[发明专利]一种提高四模式FSBB效率的驱动电路及方法

说明书

本发明提供了一种提高四模式FSBB(四开关Buck‑Boost)效率的驱动电路及方法，与开关管栅极相连的驱动电路包括正向驱动电压线性调节电路，正向驱动电压选择电路，正向驱动电压与负向驱动电压之间的图腾柱结构电路以及驱动电阻。其中，正向驱动电压线性调节电路的两路输出将驱动电压设置为两个不同值，正向驱动电压选择电路可以选择正向驱动电压线性调节电路的两路输出中的其中一路，并将该路输出与图腾柱结构电路相连。控制管的驱动信号由四开关Buck‑Boost变换器的工作模式决定。本发明能够降低四模式四开关Buck‑Boost变换器在多个模式下的开关管损耗，提升变换器效率，并确保开关管的栅极可靠性。

技术领域

本发明属于电力电子技术与电工技术领域，涉及一种提高四模式FSBB效率的驱动电路，特别涉及一种根据四模式四开关Buck-Boost变换器不同工作模式进行动态调整的驱动电路。

背景技术

四开关Buck-Boost变换器是在双管Buck-Boost变换器的基础上，用同步整流管代替续流二极管而来的。同步整流管具有低导通压降以及电流双向流通的优势，使得四开关Buck-Boost变换器的效率得到了提升，同时可以实现能量的双向流动。但由于四开关Buck-Boost变换器中的开关管数量较多，开关管的开关损耗与导通损耗成为限制四开关Buck-Boost变换器效率提升的关键因素。由于四开关Buck-Boost变换器在Buck模式与Boost模式下均存在一个开关管常通的情况，此时不存在开关瞬态，可以适当提高常通开关管的正向驱动电压以降低导通电阻，实现开关管导通损耗的降低，从而提高变换器效率和功率密度。

目前文献中针对驱动电路中驱动电压的动态调整，常用的方法是采用两个输出电压不同的模块电源，并额外增加一对图腾柱结构电路，通过调节图腾柱结构电路中的控制管的开关时序，实现驱动电压绝对值的变化。这类方法常被用于改善开关管的开关特性，但是需要额外增设模块电源与驱动芯片，增加了成本与设计的复杂度，并会使得开关管的驱动电路面积增大，寄生电感增加；同时，该方法无法调节图腾柱结构电路中的驱动电平，该电平的大小由模块电源的输出电压所决定，因此驱动电压绝对值的调整范围将被限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高四模式FSBB效率的驱动电路，减小了四模式四开关Buck-Boost变换器中开关管在常通条件下的导通损耗，提升变换器效率；同时在开关管正常开关时动态改变正向驱动电压，确保了栅极可靠性。

本发明为实现上述目的采用如下技术方案：

本发明提出一种提高四模式FSBB效率的驱动电路，FSBB为四模式四开关Buck-Boost变换器，包括Buck桥臂和Boost桥臂，每个桥臂分别包括两个开关管，开关管的栅极连接驱动电路；驱动电路包括依次连接的正向驱动电压线性调节电路、正向驱动电压选择电路和图腾柱结构电路，所述图腾柱结构电路通过驱动电阻与开关管的栅极相连；正向驱动电压线性调节电路输出两路不同大小的正向驱动电压；正向驱动电压选择电路通过改变控制管的驱动信号选取一路正向驱动电压，并与图腾柱结构电路相连。

进一步的，正向驱动电压线性调节电路包括串联的隔离型模块电源和低压差线性调压器；其中，隔离型模块电源将FSBB的功率电路与驱动电路电气隔离，同时为驱动电路提供一个正向供电电压与负向供电电压；低压差线性调压器包括相互并联第一线性调压器和第二线性调压器，将模块电源提供的正向供电电压降压成不同大小的正向驱动电压。

进一步的，正向驱动电压选择电路包括第一控制管S₁、第二控制管S₂，第一控制管S₁、第二控制管S₂分别串联所述第一线性调压器、第二线性调压器，通过改变控制管S₁、S₂的驱动信号，实现正向驱动电压的选取。