[发明专利]开关驱动器电路、电源系统和用于控制电源开关的方法

说明书

技术领域

本申请涉及开关驱动器电路、电源系统和用于控制电源开关的方法，并且更具体地涉及驱动用于电源开关的高端驱动器电路。

背景技术

许多电源开关应用需要一种开关，这种开关可以运行在高输入电压(例如，800伏特或更高伏特的量级)的高端(high-side)上，并且可以当在整个开关频率下对从地电位到最大输入电压变化的直流(DC)电压进行切换时提供有效的开关闭合。这样的应用包括：高速等离子驱动器、高速栅极驱动器、开关电源、电机驱动器，等等。

已知若干种类型的电源开关驱动器，例如，变压器耦合的电源开关驱动器、直流耦合的电源开关驱动器、具有悬浮式电源的光隔离的电源开关驱动器，等等。这些开关驱动方法中的每种方法都具有优点和缺点，然而直流耦合的驱动器是已知的驱动器拓扑结构中最简单、成本最低并且一般具有最高性能的。近年来，伴随着开关驱动器可以运行的需要，MOSFET器件和IGBT器件可以运行的电压显著地增加。然而，在高输入电压和高速下操作的能力方面，直流耦合的驱动器没有保持同步发展。

发明内容

除其他以外，本申请提供了一种开关驱动器电路，包括：电压-电流转换器电路，其被配置成接成以第一参考电位为参考的控制信号并且被配置成将所述控制信号转换为电流脉冲信号；电流-电压转换器电路，其被配置成基于所述电流脉冲信号来产生开关驱动电压信号；其中，所述开关驱动电压信号以第二参考电位为参考；并且其中，所述开关驱动电压信号被配置成对电源开关的导通状态进行控制。

本申请还提供了一种电源系统，包括：脉冲宽度调制(PWM)控制器电路，其被配置成产生以第一参考电位为参考的可控PWM信号；电压-电流转换器电路，其被配置成接收所述PWM信号并且被配置成将所述PWM信号转换为电流脉冲信号；电流-电压转换器电路，其被配置成基于所述电流脉冲信号来产生开关驱动电压信号；其中，所述开关驱动电压信号以第二参考电位为参考；以及开关电源电路，其包括至少一个电源开关，所述至少一个电源开关耦合到高压电源，所述高压电源被配置成产生可控电源，其中，所述开关驱动电压信号被配置成对耦合到所述高压电源的电源开关的导通状态进行控制。

本申请进一步提供了一种用于控制电源开关的方法，包括：将控制信号转换为电流脉冲信号，其中，所述控制信号以第一参考电位为参考；基于所述电流脉冲信号来产生开关驱动电压信号，其中，所述开关驱动信号以第二参考电位为参考；以及使用所述开关驱动电压信号来对电源开关的导通状态进行控制。

该部分旨在提供对本专利申请的主题的概括，并非旨在提供对本发明的排他性或穷尽性解释。包含具体实施方式是为了提供与本专利申请有关的其它信息。

附图说明

随着下文详细描述并且参考附图，所主张的主题的实施例的特征和优点将变得显而易见，其中相同的附图标记描述相同的部分，其中：

图1示出了与本申请的各种实施例相符的电源系统的方框图；

图2示出了根据本申请的实施例的电压-电流转换器电路；

图3示出了根据本申请的实施例的电流-电压转换器和开关驱动器电路；

图4示出了根据本申请的另一实施例的电流-电压转换器和开关驱动器电路；以及

图5示出了根据与本申请相符的示例性实施例的高电压开关驱动器电路操作的流程图。

尽管下列具体实施方式将参考说明性的实施例来进行阐述，但是这些实施例的许多替代方案、修改和变型对本领域的技术人员而言将是显而易见的。

具体实施方式

总的来说，本申请提供了用于产生开关驱动控制信号的电路、系统和方法。该开关驱动控制信号可以例如与高电压开关电源一起使用。其还可以用作用于电机驱动器的宽输入电压范围开关驱动器或者需要通用高端开关的其他器件。本申请提供了各种驱动器，以将经常规调制(例如，PWM)的或未经调制的电压控制信号转换为电流脉冲信号。控制信号可以以第一参考电位为参考。反过来，电流脉冲信号被转换为用于对电源开关的导通状态进行控制的电压开关控制信号。电压控制信号可以参考第二参考电位。在一些实施例中，第一参考电位和第二参考电位可以是不同的和/或独立的，并且在一些实施例中，第二参考电位可以是基于例如电源和/或高电压轨动态地变化的(例如，浮动的)。由于电流脉冲信号不一定参考系统地电位，因此随后的电压开关控制信号可以保持与高电压切换影响相隔离，虽然仍对高压电源或者要求宽工作电压范围的其他器件提供高速切换。