一种开关管控制脉冲的驱动方法技术

本发明专利技术涉及一种开关管控制脉冲的驱动方法。本发明专利技术数字控制芯片将目标脉冲控制信号分成两个相等脉宽的控制信号，由数字控制芯片输出分别连到反相图腾柱，经反相图腾柱再分别连到脉冲变压器原边绕组的两端，脉冲变压器的副边一组异名端相连作为输出驱动的地，另外一组异名端分别连到两个二极管的阳极，两阴极相连后的信号再连到分压电阻进行分压，信号连到驱动芯片的输入端，驱动芯片的输出连到功率电路中开关管的门极限流电阻。本发明专利技术克服了传统的电磁隔离驱动和光电隔离驱动方式不易于高频、高功率密度功率变换器的缺陷。本发明专利技术响应速度快，原边与副边的绝缘强度高，共模干扰抑制能力强，消除了脉冲变压器原边需要磁恢复而造成的占空比限制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率变换器中开关管的驱动电路和配置，属于电力电子与电工
，特别涉及一种开关管控制脉冲的驱动方法。
技术介绍
在电力电子功率变换技术中，驱动电路作为功率电路和控制电路的连接枢纽。根据功率电路拓扑的不同，功率开关器件的驱动方式主要有直接驱动和隔离驱动这两种方法。在许多应用场合下，尤其在大功率的变换器中，一般都需要实现功率电路与控制电路之间的电气隔离，为此需要隔离驱动。在本专利技术作出之前，目前隔离驱动又分为电磁隔离与光电隔离两种方式。其中，光电隔离因具有体积小，结构简单等优点而被广泛使用，但它存在共模抑制能力差，传输速度慢和成本较高等缺点，故不利于变换器实现高功率密度和高性价比。电磁隔离驱动是使用脉冲变压器作为隔离元件，它具有响应速度快，原副边绝缘强度高，共模干扰抑制能力强和成本低的优点，通常被应用在高功率密度的开关电源中。但由于脉冲变压器的磁饱和特性，传统的电磁隔离驱动方式通常被限制应用在占空比小于50％的场合，而对于逆变器和整流器而言，因脉冲控制信号在一个低频周期内连续变化，且占空比往往需要在0～100％的范围内调节，这易导致脉冲变压器饱和，为了解决这一问题通常在电磁隔离驱动电路中加入高频调制电路，但这会引入高频噪声干扰并增加硬件成本，使得驱动电路复杂化。可见传统的电磁隔离驱动和光电隔离驱动方式不易于高频、高功率密度功率变换器的设计。
技术实现思路
本专利技术目的就在于克服上述缺陷，提出一种开关管控制脉冲的驱动方法。本专利技术的技术方案是：一种开关管控制脉冲的驱动方法，其主要技术特征在于数字控制芯片将目标脉冲控制信号分成两个相等脉宽的控制信号，所述的两个相等脉宽的控制信号由数字控制芯片输出分别连到反相图腾柱，经反相图腾柱再分别连到脉冲变压器原边绕组的两端，脉冲变压器的副边有两个绕组，一组异名端相连作为输出驱动的地，另外一组异名端分别连到两个二极管的阳极，两个二极管的阴极相连后的信号再连到分压电阻进行分压，由分压电阻分压后的信号连到驱动芯片的输入端，驱动芯片的输出连到功率电路中开关管的门极限流电阻，以控制开关管的通断。所述数字控制芯片将目标脉冲控制信号分成两个相等脉宽的控制信号，经各自的反相图腾柱增强电流驱动能力后，再分别施加在脉冲变压器的原边绕组两端；所述脉冲变压器原边绕组两端的电平相异时，会为脉冲变压器励磁，且励磁电流的方向在一个开关周期内正反交替，且正、反向励磁时间与由数字控制芯片所生成的两个相等脉宽控制信号的时间相同，经过脉冲变压器隔离后，相应的副边绕组信号通过两个二极管构成的或逻辑电路相加，便得到和数字控制芯片中的目标脉冲控制信号具有相同宽度的脉冲信号。所述两个相等脉宽控制信号生成的配置方法；在数字控制芯片中采用两组PWM模块，将这两个PWM模块载波模式均配置成增计数模式，且两组模块的时基相同，计数的峰值等于开关周期值PWM_PRD。PWM1_A由PWM1模块中的计数器值与本模块中的比较寄存器A中的值比较得到；PWM2_A由PWM2模块中的计数器值与本模块的比较寄存器A中的值和比较寄存器B中的值分别比较得到；PWM1模块的比较寄存器A赋值为D/2·PWM_PRD，D是目标脉冲控制信号的占空比；PWM2模块的比较寄存器A赋值为D/2·PWM_PRD，比较寄存器B赋值为D·PWM_PRD。当PWM1模块的计数器值小于其比较寄存器A中的值时，PWM1模块输出高电平，即PWM1_A为高电平；当PWM1模块的计数值大于其比较寄存器A中的值时，该PWM1模块输出低电平，即PWM1_A为低电平；当PWM2模块的计数值大于其比较寄存器A中的值时，且小于比较寄存器B中的值时，PWM2模块输出高电平，即PWM2_A为高电平；当PWM2模块的计数值小于其比较寄存器A中的值或者大于比较寄存器B中的值时，PWM2模块输出低电平，即PWM2_A为低电平。本专利技术的优点和效果在于：因使用电磁隔离，故具有响应速度快，原边与副边的绝缘强度高，共模干扰抑制能力强。因脉冲变压器原边的励磁电流的方向正反交替，且正、反向励磁时间与数字控制芯片生成的两相等脉冲控制信号的宽度相同，故消除了脉冲变压器原边需要磁恢复而造成的占空比限制，从而本专利技术能实现占空比在0～100％的范围内的调节，且占空比能在一个低频周期内连续变化。本专利技术的优点还在于能实现高频脉冲控制信号的隔离驱动，且成本较低，故适用于高功率密度功率变换器的设计，有助于高性价比的实现。本专利技术的其他具体优点和效果将在下面继续说明。附图说明图1——本专利技术的应用电路和组成示意图。图2——本专利技术应用电路硬件构成示意图。图3——本专利技术中PWM发生器的配置示意图。图4——本专利技术中控制信号示意图。图5——本专利技术中实例构成示意图。图6——本专利技术实例中EPWM模块的配置示意图。图7——本专利技术实例中PWM_1A、PWM2_A波形及开关管驱动实验波形图。图8——本专利技术中实例稳态输入波形。图中各标号表示对应信息如下：数字控制芯片1、反相图腾柱2、脉冲变压器3、或逻辑电路4、分压电路5、驱动芯片6、功率开关电路7。图2中的符号名称：UM数字控制芯片Q1A，Q2AP沟道MOS管Q1B，Q2BN沟道MOS管R1，R3限流电阻R2，R4分压电阻 2 -->T1脉冲变压器D1，D2二极管U1驱动芯片PWM1_APWM1模块输出脉冲控制信号PWM2_APWM2模块输出脉冲控制信号PWM1，PWM2脉冲变压器原边输入信号PWM二极管相或信号DRIVER开关管驱动信号Q开关管VDD+3.3V电压VCC+15V电压图3中的符号名称：PWM1_APWM1模块输出脉冲控制信号PWM2_APWM2模块输出脉冲控制信号PWM1.TBCTRPWM1模块的时基计数器PWM2.TBCTRPWM2模块的时基计数器PWM1.CMPAPWM1模块比较寄存器APWM2.GMPAPWM2模块比较寄存器APWM2.CMPBPWM2模块比较寄存器BPWM_PRD开关周期值D目标脉冲控制信号的占空比图4中的符号名称：PWMD目标脉冲控制信号PWM1_APWM1模块输出脉冲控制信号PWM2_APWM2模块输出脉冲控制信号PWM1，PWM2<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关管控制脉冲的驱动方法，其特征在于数字控制芯片将目标脉冲控制信号分成两个相等脉宽的控制信号，所述的两个相等脉宽的控制信号由数字控制芯片输出分别连到反相图腾柱，经反相图腾柱再分别连到脉冲变压器原边绕组的两端，脉冲变压器的副边有两个绕组，一组异名端相连作为输出驱动的地，另外一组异名端分别连到两个二极管的阳极，两个二极管的阴极相连后的信号再连到分压电阻进行分压，由分压电阻分压后的信号连到驱动芯片的输入端，驱动芯片的输出连到功率电路中开关管的门极限流电阻，以控制开关管的通断。

【技术特征摘要】
1.一种开关管控制脉冲的驱动方法，其特征在于数字控制芯片将目标脉冲控制信号分
成两个相等脉宽的控制信号，所述的两个相等脉宽的控制信号由数字控制芯片输出分别连
到反相图腾柱，经反相图腾柱再分别连到脉冲变压器原边绕组的两端，脉冲变压器的副边
有两个绕组，一组异名端相连作为输出驱动的地，另外一组异名端分别连到两个二极管的
阳极，两个二极管的阴极相连后的信号再连到分压电阻进行分压，由分压电阻分压后的信
号连到驱动芯片的输入端，驱动芯片的输出连到功率电路中开关管的门极限流电阻，以控
制开关管的通断。
2.根据权利要求1所述的一种开关管控制脉冲的驱动方法，其特征在于所述的数字控
制芯片将目标脉冲控制信号分成两个相等脉宽的控制信号，经各自的反相图腾柱增强电流
驱动能力后，再分别施加在脉冲变压器的原边绕组两端；所述脉冲变压器原边绕组两端的
电平相异时，会为脉冲变压器励磁，且励磁电流的方向在一个开关周期内正反交替，且正、
反向励磁时间与由数字控制芯片所生成的两个相等脉宽控制信号的时间相同，经过脉冲变
压器隔离后，相应的副边绕组信号通过两个二极管构成的或逻辑电路相加，便得到和数字
控制芯片中的目标脉冲控制信号具有相同宽度的脉冲信号。
3.根据权利要求1或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：方宇，徐潘，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32