[发明专利]一种变压器隔离驱动控制方法及其隔离驱动电路

说明书

本发明公开了一种变压器隔离驱动控制方法及其隔离驱动电路，通过边沿调制电路将输入信号的上升沿调制成一个固定脉宽的正脉冲，将输入信号的下降沿调制成一个固定脉宽的负脉冲；通过隔离变压器将边沿调制电路产生的正负脉冲以隔离的形式从原边传递到副边；再通过驱动保持电路将隔离变压器副边产生的正脉冲解调为驱动信号的上升沿，将隔离变压器副边产生的负脉冲解调为驱动信号的下降沿，从而还原输入信号。本发明去掉了传统隔离驱动电路中的隔直电容，也缩短了变压器的励磁时间，大幅降低隔离变压器的感量和体积，降低了成本，增加了电路的可靠性。

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，尤其涉及一种采用变压器隔离的占空比不受限制的功率开关器件驱动控制方法及其电路。

背景技术

开关电源相较于线性电源有着体积小、效率高、功率大等特点，被广泛应用在汽车、光伏、工控、医疗及手持设备等领域，MOSFET、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等在较高频率下具有优越的性能，因而被用于开关电源中作为功率级的功率开关器件，此类器件具有电容栅控输入端，属于电压控制型功率半导体，通常在栅极和源级加一定的电压，即可使其开通，加零电压或者一定负压，即可使其关断。开关电源在不同的应用中有着不同的拓扑架构，如低电压无需隔离的Buck、Boost拓扑等，以及ACDC常用的隔离型反激、正激、推挽、全桥、半桥拓扑等。一般非同步整流的反激、正激、推挽及Boost的功率开关器件都是对地的，即源级接地，此时功率开关器件的栅极-源级电压可由驱动IC直接提供，而Buck、全桥、半桥类的拓扑，至少有一个功率开关器件是浮地的，即源级没有接地，此时功率开关器件与驱动IC没有在同一个参考地上，因此无法直接提供功率开关器件的栅极-源级电压，现有解决方案中，最常用的是自举方案驱动，但这种方案基本只适合应用在桥式拓扑中，而且如果需要多路驱动的话，自举驱动IC的增加会导致整机成本的增加。

另一种现有解决方案采用变压器隔离，已为公知技术，电路结构如图1所示，包括开关管S1和S2组成的半桥、隔直电容C1、隔离变压器Tr、副边电容C2、副边二极管D1、驱动电阻R1和加速关断三极管Q1，开关管S1的驱动信号与被驱动功率器件的驱动信号一致，开关管S2的驱动信号与开关管S1的驱动信号互补。当开关管S1导通时，开关管S2关断，输入电压Vin给电容C1充电，C1上的电压表示为Vin*D，隔离变压器原边电压Vp上的电压表示为Vin*(1-D)，隔离变压器匝比为1：1，此时隔离变压器副边绕组Vs＝Vp，当开关管S1关断时，开关管S2导通，此时电容C1上的电压反向加在隔离变压器原边Vp上，副边二极管D1导通，副边绕组电压Vs给副边电容C2充电，故实际上电容C1上的电压与电容C2上的电压相等，为Vin*D，故稳态时：

V_c1＝V_c2＝V_in*D

V_p＝V_s＝V_in*(1-D)

V_in＝V_c1+V_p＝V_s+V_c2

所以，输入电压等于驱动电压，驱动电压不随占空比变化而变化。

由于被驱动功率开关器件的驱动信号与开关管S1的驱动信号一致，故隔离变压器原边绕组上的励磁时间为DT，如图2所示，励磁时间长，那么变压器励磁电流增大的幅度就越大，这就导致了不得不增加隔离变压器励磁电感的感量来减小隔离变压器的电流，造成电路体积和成本的增加，同时此电路必须使用电容C1和C2，C1和C2的容值一般在微法拉级别，进一步增大体积不利于电路的集成而且会造成在开通和关断时，驱动出现误导通和关不断的情况，降低了电路的可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提出一种能缩短隔离变压器励磁时间的功率开关器件隔离驱动控制方法及其隔离电路。

本发明要解决上述技术问题的技术方案如下：