[发明专利]一种谐振驱动电路

说明书

本发明提供了一种谐振驱动电路，通过利用变压器将功率管的输入电容折合到原边参与到压控振荡器的振荡，使得驱动电路工作在谐振状态，同时通过外部控制信号调节可变电容容值实现谐振频率可调，在变压器副边绕组上增加偏置电压，使得互差180°的驱动电压的交点可根据需求进行灵活设置，能够极大地降低功率管参数对开关变换器性能的影响。本发明所提方案既能够让驱动电路工作在谐振状态且损耗最小，又能够灵活设置偏置电压使得驱动电路对开关变换器的性能影响降到最低，电路简单，实现容易，具有较强的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种谐振驱动电路，特别涉及应用到高频、超高频场合的谐振驱动电路。

背景技术

随着技术不断地发展，开关变换器向着高频、高效率、高功率密度、低成本、低高度的方向发展。但是在开关变换器高频化过程中，经常涉及到功率变换拓扑中开关管驱动所带来的损耗问题。而常规的电阻型驱动电路，其驱动损耗基本上是由驱动电阻及驱动线路上的寄生电阻所损耗，使得驱动能量被白白浪费掉，从而导致开关变换器的效率及性能有所下降。对于常规的电阻型驱动电路，其驱动功率的关系表达式为：(其中，Cgs为功率管栅源极电容，Vgs为功率管栅源极电压，f为驱动频率)，根据该表达式可知，驱动频率越高，其驱动损耗也就越大，难以满足开关变换器工作在高频、超高频场合的应用。

针对上述问题，文献《10MHz隔离型同步整流ClassΦ₂DC-DC变换器》给出了一种具有电压抬升自驱的谐振驱动电路，如图1所示，抬压电路包括稳压管Dz、电容C1、电阻Rz和电容C2，其利用稳压二极管来给驱动电压提供偏置电压，该谐振电压波形为正弦波。但是，稳压二极管稳定工作是需要提供一定的工作电流，存在一定的损耗，同时其稳压值会受稳压二极管器件差异等因素影响较大，对驱动电路的功耗及性能影响较大，难以广泛地应用实际产品中，特别是产品量产的一致性难以保证。

对于高频、超高频开关变换器，如半桥型LLC变换器，其需要对一组桥式开关管进行驱动，并且由于不同型号功率开关管的开启阈值有所差异，所以要求驱动电路既能提供两路互补的驱动电压，又要求其驱动损耗极低，还能根据要求灵活设置驱动电路的偏置电压。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种谐振驱动电路，利用压控振荡器来产生谐振频率，实现驱动信号可调，通过在输出互差为180°的驱动电压上增加相同的偏置电压，实现驱动电压的交点可由偏置电压进行设置，且驱动电路工作在谐振状态，损耗极小，能够满足高频、超高频变换器的低功耗、高性能驱动要求。

本发明构思为：将开关变换器中功率管的输入电容Ciss经变压器折射到原边参与LC谐振，其中L为变压器的原边励磁电感，同时在变压器原边增加一个可调电容，这样产生谐振频率可调的驱动信号，能够保证该LC工作在谐振状态，使得驱动损耗最小。通过在变压器输出谐振驱动电压叠加上相同的偏置电压，使得驱动电压在所设置的阈值处产生交点且驱动电压对称，并对开关变换器中功率管进行驱动，如此减少驱动电压的死区对开关变换器的性能影响，并且驱动电路中的偏置电压可根据所选的功率管进行灵活配置，适用范围更广。

为了达到上述的目的，本发明通过以下技术措施实现的：

一种谐振驱动电路，包括压控振荡器、变压器、偏置电压电路、第一功率管、第二功率管、第一输入电容、第二输入电容、功率级电压输入端VIN、电源VCC、地GND；变压器包括一原边绕组和两副边绕组，变压器原边绕组并联在压控振荡器的输出的两端；

变压器副边第一绕组同名端连接第一功率管栅极，变压器副边第一绕组异名端经偏置电压电路第一输出连接至第一功率管源极，第一输入电容并联在第一功率管栅极与源极之间，第一功率管漏极连接功率级电压输入端VIN；

变压器副边第二绕组异名端连接第二功率管栅极，变压器副边第二绕组同名端经偏置电压电路第二输出连接至第二功率管源极，第二输入电容并联在第二功率管栅极与源极之间，第二功率管漏极连接第一功率管源极，第二功率管源极连接地GND；