[发明专利]隔离驱动系统

说明书

本发明应用于功率开关管驱动领域，涉及需要隔离的开关电源原边副边功率开关管驱动电路并行而成的隔离驱动系统。隔离驱动电路包括第一电容、第二电容、二极管、功率开关管、电阻。所述第一电容的负极引出作为隔离驱动电路的输入端，用于连接原边控制芯片的输出端，所述二极管的阴极与所述第一电容的正极连接，所述二极管的阳极与所述第二电容的正极相连，所述功率开关管的栅极通过一电阻连接于二极管的阴极，所述功率开关管的源极连接于第二电容的正极。本发明采用电容替代传统的隔离变压器，简化了驱动电路的结构，缩小了驱动电路体积，节约了成本，且该驱动电路还可实现多个支路并联，为变换器模块并行提供驱动，实现了开关电源驱动的有效隔离。

技术领域

本发明涉及开关电源的功率开关管驱动领域，特别涉及一种需要隔离的开关电源原边副边功率开关管的隔离驱动电路及隔离驱动系统。

背景技术

在实际应用中，由于电气隔离的需求，控制芯片与功率管之间存在一定电压差，例如开关电源中原边控制芯片与副边同步整流管之间存在着电压差，此时，需要对控制芯片产生的控制信号进行隔离传输。

如图1为传统的功率开关管磁隔离驱动电路，其运用的隔离驱动电路主要由控制系统、隔直电容C1、驱动变压器T1、电平转移电容C2、续流二极管D1及电阻R1构成。

该传统的磁隔离驱动电路存在固有的缺陷。比如：1、整个驱动电路的体积过大、元器件过多，对于追求小体积的开关电源是相悖的；2、驱动电路的占空比不能过大，否则驱动变压器易饱和，且驱动变压器易受温度的影响，温度越高，其更易趋于饱和状态；3、在控制系统异常时，功率开关管易接收误动作。如控制系统在异常而突然由开通动作转换为关断动作时，隔直电容C1与驱动变压器原边电感发生谐振而使其原边电感端电压下降，副边驱动变压器端电压也相应降低，而电平转移电容C2的端电压为左负右正，先通过续流二极管D1短暂充电后经功率开关管G-S端的结电容放电，功率开关管G-S端的电压易飘高至其开启电压，导致功率开关管误动作，此现象对于输入电压比较严谨的用户后端来讲是具有破坏性和不可恢复性的。

中国专利号为201210528787.X的一项专利解决了功率开关管误导通的问题。如图2为其基于传统的磁隔离驱动电路的基础上添加了新的工作电路——电平转移电容的快速泄放电路。当控制系统因异常而停止工作时，电平转移电容的端电压能快速通过泄放电路降低其端电压，避免了功率开关管的误导通。电平转移电容C2的端电压快速泄放电路包含NPN三极管TR1、TR2、TR3、光耦U1、稳压二极管ZD1、电容C3、电阻R2、R3、R4和直流电压源VCC1；但是，该改良的磁隔离驱动电路依然存在一些不足，除了传统磁隔离电路的固有缺陷外，其又新添加了元器件，增加了体积和成本；从产品寿命角度来讲，光耦的工作时长降低了整个电路整体的寿命。

中国专利号为201110079238.4的一项专利用了光耦实现了对信号的传输。其组成由PNP三极管管Q1、NPN三极管管Q2、电阻R1、R2、R3、电阻R4、R5、……Rn+1和光耦U1-Un。虽然电路简单，但是其依然存在一些不足如：1、初始信号比较容易衰减；2、原边与副边不能够实现信号的有效隔离；3、光耦的正常工作时长影响了整个电路的使用寿命。其工作电路如图3所示。

综上，即现有隔离驱动电路的不足主要有体积较大、不能工作在高频、宽占空比范围状态、成本高、电路工作周期有限和电路寿命不长等。

发明内容

有鉴于此，本申请要解决现有隔离开关管驱动电路所存在的不足，提供一种体积小、成本低、可工作在高频、宽占空比状态、控制简单的隔离驱动电路。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术措施实现的：