一种隔离驱动电路制造技术

本发明专利技术涉及一种应用于开关电源功率开关管的驱动电路，尤其涉及一种需要变压器隔离的功率开关管驱动电路。包括：控制电路；驱动变压器；隔直电容；钳位电路，并联于驱动变压器的原边绕组；钳位开关控制电路，所述控制电路的驱动脉冲经过钳位开关控制电路驱动钳位电路的开关。保留了原边的隔直电容，使驱动变压器原边绕组以很平稳的电压来复位，驱动电路的输出波形无尖刺和振荡。本发明专利技术的钳位电路只是在驱动脉冲关断时才起作用，并且不用阻尼电阻，驱动电路效率高。添加的元器件少，成本低。在驱动脉冲关断时，钳位电路可以将驱动变压器原边的最大正向电压钳位在０．７Ｖ，从而可以避免由于ＬＣ振荡而使需要关断的功率开关管误导通。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于开关电源功率开关管的驱动电路，尤其涉及一种需要变压器隔离的功率开关管驱动电路。
技术介绍
开关电源现在已经被广泛应用，其关键器件功率开关管工作在高频高压状态下。由于电路拓扑本身的需要或者出于安全考虑，需要将来自控制电路的驱动脉冲与功率开关管进行隔离。一种传统的功率开关管隔离驱动电路如图1中虚线框100所示，包括原边隔直电容C1，隔离驱动变压器T1和副边自举电容C2，自举二极管D2。来自控制电路的驱动脉冲加在A点和原边参考地之间，通过隔离变换、负压自举后，在C点和副边参考地输出，用来驱动功率开关管Qsw。当来自控制电路的驱动脉冲正常时，根据伏秒平衡原则可知原边隔直电容C1上的电压左正右负，存储有能量；驱动变压器原边有电流流过也存储有能量。当驱动脉冲关断，A点电压保持在零与原边参考地短接。由于电容C1和驱动变压器原边电感Lp存储有能量，两者开始谐振，导致驱动变压器原副边出现振荡电压。由于振荡没有阻尼或寄生阻尼很小，此振荡电压持续时间会很长、幅值会很高，从而在C点出现幅值很高、持续时间很长(振荡周期远大于开关周期)的电压，使本来要关断的功率开关管Qsw又错误开通，导致电源输出无法关断或者功率开关管连接的主变压器饱和。为了解决这个问题，比较简单的方法是在驱动变压器原、副边绕组并联阻尼电阻来阻止振荡。为了达到较好的阻止效果，此阻尼电阻必须选得很小，否则在驱动脉冲正常存在时阻尼电阻就会有比较大的损耗，使驱动电路效率很低。又一种方法如美国专利门极驱动电路。专利号US5438294，发布日期1995年8月1日。此专利电路没有隔直电容，驱动变压器原边一端直接连接控制电路来的驱动脉冲，驱动变压器另一端通过一个信号开关管(管体二极管或外并二极管)连接到原边控制地信号开关管的漏极(D极)连接驱动变压器端，源极(S极)连接原边控制地，栅极(G极)连接控制电路驱动脉冲。当驱动脉冲关断时，信号开关管也关断，驱动变压器原边电感与信号开关管节电容谐振复位，此时驱动变压器原边电压为负。当谐振反相使驱动变压器原边电压变正时，由于信号开关管体二极管或外并二极管存在，将驱动变压器原边正向电压钳位在0.7V，此电压不足以使后接的功率开关管误导通。但此种电路依靠信号开关管的节电容来谐振复位，由于此节电容很小会产生很高的复位电压尖峰，在正常驱动脉冲上会叠加毛刺，电压尖峰也可能会损坏信号开关管。第三种方法如美国专利开关电源驱动电路。专利号US6282102B1，发布日期2001年8月28日。此方法是在图1传统隔离驱动电路基础上，在驱动变压器的原边并联一个小感量值电感，此电感值比驱动变压器原边励磁电感值小至少一个数量级以上。这样当来自控制电路的驱动脉冲关断时，原边隔直电容就只与外并电感谐振，此谐振周期很短，在外并电感(驱动变压器原边)产生的振荡电压幅值也很低。此振荡电压幅值和能量不足以使外接功率开关管开通，即使开通，时间也很短不会造成严重后果。此专利电路只是减小了由于振荡而造成开关管误开通的机会和开通时间，原边所并电感在驱动脉冲正常存在时，也与隔直电容谐振，会造成很大的损耗。驱动变压器原边的谐振正相电压，不能被很好地控制在很低的水平。因此不能很好地避免误导通的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中，隔离驱动电路由于大的隔直电容存在，当来自控制电路的驱动关断时，隔直电容与驱动变压器励磁电感谐振，在驱动变压器原副边上产生幅值很高的振荡电压，而使需要关断的功率开关管误导通问题，提供一种隔离驱动电路。现有的解决方案中，有的去掉隔直电容、通过在驱动变压器一端连接驱动MOS管和反并二极管来防止LC振荡，这样存在驱动变压器复位电压尖峰很高的问题；有的是在驱动变压器原边直接并联小阻值的电阻或小感量值的电感，来阻止驱动变压器原边电感与隔值电容谐振，但此小阻值电阻或小感量电感，只能衰减振荡或者减小振荡电压的能量，不能从根本上防止开关管误导通；而且在驱动脉冲存在时也在工作，这样存在驱动电路损耗大的问题。本专利技术即保留了驱动变压器原边的隔直电容，当驱动脉冲为低电平时，驱动变压器能以很低很平稳的电压来复位；驱动变压器的原边并联一个钳位电路，驱动脉冲关断时此钳位电路工作，又能将LC谐振在驱动变压器原副边产生正向电压钳位在一个二极管的导通压降，防止后接功率开关管的误导通。本专利技术具体是这样实现的 一种隔离驱动电路，包括产生驱动脉冲的控制电路；一个原边绕组，一个或多个副边绕组的驱动变压器；连接于控制电路驱动脉冲和驱动变压器原边绕组之间的隔直电容；其特征在于还包括钳位电路，并联于驱动变压器的原边绕组；钳位开关控制电路，所述控制电路的驱动脉冲经过钳位开关控制电路驱动钳位电路的开关。所述钳位电路由钳位二极管、钳位开关管串联组成。所述控制电路的驱动脉冲为高电平时，钳位开关控制电路驱动钳位电路断开；所述控制电路的驱动脉冲为低电平时，钳位开关控制电路驱动钳位电路闭合。所述钳位开关管为N型开关管，可以是N沟道MOS管、也可以是N型三极管；所述钳位开关控制电路通过一反相器将控制电路的驱动脉冲与所述钳位电路中的钳位开关管相连。所述钳位开关管为P型开关管，可以是P型三极管、也可以是P型场效应管；所述钳位开关控制电路将控制电路的驱动脉冲直接与所述钳位电路中的钳位开关管相连。由电容、二极管组成的自举电路；电容的一端连接驱动变压器副边绕组的一端，另一端与二极管的阴极相连，二极管的阳极连接在驱动变压器副边绕组另一端。由三极管、二极管组成的放电电路；三极管的集电极、发射极直接连接在功率开关管的栅极、源极；二极管阳极与三极管的发射极相连，阴极与三极管的基极相连。采用本专利技术所述方法和电路，与现有技术相比，具有以下的进步和优点1.保留了原边的隔直电容，可以使驱动变压器原边绕组以很平稳的电压来复位，驱动电路的输出波形无尖刺和振荡。2.钳位电路只是在驱动脉冲关断时才起作用，并且不用阻尼电阻，驱动电路效率高。3.添加的元器件少，成本低。4.在驱动脉冲关断时，钳位电路可以将驱动变压器原边的最大正向电压钳位在0.7V，从而可以避免由于LC振荡而使需要关断的功率开关管误导通。总之，本专利技术既保留了传统驱动电路的优点，又解决了传统驱动电路存在的问题。附图说明图1是以前传统的驱动电路；图2是本专利技术的原理框图；图3是图2电路的关键点波形图；图4是本专利技术的第一种实现形式；图5是本专利技术的第二种实现形式；图6是本专利技术应用于多路输出的实施例；图7是本专利技术采用各种副边处理电路的实施例。具体实施例方式下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述图1是以前传统的驱动电路，其工作原理在此不详细描述。本专利技术所述的电路由以下几部分组成参考图2中虚线框2001.原边输入信号接口A，来自控制电路的驱动脉冲在A点和原边参考地进入本专利技术的电路。2.原边隔直电容C1，此电容连接在驱动脉冲入口A和驱动变压器原边绕组第一端1之间。3.驱动变压器T1，包括一个原边绕组；副边绕组可以有一个或多个，匝比也可以根据实际情况选取。4.并联在驱动变压器原边的钳位电路，由钳位二极管D1和钳位开关管Q1串联组成。5.原边输入信号接口C，钳位开关管Q1的驱动信号通过C点和原边参考地进入。来自控制电路的驱动脉冲，通过原边外接的钳位开关控制电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离驱动电路，包括：产生驱动脉冲的控制电路；一个原边绕组，一个或多个副边绕组的驱动变压器；连接于控制电路驱动脉冲和驱动变压器原边绕组之间的隔直电容；其特征在于还包括：钳位电路，并联于驱动变压器的原边绕组；钳位开关控制电路，所述控制电路的驱动脉冲经过钳位开关控制电路驱动钳位电路的开关。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李彩生，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]