱动方法及电路。

背景技术：

1、随着新能源、电动汽车、航空航天及信息技术等行业的持续扩张，人们对电力变换器和相关设备的性能要求日益苛刻。开关频率的不断提高也是电力电子技术进步的一大趋势，高开关频率不仅能够减小滤波器的体积和重量，使电力变换器更为紧凑，还有助于降低输出纹波、提高动态响应速度和控制精度。这一发展趋势极大地拓宽了电力电子变换器在精密控制、高速驱动以及高质量电源系统中的应用范围。谐振电路的设计使得开关过程能在零电压或零电流条件下进行，进而减少了开关应力。在不同的工作模式下，谐振电路的谐振频率和开关频率需要根据具体情况进行灵活的调整。随着开关频率的增加，功率开关器件承受的开关损耗等也随之加剧，这不仅缩短了器件的使用寿命，还可能对系统的可靠性构成威胁。

2、现有的驱动电路电阻是固定的，仅适应于指定频率的驱动波形，当驱动脉冲的频率发生变化时，固定的驱动电阻会引起主电路一系列问题，主要表现在：如果驱动电阻过大，驱动电阻与功率开关固有电容之间的时间常数也会过长，从而引起较大的延时，这时候限制了电路的开关频率。而当电阻过小时，线路电感与功率变换器的电容之间容易发生谐振，引起主回路产生振荡。

技术实现思路

1、本发明提供了一种功率开关高频驱动方法及电路，以解决的现有的驱动电路电阻固定，在驱动脉冲得频率变化时，容易限制电路的开关频率或引起主回路产生振荡的技术问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种功率开关高频驱动方法，包括：

3、检测脉冲发出后功率开关的栅极电压达到指定电压的到达时间，若所述到达时间占用的占空比过大则减小栅极电阻；

4、检测功率开关的主电路压降，并根据所述功率开关的主电路压降判断是否出现高频振荡，若出现高频振荡则增大栅极电阻。

5、本发明通过检测脉冲发出后功率开关的栅极电压达到指定电压的到达时间，从而根据所述到达时间判断脉冲发出到对功率开关起控制作用的时间是否过长，从而调节栅极电阻的大小，避免驱动电阻与功率开关控制延时过长，限制电路的开关频率；同时，通过检测功率开关的主电路压降判断电路是否发生过大高频振荡，以增大栅极电阻，避免电阻过小引起主回路振荡；通过双向协同控制，合理调节栅极电阻的阻值，合理控制开关频率，避免过度增加功率开关的负担。

6、进一步的，所述检测脉冲发出后功率开关的栅极电压达到指定电压的到达时间，具体为：

7、检测栅极电阻两端的第一电压和第二电压，在所述第一电压的过零时刻，启动斜坡发生器；

8、当所述第二电压达到或超过预设的指定电压，记录到达时刻，并停止所述斜坡发生器；

9、根据所述斜坡发生器维持到达时刻的电压，并记录所述斜坡发生器的第三电压的值。

10、进一步的，所述若所述到达时间占用的占空比过大则减小栅极电阻，具体为：

11、根据开关周期预设电压阈值，若所述第三电压超出所述电压阈值，则所述到达时间占用的占空比过大，此时减小栅极电阻。

12、进一步的，所述减小栅极电阻，具体为：

13、根据脉冲波形的上升沿和下降沿预设波形系数，根据所述波形系数减小栅极电阻的阻值。

14、进一步的，所述检测功率开关的主电路压降，并根据所述功率开关的主电路压降判断是否出现高频振荡，若出现高频振荡则增大栅极电阻，具体为：

15、检测主电路的功率开关的主电路压降，并对所述功率开关的主电路压降进行傅里叶分解，获取高频分量；

16、若存在高频分量的幅值超出预设的幅值阈值，则出现高频振荡，增大所述栅极电阻的阻值。

17、进一步的，所述增大所述栅极电阻的阻值，具体为：

18、扫描所述功率开关的主电路压降频谱，并获取最大主电路压降；

19、根据所述最大主电路压降计算调节系数，并根据所述调节系数增大所述栅极电阻的阻值。

20、第二方面，本发明提供了一种功率开关高频驱动电路，用于实现所述的一种功率开关高频驱动方法，包括：栅极电阻、第一调节模块和第二调节模块；

21、所述第一调节模块与所述栅极电阻的两端相连，所述第二调节模块与所述栅极电阻的电流流出端相连；

22、所述第一调节模块用于根据脉冲发出后栅极电压达到指定电压的到达时间调节栅极电阻；

23、所述第二调节模块用于根据功率开关的主电路压降调节栅极电阻。

24、进一步的，所述第一调节模块包括斜坡发生器、第一运算放大器、第二运算放大器和调节模块；

25、所述斜坡发生器的输入端与所述栅极电阻的电流流入端相连，所述斜坡发生器的输入端还与所述第二运算放大器的输出端相连；

26、所述第二运算放大器的正极与所述栅极电阻的电流流出端相连；

27、所述斜坡发生器的输出端与第一运算放大器的正极相连；所述第一运算放大器的输出端与所述调节模块的输入端相连。

28、进一步的，所述调节模块用于根据第二运算放大器的输出控制栅极电阻减小阻值。

29、进一步的，所述第二调节模块，包括检测模块、分解模块和振荡分析模块；

30、所述检测模块的输入端与所述栅极电阻的电流流出端相连；所述检测模块的输出端与所述分解模块的输入端相连；所述振荡分析模块与所述分解模块输出端相连；

31、所述检测模块用于检测主电路的功率开关的主电路压降；所述分解模块用于对所述主电路压降进行傅里叶分解；所述振荡分析模块用于判断是否出现高频振荡，并调节栅极电阻。

技术特征：

1.一种功率开关高频驱动方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种功率开关高频驱动方法，其特征在于，所述检测脉冲发出后功率开关的栅极电压达到指定电压的到达时间，具体为：

3.如权利要求2所述的一种功率开关高频驱动方法，其特征在于，所述若所述到达时间占用的占空比过大则减小栅极电阻，具体为：

4.如权利要求3所述的一种功率开关高频驱动方法，其特征在于，所述减小栅极电阻，具体为：

5.如权利要求1所述的一种功率开关高频驱动方法，其特征在于，所述检测功率开关的主电路压降，并根据所述功率开关的主电路压降判断是否出现高频振荡，若出现高频振荡则增大栅极电阻，具体为：

6.如权利要求5所述的一种功率开关高频驱动方法，其特征在于，所述增大所述栅极电阻的阻值，具体为：

7.一种功率开关高频驱动电路，用于实现如权利要求1至6任一项所述的一种功率开关高频驱动方法，其特征在于，包括：栅极电阻、第一调节模块和第二调节模块；

8.如权利要求7所述的一种功率开关高频驱动电路，其特征在于，所述第一调节模块包括斜坡发生器、第一运算放大器、第二运算放大器和调节模块；

9.如权利要求8所述的一种功率开关高频驱动电路，其特征在于，所述调节模块用于根据第二运算放大器的输出控制栅极电阻减小阻值。

10.如权利要求7所述的一种功率开关高频驱动电路，其特征在于，所述第二调节模块，包括检测模块、分解模块和振荡分析模块；

技术总结本发明公开了一种功率开关高频驱动方法及电路，包括：检测脉冲发出后功率开关的栅极电压达到指定电压的到达时间，若所述到达时间占用的占空比过大则减小栅极电阻；检测功率开关的主电路压降，并根据所述功率开关的主电路压降判断是否出现高频振荡，若出现高频振荡则增大栅极电阻。本发明通过检测脉冲发出后功率开关的栅极电压达到指定电压的到达时间，从而调节栅极电阻的大小，避免驱动电阻与功率开关控制延时过长，限制电路的开关频率；同时，通过检测功率开关的主电路压降判断电路是否发生过大高频振荡，以增大栅极电阻，避免电阻过小引起主回路振荡；通过双向协同控制，合理调节栅极电阻的阻值，合理控制开关频率，避免过度增加功率开关的负担。技术研发人员：谢宁,赵伟,蔡田田,王正磊,陈钰凯,李俊业受保护的技术使用者：南方电网数字电网研究院股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4