一种带变压器隔离的互补驱动信号产生电路制造技术

本发明专利技术涉及一种带变压器隔离的互补驱动信号产生电路，其包括第一绕组电路，第一绕组接收输入电压和脉冲信号，依据脉冲信号将输入电压变成交流脉冲电压并输出；第二绕组电路，第二绕组电路用于将变压器能量返回到输入电压，实现磁复位；第三绕组电路，第三绕组电路接收交流脉冲电压，产生第一驱动信号，用于控制功率开关管Q1的通断；第四绕组电路，第四绕组电路接收交流脉冲电压，产生第二驱动信号，用于控制功率开关管Q2的通断；其中，第三绕组电路产生的第一驱动信号和第四绕组电路产生的第二驱动信号互补。本发明专利技术的优点：只需一路控制信号，可产生两路互补的驱动信号，且两信号的死区时间可调。

【技术实现步骤摘要】
一种带变压器隔离的互补驱动信号产生电路
本专利技术属于电力电子
，尤其涉及一种带变压器隔离的互补驱动信号产生电路。
技术介绍
随着电力半导体器件的发展，功率场效应管(PowerMOSFET)以其开关速度快、驱动功率小、易并联等优点成为开关电源中最常用的器件，随着MOSFET的应用日益广泛，在一些特殊场合常常要使用互补导通的功率开关管，如不对称半桥变换器、有源箝位、同步整流等拓扑，这些电路均有两个功率管互补工作，工作时需要提供两组驱动信号，且两组驱动不共地，需采用带隔离的驱动电路来实现隔离、浮地和增大驱动能力的功能，常用的驱动方式有三种：变压器隔离驱动、光耦隔离驱动和专用驱动芯片驱动。其中光耦隔离驱动适用频率较低，专用的隔离驱动芯片成本较高且导通和关断有很大的延迟，相较两者而言，使用变压器隔离驱动无需另外提供独立的隔离电源供电，电路实现简单，在开关电源领域得到了广泛的应用。传统的互补驱动信号产生电路如图1所示，两个次级绕组相反，电路对称，变压器初级串联一个隔直电容C1用于防止直流分量造成的偏磁，经变压器1:1隔离后，电路输出幅值会随占空比变化而变化，功率管Q1驱动信号幅值为D*U，功率管Q2驱动信号幅值为(1-D)*U，当占空比D偏离0.5很大时，有一路驱动信号电平不够，不能很好地起到驱动作用，传统电路适用于占空比固定或变化范围不大(D＝0.5左右)的电路拓扑中。功率管Q1、Q2分别通过电阻R3、R4放电，功率管关断速度较慢。死区时间内隔直电容易与变压器激磁电感或其它寄生参数谐振引起振荡，造成开关管的误导通。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种带变压器隔离的互补驱动信号产生电路，用于解决上述问题。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是:一种带变压器隔离的互补驱动信号产生电路，其包括第一绕组电路，第一绕组接收输入电压和脉冲信号，依据脉冲信号将输入电压变成交流脉冲电压并输出；第二绕组电路，第二绕组电路用于将变压器能量返回到输入电压，实现磁复位；第三绕组电路，第三绕组电路接收交流脉冲电压，产生第一驱动信号，用于控制功率开关管Q1的通断；第四绕组电路，第四绕组电路接收交流脉冲电压，产生第二驱动信号，用于控制功率开关管Q2的通断；其中，第三绕组电路产生的第一驱动信号和第四绕组电路产生的第二驱动信号互补。进一步的，第一绕组电路、第二绕组电路、第三绕组电路、第四绕组电路中的绕组比N2：N1：N3：N4＝1：1：1：1。进一步的，第一绕组电路包括电阻、电容、三极管和变压器绕组N2，其中电阻R08与电容C08并联后分别与电阻R09和三极管V11的基极连接，电阻R09另一端和三极管的发射极连接且接地，三极管V11的集电极与绕组N2连接，绕组N2的另一端通过电阻R07与输入电压连接。进一步的，第二绕组电路包括二极管和变压器绕组N1，二极管V10的阴极通过电阻R07与输入电压连接，二极管的阳极通过绕组N1接地。进一步的，第三绕组电路包括绕组N3、电阻、电容、二极管和三极管，其中绕组N3一端通过二极管V01、电阻R02和二极管V02连接于功率开关管Q1的栅极G1，三极管V03并联于功率开关管Q1的栅极和源极，用于为功率开关管Q1的栅极G1和源极S1间电容提供放电回路；通过调节电阻R02和电容C07实现上升沿的时间控制。进一步的，通过三极管V03实现功率开关管Q1的快速关断，其中三极管V03为PNP型。进一步的，第四绕组电路包括绕组N4、二极管、电阻、电容和三极管，其中二极管V06和电容C04共同作用，用于对绕组N4的脉冲电压信号进行整流，三极管V07并联于功率开关管Q2的栅极和源极，用于为功率开关管Q2的栅极G2和源极S2间电容提供放电回路；绕组N4脉冲信号通过电阻R04和电阻R06分压连接至三极管V07的基极，用于控制三极管V07的通断时间；通过调节电阻R05和电容C04实现上升沿的时间控制。进一步的，通过三极管V07实现功率开关管Q2的快速关断，三极管V07为NPN型。本专利技术的带变压器隔离的互补驱动信号产生电路与现有技术相比，具有如下优点：(1)本专利技术继承了带变压器隔离驱动信号产生电路的优点，只需一路控制信号，可产生两路互补的驱动信号，且两信号的死区时间可调。(2)电路输出驱动信号幅值固定，不受占空比影响，可适用于更宽范围的PWM信号传输。(3)电路采用单电源15V供电，与PWM芯片共用一路电源，无需提供独立的电源供电，电路简单，增强了电路的驱动能力，能保证功率管可靠触发导通。(4)变压器原边无隔直电容，不会与变压器原边激磁电感或其它寄生参数振荡引起功率管的误导通。(5)本专利技术可应用于电力电子领域功率变换器的设计，尤其适用有两个功率管并且要求两管互补工作的电路拓扑中。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，并与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1为现有技术的带变压器隔离的互补驱动信号产生电路。图2为本专利技术一实施例的带变压器隔离的互补驱动信号产生电路。图3为本专利技术一实施例的互补驱动信号产生电路各典型信号时序图，其中(a)为前级PWM控制电路输出信号波形，为一占空比为D的方波信号；(b)为脉冲变压器T01各绕组信号波形；(c)为电阻A、B两点间信号波形；(d)为驱动电路一输出信号波形，即G1、S1间电压波形；(e)为C、D两点间信号波形，经二极管V06和电容C04整流成一恒压信号；(f)为E、D两点间信号波形；(g)为驱动电路二输出信号波形，即G2、S2间电压波形。图4为电阻R05阻值不同时，驱动电路一和驱动电路二的输出信号波形。图5为占空比D不同时，驱动电路一和驱动电路二的输出信号波形。具体实施方式为使本专利技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。如图2所示的本专利技术带变压器隔离的互补驱动信号产生电路，其包括第一绕组电路，第一绕组接收输入电压和脉冲信号，依据脉冲信号将输入电压变成交流脉冲电压并输出；第二绕组电路，第二绕组电路用于将变压器能量返回到输入电压，实现磁复位；第三绕组电路，第三绕组电路接收交流脉冲电压，产生第一驱动信号，用于控制功率开关管Q1的通断；第四绕组电路，第四绕组电路接收交流脉冲电压，产生第二驱动信号，用于控制功率开关管Q2的通断；其中，第三绕组电路产生的第一驱动信号和第四绕组电路产生的第二驱动信号互补。在本专利技术实施例中，第一绕组电路、第二绕组电路、第三绕组电路、第四绕组电路中的绕组比N2：N1：N3：N4＝1：1：1：1。第一绕组电路包括电阻R08和电阻R09、电容C08、三极管V11和变压器绕组N2，其中电阻R08与电容C08并联后分别与电阻R09和三极管V11的基极连接，电阻R09另一端和三极管的发射极连接且接地，三极管V11的集电极与绕组N2连接，绕组N2的另一端通过电阻R07与输入电压连接。第二绕组电路包括二极管V10和变压器绕组N1，二极管V10的阴极通过电阻R07与输入电压+15V连接，二极管V10的阳极通过绕组N1接地。第三绕组电路包括绕组N3、两电阻、一电容、两二极管和一三极管，其中绕组N3同名端通过二极管V01、电阻R02和二极管V02连接于功率开关管Q1的栅极G1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带变压器隔离的互补驱动信号产生电路，其特征在于，包括第一绕组电路，第一绕组接收输入电压和脉冲信号，依据脉冲信号将输入电压变成交流脉冲电压并输出；第二绕组电路，第二绕组电路用于将变压器能量返回到输入电压，实现磁复位；第三绕组电路，第三绕组电路接收交流脉冲电压，产生第一驱动信号，用于控制功率开关管Q1的通断；第四绕组电路，第四绕组电路接收交流脉冲电压，产生第二驱动信号，用于控制功率开关管Q2的通断；其中，第三绕组电路产生的第一驱动信号和第四绕组电路产生的第二驱动信号互补。

【技术特征摘要】
1.一种带变压器隔离的互补驱动信号产生电路，其特征在于，包括第一绕组电路，第一绕组接收输入电压和脉冲信号，依据脉冲信号将输入电压变成交流脉冲电压并输出；第二绕组电路，第二绕组电路用于将变压器能量返回到输入电压，实现磁复位；第三绕组电路，第三绕组电路接收交流脉冲电压，产生第一驱动信号，用于控制功率开关管Q1的通断；第四绕组电路，第四绕组电路接收交流脉冲电压，产生第二驱动信号，用于控制功率开关管Q2的通断；其中，第三绕组电路产生的第一驱动信号和第四绕组电路产生的第二驱动信号互补。2.根据权利要求1所述的带变压器隔离的互补驱动信号产生电路，其特征在于，第一绕组电路、第二绕组电路、第三绕组电路、第四绕组电路中的绕组比N2：N1：N3：N4＝1：1：1：1。3.根据权利要求1所述的带变压器隔离的互补驱动信号产生电路，其特征在于，第一绕组电路包括电阻、电容、三极管和变压器绕组N2，其中电阻R08与电容C08并联后分别与电阻R09和三极管V11的基极连接，电阻R09另一端和三极管的发射极连接且接地，三极管V11的集电极与绕组N2连接，绕组N2的另一端通过电阻R07与输入电压连接。4.根据权利要求1所述的带变压器隔离的互补驱动信号产生电路，其特征在于，第二绕组电路包括二极管和变压器绕组N1，二极管V10的阴极通过电阻R07与输入电压连接，二极管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢刘宏，张可银，郑露，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32