[发明专利]一种高频直流变换器开关管关断速度实时调整方法

说明书

 

技术领域    

本发明涉及一种开关管关断速度实时调整的方法，属于高频直流变换器的开关管驱动电路领域。

背景技术    

在高频直流变换器中，开关管的驱动电路是影响其开通速度、关断速度及关断电压应力的主要因素，从而也严重影响了高频直流变换器的效率。然而，关断速度和关断电压应力是相互矛盾的。开关管的关断速度越快，带来的开关管上的关断电压应力越大；反之亦反。如附图1所示，当开关管Q₀关断时，如果电流下降的速度越快，在电路的分布电感L_s上产生的感应电压L_s×di/dt 就越大，L_s×di/dt与U_s的和共同作用在开关管Q₀上，加大了开关管Q₀的关断电压应力。在实际工作时，负载电流越大，在开关管Q₀上流过的电流越大时，开关管Q₀的关断电压应力就越大。所以，在传统的设计中，驱动电路一般按照最大负载下开关管的关断电压应力不超过器件额定值的要求来设计。这样带来的现象是，在越低于最大负载电流的情况下，开关管的关断电压应力越小，电压裕量越大，尤其是当电路进入电感电流断续模式后。反过来，这其实表明，在低于最大负载电流的工作条件下，尤其是电感电流断续后的轻载条件下，开关管的关断速度完全可以设计得高于最大负载电流下的开关管关断速度，并保证其关断电压应力不超过器件的额定值。因为开关管的关断速度越快，关断损耗就越小，这带来的好处是可以提高低于最大负载电流工作条件下的电路效率，尤其是提高轻载下的电路效率。然而，在传统的驱动电路设计中，电路设计完成之后，参数就固定工作，没有根据电路电流来调整驱动电路参数，当然也就无法调整被驱动的开关管的关断速度。所以，有必要提出一种能根据电路电流来调整驱动电路参数，从而实时调整开关管关断速度的方法，以提高电路在轻载下的效率。

发明内容    

本发明的目的是，提供一种高频直流变换器开关管关断速度实时调整方法。

实现本发明的技术方案是：在一个高频直流变换器的驱动电路中，构造一个可控电阻，将其串联在开关管驱动电路的关断电流回路中，从而实现开关管关断速度的实时调整。

高频直流变换器包括高频非隔离型直流-直流变换器和高频隔离型直流-直流变换器。

本发明所述的开关管是上述高频直流变换器中的主开关管，不包括为了实现软开关目的而增加的辅助开关管。

所述的主开关管是全控型功率开关器件，包括功率MOSFET，IGBT，但不限于这两类。

本发明所述驱动电路，如附图2所示，由驱动正电源+U_cc，驱动负电源U_ss，三极管Q₁和Q₂，驱动电阻R₁、R₂，驱动脉冲源u_PWM，以及受控电阻R_c构成。驱动脉冲源u_PWM接电阻R₁的左端，电阻R₁的右端接三极管Q₁和Q₂的基极，驱动正电源+U_cc接三极管Q₁的集电极，三极管Q₁的发射极接三极管Q₂的发射极以及驱动电阻R₂的左端，驱动电阻R₂的右端接被驱动开关管Q₀的栅极，三极管Q₂的集电极接所述受控电阻R_c受控侧的上端，受控电阻R_c受控侧的下端接驱动负电源U_ss，驱动正电源+U_cc与驱动负电源U_ss的地与开关管Q₀的发射极相连。受控电阻R_c的控制端接控制信号u_cr。图中的电容C_gs是被驱动开关管Q₀的栅极等效寄生电容。

所述的驱动正电源+U_cc在+10V至+20V之间。

所述的驱动负电源U_ss在0V至-20V之间。