[发明专利]双边沿调制与解调的宽隙功率器件隔离驱动系统及方法

说明书

本发明属于电力电子领域，公开了一种双边沿调制与解调的宽隙功率器件隔离驱动系统及方法，系统包括：控制信号的前后边沿脉冲检波电路模块；边沿脉冲整形与放大电路模块；边沿信号隔离传递脉冲变压器模块；边沿脉冲正负信号的解调检波电路模块；集成放大器为核心的解调电路模块；驱动放大电路模块。本发明提供的双边沿调制与解调的宽隙功率器件隔离驱动系统具有电路简单，价格低廉；调试方便，可靠性高；工作频率高，频率范围宽；占空比范围宽，最小控制脉冲t_on＜1μs；脉冲变压器匝数少，体积小的积极效果。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，尤其涉及一种双边沿调制与解调的宽隙功率器件隔离驱动系统及方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：

以GaN、SiC为代表的第三代功率半导体开关器件正逐步走向实用，其工作频率越来越高(f_s可达1MHz)，调宽、调频、混合调制等工作模式呈多样化趋势，应研究与之相适应的隔离驱动电路。国内外现有第三代半导体功率开关器件的驱动电路以非隔离方式为主，也有带高压浮置驱动方式，实现半桥上下隔离驱动，不能实现单管的隔离，应用面受限。通过边沿调制与解调通过脉冲变压器是实现信号隔离传输是一种方式，但通过已公开的文献与专利分析，其电路结构比较复杂、造价高，实际应用较为困难。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)随着控制信号的频率升高，光电隔离器件选型困难，价格高；

(2)脉冲变压器隔离是一种较好的选择方案，但随着控制模式的多样性，脉冲变压器设计困难；

(3)脉冲变压器对信号造成延时及畸变，需要专门的整形电路，给高频传输带来困难；

解决上述技术问题的难度和意义：

通过脉冲变压器隔离高频，多调制模式的控制信号的难题。

脉冲变压器设计困难；

脉冲变压传递信号带来的延时及畸变，需要复杂的整形电路；

双边窄脉冲触发，脉冲变压器设计容易，但控制信号的前后沿解调辨识困难，解调电路复杂，易造成信号的反向。

解决上述技术问题的意义在于：

为第三代半导体功率开关器件提供了一种可以电磁隔离的驱动电路；

提出了一种边沿上、下沿的辨识方法；

提供了一种利用常规芯片实现边沿调制、解调方法和电路，电路简单，价格便宜。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种双边沿调制与解调的宽隙功率器件隔离驱动系统及方法，

本发明是这样实现的，一种双边沿调制与解调的宽隙功率器件隔离驱动系统，包括：

控制信号的前后边沿脉冲检波电路模块输入端,用于将控制信号的前后沿脉冲调制为微分窄脉冲；

边沿脉冲整形与放大电路模块，用于将微分窄脉冲变为方波窄脉冲信号并进行放大；

边沿信号隔离传递脉冲变压器模块，用于通过脉冲变压器将调制信号进行电气隔离；

边沿脉冲正负信号的解调检波电路模块，由脉冲变压器次级正负整流端将电流正负检测出来；

集成放大器为核心的解调电路模块，用于通过集成放大芯片进行信号的解调，还原控制信号；

驱动放大电路模块，用于将还原的控制信号放大驱动开关器件；

控制信号的前后边沿脉冲检波电路模块与控制信号相连；