[发明专利]用于产生变换器的互补驱动信号的方法及振荡器

说明书

本发明提供一种用于产生变换器的互补驱动信号的方法及振荡器，把功率管的驱动过程作为振荡器循环振荡的一部分，驱动电压检测模块检测判断功率管关断之后才开始产生死区时间和进行下一次振荡产生脉宽信号，整个过程是闭环的，从而可以有效避免由于功率管驱动延时而导致死区时间误差大的现象。

技术领域

本发明属互补驱动信号的产生技术领域，尤其涉及一种用于产生变换器的互补驱动信号的方法及振荡器。

背景技术

如图1所示，现有技术中的自激式推挽变换器因其结构简单、磁通利用率高且体积小的特点，被广泛应用在微功率模块DCDC隔离变换器中。但是由于自激推挽固有的一些缺陷以及近年来集成电路工艺的快速发展，逐渐被集成电路的它激推挽所取代，因为集成电路具有较好的器件匹配性及信号的检测与控制，可极大的提高变换器的一致性与可靠性，例如TI推出的低噪声推挽控制器SN6501。

如图2所示，推挽控制器SN6501，振荡器OSC经过分频器Freq.Divider产生两路互补的逻辑信号S和再经过BBM Logic模块产生两路具有一定死区时间的互补信号G₂和G₁。互补驱动信号的产生是由分频而来，那么两路信号的宽度是一样的，占空比都是50％，因此具有极高的对称性，并且对称性与振荡器OSC的参数无关，它仅仅影响振荡周期，即两路信号的宽度。驱动的高对称性正是推挽和全桥电源拓扑结构所需要的，再加上MOS管Q1和MOS管Q2的参数也可满足高度的一致性，从而可以有效地减小电源出现偏磁现象。BBM Logic模块使两路信号产生死区时间，因为MOS管Q1和MOS管Q2不能同时开通，所以一个MOS管关断后再过一小段时间再开启另一个MOS管，如图3所示，t_BBM是驱动的死区时间。

当MOS管Q1开通时变压器所加电压的极性在图2中已标明，原边电流从VIn进入绕组N_P2和MOS管Q1流到地，副边电流从通过绕组N_S1和正偏二极管D1给电容C_O充电，MOS管Q2和二极管D2处于反偏截止状态。当MOS管Q2导通时，能量从VIn通过变压器主边绕组和副边绕组进行传递，再通过正偏的整流二极管D2存储在输出电容C_O里，MOS管Q1和MOS管Q2不断反复地交替开关，能量从隔离变压器的原边VIn传输到副边V_OUT，需要隔离的负载端可从自此处获得所需的能量。

如图4所示，振荡器为推挽变换器的两个功率管Q1和Q2提供驱动时序，振荡器包括：脉宽产生模块101、分频模块102、两个驱动模块103及延时电路105。分频模块102将脉宽产生模块101输出的CLK信号分离出两路互补的信号S和两个驱动模块103在两路互补信号的作用下，按照互补时序驱动功率管。CLK信号经过非门NOT和与非门NAND后作为该电路的输入，非门NOT和与非门NAND对CLK信号做了两次“非”运算，在逻辑上跟CLK信号直接与延时电路105的输入端Ldi相连是一样的，为了对比性强而特意添加与非门NAND，作用是产生两路互补驱动信号的时间间隔，即死区时间。

如图5所示，振荡器产生的具有设定低电平宽度的时钟CLK经过分频后产生两路选择信号，通过两个与门分离出两路互补的控制信号S和S的上升沿与的下降沿，或者S的下降沿与的上升沿之间的时间宽度也是死区时间宽度，即图中t2～t3、t4～t5、t6～t7。按照S和提供的时序，在有效高电平时驱动电路分别开启两个功率管Q1和Q2，产生的栅极电压波形分别是G2和G1。在t2时刻S变为低电平，经过一小段时间后G2电压开始下降，直到t23时刻电压小于功率管Q2的阈值电压而真正关闭，再经过一段时间后变为高电平，在t3时刻功率管Q1的栅极电压G1达到阈值电压而开启。可以看出栅极的电压是逐渐减小的，在t23时刻功率管才真正关断，从而在t2～t3之间由于驱动延时的存在，t23～t2的时间被吃掉的了，真正的死区时间约等于t3减去t23。所以，由于器件的参数精度差或温度变化，容易出现死区时间偏小和驱动延时偏大的情况，就会导致两个功率管同时导通的现象。