[发明专利]功率转换装置、隔离驱动电路与隔离驱动方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种功率变换器，且特别是有关于具有隔离驱动电路的功率变换器与其隔离驱动方法。

背景技术

请参照图1，图1根据已知技术绘示一种驱动电路120的示意图。驱动电路120用以产生功率转换器100的至少一功率开关(未绘示)的控制信号，其中功率转换器100具有一参考地端GND（输出信号VOUT的地端）与电压准位相对于参考地端GND为浮动的驱动地端GND_P。目前常用的驱动电路120包含了控制器122、浮地驱动器124与浮地电压供应电路126。控制器122用以根据功率转换器100产生的输出信号VOUT产生控制信号VCTRL，故控制器122需与功率转换器100的输出端相连接，控制器122的地端亦为参考地端GND。由于功率转换器100的至少一功率开关的驱动地端GND_P为浮动的，控制器122不可直接控制功率转换器100的功率开关，故通过浮地驱动器124隔离控制功率转换器100。实作上，浮地驱动器124需要两个地端分别为GND与GND_P的供应电压。因此，需要一浮地电压供应电路126以产生地端为参考地端GND的供应电压VCP1(即虚线的左侧)与地端为驱动地端GND_P的供应电压VCP2(即虚线的右侧)。

然而，一般而言，前述的浮地驱动器124的电路成本较高，且浮地电压供应电路126因需产生两组不同供应电压，造成其内部电路复杂度亦较高，特别是需要多路驱动信号的变换器。

因此，如何使用低成本与低复杂度的驱动方式来驱动功率转换器，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前相关领域亟需改进的目标。

发明内容

为解决上述问题，本发明的一方面提供一种隔离驱动电路。隔离驱动电路用以驱动功率转换器，其中功率转换器包含驱动地端、参考地端与至少一个功率开关，且功率转换器用以根据输入信号产生输出信号，且输出信号电性耦接参考地端，至少一功率开关电性耦接于驱动地端。隔离驱动电路包含控制模块、变压器、整流电路与驱动辅助电路。控制模块用以根据功率转换器的输出信号产生第一脉波宽度调变(Pulse width modulation,PWM)信号与第二PWM信号。变压器用以接收第一PWM信号与第二PWM信号，并产生第一控制信号。整流电路用以根据第一控制信号产生第二控制信号。驱动辅助电路用以根据第二控制信号产生驱动控制信号，以驱动功率转换器的至少一个功率开关。

根据本发明的一实施例，其中前述的至少一功率开关导通与关断时，前述的驱动地端的电压准位为不同；或在当输入信号为交流信号时，前述的驱动地端的电压准位在输入信号的正半周期间与副半周期间为不同。

根据本发明的一实施例，其中在驱动控制信号为第一电压准位时，驱动辅助电路通过驱动控制信号导通至少一功率开关。在驱动控制信号为第二电压准位时，驱动辅助电路通过驱动控制信号关断前述的至少一功率开关。

根据本发明的一实施例，其中前述的驱动辅助电路包含二极管、偏压电阻、切换单元。二极管的第一端电性耦接控制电压节点，且二极管的第二端电性耦接至至少一功率开关的控制端。偏压电阻的第一端电性耦接于二极管的第二端。切换单元的第一端电性耦接偏压电阻的第二端，切换单元的第二端电性耦接于驱动地端，且切换单元的控制端电性耦接于控制电压节点。

根据本发明的一实施例，其中前述的驱动辅助电路还包含第一电阻与第二电阻。第一电阻的第一端用以接收第二控制信号，且第一电阻的第二端电性耦接于控制电压节点。第二电阻的第一端电性耦接于控制电压节点，且第二电阻的第二端电性耦接于驱动地端。

根据本发明的一实施例，其中前述的第一PWM信号与第二PWM信号的频率为驱动控制信号的频率的一半，且第一PWM信号与第二PWM信号为互补。

根据本发明的一实施例，其中前述的控制模块包含取样电路、误差放大器、补偿器、脉波宽度调变器与PWM信号产生器。取样电路用以根据输出信号产生反馈电压。误差放大器用以根据反馈电压与参考电压产生误差信号。补偿器用以根据误差信号产生脉波控制信号。脉波宽度调变器用以根据脉波控制信号产生脉波信号。PWM信号产生器用以根据脉波信号产生第一PWM信号与第二PWM信号。

根据本发明的一实施例，其中前述的控制模块包含数字信号处理器与驱动芯片。数字信号处理器用以根据输出信号控制驱动芯片而产生第一PWM信号与第二PWM信号。

根据本发明的一实施例，其中前述的变压器包含原边绕组与副边绕组。原边绕组的第一端用以接收第一PWM信号，且原边绕组的第二端用以接收第二PWM信号。副边绕组用以磁耦合原边绕组，以产生第一控制信号。