[发明专利]一种负载适应的电流尖峰限制型功率管开通方法

说明书

技术领域

本发明属于高频直流变换器的功率管驱动电路领域，尤其是在功率管开通速度的实时控制领域。

背景技术

在高频直流变换器中，驱动电路是连接控制电路与主电路之间的桥梁，功率管的驱动电路影响其开关速度、电压及电流尖峰，也影响着变换器的EMI和变换器的工作效率。然而，开通速度与开通损耗及开通电流尖峰之间相互矛盾，功率管的开通速度越快，其带来的开通损耗越小，电流尖峰越大；开通速度越慢，开通损耗越大，但开通电流尖峰会相对较小，因此，驱动电路合理的设计显得尤其重要。

附图1为传统的电压源驱动方式，当功率管Q开通时，由于存在续流二极管D的反向恢复电流与结电容C_ds的放电电流，这样会在功率开关管上产生一个电流尖峰，而且开通的速度越快，电流尖峰就越大。在实际电路工作中，当负载越大时，流过Q的电流也越大，相应的功率管Q的开通电流尖峰也就越大。所以，在传统的驱动电路设计中，一般根据变换器工作在额定负载下功率管的电流应力不大于器件本身额定值的原则来设计，这种设计方式下的功率管在额定负载下承受最大的电流尖峰，随着负载的减小，电流尖峰随之减小，电流裕量则相应增加，尤其当变换器工作在轻载下电感进入断续模式工作时，这种现象更为明显。因此，在实际功率管的驱动电路设计中，功率管的开通完全可设计为随负载减小而加快开通速度，加快开通速度必会带来电流尖峰增大的问题，但只要保证功率管的电流尖峰不大于额定负载下的电流尖峰即可。这种设计的特征是：功率管的开通速度越快，开通损耗就越小，从而可以提高变换器在低于额定负载下的工作效率，而且轻载下提高的更为明显。另外，在传统的电压源驱动电路设计中，设计完后，驱动电路参数与开通速度完全固定，不会因为变换器负载的不同进行优化调节开通速度。为此，针对功率管的开通过程，提出了一种新的负载适应的电流尖峰限制型功率管开通方法，驱动电路可以根据负载的变化实时调节功率管的开通速度，以提高变换器的工作效率，尤其是在轻载下的效率，所提开通电路不需要考虑负电源问题，开通电流控制精度高。

发明内容

本发明的目的是提供一种负载适应的电流尖峰限制型功率管开通方法。

本发明所述的一种电流尖峰限制型功率管开通方法的技术方案是：在一个高频直流变换器的功率管驱动电路中，构造一个可控电流源(输出电流随其控制信号线性变化)并将其串联在驱动电路的开通回路中，利用构造的可控电流源对功率管的结电容进行充电以开通功率管，而可控电流源的输出电流大小受变换器的负载大小控制，从而实现负载适应的功率管开通速度实时控制。

所述的功率管是高频直流变换器中的主开关管，不包括为了实现开通速度实时调节目的而增加的辅助开关管。

所述的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。

所述的功率管是全控型功率开关器件或半控型功率开关器件，包括功率MOSFET，IGBT，GTO，晶闸管等，但不限于这几类。