开关驱动电路和使用其的开关电源设备制造技术

一种开关驱动电路驱动连接到变压器的全桥输出级，从而在将第一方向的激励电流提供给变压器的第一循环与将第二方向的激励电流提供给变压器的第二循环之间进行交替切换。开关驱动电路包括例如根据第一循环和所述第二循环中的一个循环中流动的激励电流的大小来设置全桥输出级的同时断开时间的模式，该同时断开时间成为另一循环的操作变化因子。或者开关驱动电路包括例如根据通过将第一和第二循环中流动的激励电流进行平均而获得的平均激励电流的大小来设置全桥输出级的同时断开时间的模式。或者，开关驱动电路根据操作模式切换信号在这些模式之间进行切换。

Switch drive circuit and switching power equipment using it

A switch drive circuit is connected to the full bridge output stage of the transformer, so that the first loop excited by the first direction is supplied to the first cycle of the transformer and alternatively switched to the second loop of the second direction excitation current supplied to the transformer. The switch drive circuit includes, for example, the mode of simultaneous disconnection time of the full bridge output stage based on the magnitude of the exciting current flowing in the first cycle and the second cycle, and the simultaneous disconnection time becomes the operation change factor of the other cycle. Or switch drive circuit, for example, according to the average excitation current obtained by averaging the exciting current in the first and second loops, we set the mode of simultaneous disconnection time of the full bridge output stage. Alternatively, the switch drive circuit switches between these modes according to the switching signal of the operation mode.

【技术实现步骤摘要】
开关驱动电路和使用其的开关电源设备
在此公开的本专利技术涉及开关驱动电路和使用其的开关电源设备
技术介绍
通常，使用全桥输出级的开关电源设备在需要大直流(DC)转换的应用中被广泛用作电源装置。在日本专利申请公开No.2013-055858中公开了与此相关的常规技术的示例。然而，常规开关电源设备的缺点在于，由于全桥输出级中的开关设备的特性的变化，导致变压器的磁偏差。
技术实现思路
鉴于本申请的专利技术人发现的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种能够缓和变压器的磁偏离的开关驱动电路以及使用这样的开关驱动电路的开关电源设备。根据在此公开的实施例，一种开关驱动电路驱动连接到变压器的全桥输出级，从而在将第一方向的激励电流提供给变压器的第一循环与将第二方向的激励电流提供给变压器的第二循环之间进行交替切换。在此，根据第一循环和第二循环中的一个循环中流动的激励电流的大小来设置全桥输出级的同时断开时间，该同时断开时间成为第一循环和第二循环中的另一循环的操作变化因子。根据在此公开的另一实施例，一种开关驱动电路驱动连接到变压器的全桥输出级，从而在将第一方向的激励电流提供给变压器的第一循环与将第二方向的激励电流提供给变压器的第二循环之间进行交替切换。在此，可以根据将第一循环中流动的激励电流和第二循环中流动的激励电流进行平均而获得的平均激励电流的大小，来设置全桥输出级的同时断开时间。根据在此公开的又一实施例，一种开关驱动电路驱动连接到变压器的全桥输出级，从而在将第一方向的激励电流提供给变压器的第一循环与将第二方向的激励电流提供给变压器的第二循环之间进行交替切换。在此，该开关驱动电路可以包括：根据第一循环和第二循环中的一个循环中流动的激励电流的大小来设置转换到第一循环和第二循环中的另一循环时全桥输出级的同时关闭时间的模式；以及根据将第一循环中流动的激励电流和第二循环中流动的激励电流进行平均而获得的平均激励电流的大小来设置全桥输出级的同时关闭时间的模式。在此，可以根据模式切换信号在模式之间进行切换。通过对于最佳方式及其相关附图的下面详细描述，将进一步清楚本专利技术的其他特征、构成组件、操作步骤、优点以及特性。附图说明图1是示出开关电源设备的第一实施例的电路图；图2是表示相移法的示例的时序图；图3是第一循环的电流路径图；图4是第二循环的电流路径图；图5是示出第一模式的死区时间设定处理的时序图；图6是示出第二模式的死区时间设定处理的时序图；图7是示出第三模式的死区时间设定处理的时序图；图8是示出开关电源设备的第二实施例的电路图；以及图9是表示死区设置处理的示例的时序图。具体实施方式开关电源设备(第一实施例)：图1是示出开关电源设备的第一实施例的电路图。本实施例的开关电源设备1是从输入电压Vi产生输出电压Vo以将输出电压Vo提供给负载2的绝缘DC/DC转换器，并且包括开关驱动电路10、全桥输出级20、变压器30、以及整流平滑单元40。开关驱动电路10脉冲驱动栅极信号(GA、GB、GC、GD)，以使输出电压Vo达到目标电平，从而PWM(脉宽调制)以相移法来驱动全桥输出级20。此外，开关驱动电路10根据全桥输出级20的驱动电流(并且因此变压器30的激励电流)接受感测信号CS的输入，并且还具有根据感测信号CS来设置全桥输出级20的同时断开(OFF)时间(也称为死区时间)的功能。此外，开关驱动电路10还具有根据操作模式切换信号MODE来切换用于设置同时断开时间的方法的功能。稍后将详细描述开关驱动电路10的具体操作。全桥输出级20连接在电源端子(＝输入电压Vi应用端子)和第一接地端子(＝接地电压GND1应用端子)之间，并根据上开关TrA和TrC以及下开关TrB和TrD的导通/断开控制，从输入电压Vi生成输出电压Vo。上开关TrA和下开关TrB作为全桥输出级20的第一臂(＝第一半桥)串联连接在电源端子和第一接地端子之间。这里，上开关TrA和下开关TrB之间的连接节点(＝节点电压V1应用端子)连接到变压器30的第一输入端子(＝初级绕组L1的第一端子)。上开关TrC和下开关TrD作为全桥输出级20的第二臂(＝第二半桥)串联连接在电源端子和第一接地端子之间。这里，上开关TrC和下开关TrD之间的连接节点(＝节点电压V2应用终端)连接到变压器30的第二输入端子(＝初级绕组L1的第二端子)。如图中虚线所示，开关TrA至TrD分别伴随有寄生电容器和寄生二极管，两者均出现在每个开关TrA至TrD的两个端子之间。上开关TrA和下开关TrB分别根据栅极信号GA和GB互补地导通/断开。上开关TrC和下开关TrD分别根据栅极信号GC和GD互补地导通/断开。在本说明书中，能够认为术语“互补”不仅覆盖开关元件的导通/断开状态完全相反的情况，而且还覆盖给定上开关和下开关的导通/断开转换的延迟的情况(即，设置它们同时断开的同时断开时间(死区时间))。同时断开时间不仅用于防止过大的直通电流经由上下开关流动，而且还用于实现软开关操作(零伏开关(ZVS)操作)以减少开关损耗和开关噪声。这里，在向上开关TrA和TrC以及下开关TrB和TrD施加高电压的情况下，期望使用功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、SiC晶体管或诸如GaN功率器件的耐高压开关元件作为每个开关元件。变压器30包括彼此电磁耦合的初级绕组L1和次级绕组L2，并且将初级电路系统1p的交流(AC)功率传送到次级电路系统1s，同时将初级电路系统1p(GND1系统)和次级电路系统1s(GND2系统)电隔离。整流平滑单元40构成从变压器30的次级绕组L2中出现的感应电压生成输出电压Vo的功能块，并且包括整流二极管D1和D2(分别对应于第一整流器和第二整流器)，扼流线圈L3、以及平滑电容器C1。整流二极管D1的负极连接到变压器30的第一输出端(＝次级绕组L2的第一端子)。另一方面，整流二极管D2的负极连接到变压器30的第二输出端子(＝次级绕组L2的第二端子)连接。整流二极管D1和D2的正极都连接到第二接地端子(＝接地电压GND2应用端子)。扼流线圈L3的第一端子连接到次级绕组L2的中点抽头。扼流线圈L3的第二端子和平滑电容器C1的第一端子都连接到输出电压Vo输出端子。平滑电容器C1的第二端子连接到接地电压GND2应用端子。基本操作：图2是示出利用相移法执行的全桥输出级20的PWM驱动的时序图。该图按照从顶部的顺序示出了栅极信号GA至GD、节点电压V1、直通电流IAB(＝流经上开关TrA和下开关TrB的直通电流)、节点电压V2和直通电流ICD(＝流经上开关TrC和下开关TrD的直通电流)。在利用相移法执行的全桥输出级20的PWM驱动中，栅极信号GA至GD以恒定占空比(50％)进行脉冲驱动。在第一臂侧的栅极信号GA和GB之间以及第二臂侧的栅极信号GC和GD之间设置有移位时间Ts(相位差)。移位时间Ts的可变控制使得能够控制向第一绕组L1施加输入电压Vi的施加时间，并且这使得能够以固定、恒定切换频率来执行输出电压Vo的反馈控制。例如，从时刻t1到时刻t2，栅极信号GA和GD为高电平，而栅极信号GB和GC为低电平。相应地，上开关TrA和下开关TrD导通，下开关TrB和上开关TrC断开。因此，如图3中粗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关驱动电路，其驱动连接到变压器的全桥输出级，从而在将第一方向的激励电流提供给所述变压器的第一循环与将第二方向的激励电流提供给所述变压器的第二循环之间进行交替切换，其中，根据所述第一循环和所述第二循环中的一个循环中流动的激励电流的大小来设置所述全桥输出级的同时断开时间，该同时断开时间成为所述第一循环和所述第二循环中的另一循环的操作变化因子。

【技术特征摘要】
2016.09.14 JP 2016-1792671.一种开关驱动电路，其驱动连接到变压器的全桥输出级，从而在将第一方向的激励电流提供给所述变压器的第一循环与将第二方向的激励电流提供给所述变压器的第二循环之间进行交替切换，其中，根据所述第一循环和所述第二循环中的一个循环中流动的激励电流的大小来设置所述全桥输出级的同时断开时间，该同时断开时间成为所述第一循环和所述第二循环中的另一循环的操作变化因子。2.一种开关驱动电路，其驱动连接到变压器的全桥输出级，从而在将第一方向的激励电流提供给所述变压器的第一循环与将第二方向的激励电流提供给所述变压器的第二循环之间进行交替切换，其中，根据将所述第一循环中流动的激励电流和所述第二循环中流动的激励电流进行平均而获得的平均激励电流的大小，来设置所述全桥输出级的同时断开时间。3.一种开关驱动电路，其驱动连接到变压器的全桥输出级，从而在将第一方向的激励电流提供给所述变压器的第一循环与将第二方向的激励电流提供给所述变压器的第二循环之间进行交替切换，所述开关驱动电路包括：根据第一循环和第二循环中的一个循环中流动的激励电流的大小来设置转换到第一循环和第二循环中的另一循环时的全桥输出级的同时断开时间的模式；以及根据将所述第一循环中流动的激励电流和所述第二循环中流动的激励电流进行平均而获得的平均激励电流的大小来设置所述全桥输出级的同时断开时间的模式，其中，根据模式切换信号在模式之间进行切换。4.根据权利要求1到3中的任一项所述的开关驱动电路，其中，激励电流或平均激励电流越大，使得同时断开时间越短，并且激励电流或平均激励电流越小，使得同时断开...

【专利技术属性】
技术研发人员：国生雄一，坂本拓也，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP