一种高低边自举驱动控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高低边自举驱动控制方法及装置，包括：检测高边管及低边管所在电路的电路特性；当电路特性满足预定条件时，根据预设策略控制高边管及低边管输出特定的驱动波形；预设策略包括：配置高边管工作于闭环状态，配置低边管工作于开环状态，在一个开关周期内，在比该开关周期起始时刻晚第一预定时长的时刻导通低边管，在高边管的开通时刻前关断低边管，或者，在高边管的关断时刻后导通低边管，在比该开关周期结束时刻早第二预定时长的时刻关断低边管，其中，高边管与低边管的开关周期相同且同步。本发明专利技术公开的高低边自举驱动控制方法及装置，能够解决某些应用场所高边管及低边管驱动无法正常应用自举驱动，并避免增加成本及电路复杂度。

High and low side bootstrap driving control method and device

The invention discloses a high-low edge bootstrap drive control method and apparatus, including: the circuit detection circuit characteristics of high side and low side pipe pipe; when the circuit satisfies a predetermined condition, according to the preset control strategy of high side and low side tube tube output waveform specific; preset strategies include: high side configuration work in a closed-loop state, configuration of the low side tube in open-loop state, in a switching cycle in the switch cycle starting time later than the first predetermined length of time on the low side tube in high side turn-on time before shutdown low side tube, or in the high side tube closed off time after conducting low side tube, in which the ratio of switching period end time as early as second scheduled long time shutdown, low side tube, high side switch cycle and low side tube with the same synchronization. The invention discloses a method and a device for controlling the high and low side drive, which can solve the problem that the driving of the high side tube and the low side pipe can not be applied in a certain place, and the cost is increased, and the complexity of the circuit is avoided.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力电子领域，尤其涉及一种高低边自举驱动控制方法及装置。
技术介绍
随着工业发展，绿色节能呼声日渐升高。电力电子应用于工业设备的基础性组件，比如电源、变频器产品，对主设备的能耗至关重要；其转换效率，直接影响了主设备的能耗等级。在设备更新迭代急剧加速、空间要求日益提高的今天，电力电子产品需要顺应时代的要求，朝着高效率、高功率密度、数字化发展；尤其近年来，随着新型半导体开关器件的出现，电力电子将进入下一个全新时代。在电力电子技术中，高低边驱动为常用的应用场景，驱动方式常采用光耦驱动、变压器驱动以及自举驱动。光耦驱动一般应用在隔离场所，须增加额外辅助电路，隔离供电电源，电路相对复杂，成本高，难以集成，占用空间大，不利于模块化设计。变压器驱动通常应用在高频驱动隔离场所，变压器驱动常常需要较复杂的辅助电路，成本高，体积大，一般应用在大功率场所，也不适用于模块化设计。自举驱动一般采用专用集成电路(IC，IntegratedCircuit)集成，外围元器件少，易于集成、模块化设计，电路相对简单，成本低，在电力电子领域有着广泛的应用，自举驱动一般采用互补工作模式，以维持高边自举电容电压。高低边开关管驱动在开关电源领域应用十分广泛，比如桥式电路、图腾柱功率因素校正(PFC，PowerFactorCorrection)电路、BUCK同步整流电路、BOOST同步整流电路，针对上述拓扑结构，高低边开关管驱动方式一般采用自举驱动，即当低边管导通时，通过低边管对自举电容充电，以维持自举电容的电压，这要求高边管和低边管工作在互补模式，但是在某些拓扑结构中，高边管及低边管不宜工作在互补模式，另外，由于成本和空间的限制，亦不能采用光耦驱动或变压器驱动。图1为现有技术中图腾柱无桥PFC电路的示意图。如图1所示，在连续导通模式(CCM，ContinuousConductionMode)的图腾柱PFC电路中，针对高边管Q1、低边管Q2驱动，如采用互补模式的自举驱动，在轻载时电路将工作在断续导通模式(DCM，DiscontinuousConductionMode)，电感电流续流到零后，电感电流反灌；低频臂普通整流桥管(整流二极管D1或D2)因承受反压，存在反向恢复电流；普通慢速整流桥工作在高频开关状态，产生很大的反相损耗和干扰。接下来以正向输入为例说明图腾柱无桥PFC电路的工作过程，驱动波形与电感电流(IL)波形如图2所示，主要分为以下三个阶段：第一阶段S001：主管(低边管Q2)开通，辅管(高边管Q1)关断，电感储能，电流流向如图3所示，线性增加；第二阶段S002：主管(低边管Q2)关断，辅管(高边管Q1)开通，电感释放能量，电流流向如图4所示，线性减少；第三阶段S003：电感电流下降零以后，整流二级管承受反压，因其存在反向恢复，电感电流反向如图5所示。另外，图腾柱无桥PFC电路若采用单管导通自举驱动方式，在输入电压反向时，在轻载下，由于电感电流较小，每个开关周期无法对高边管自举电容充足够电，将无法维持自举电容电压，导致驱动异常；尤其打嗝时，直接导致自举电容电量泄放，虽然控制器发出了驱动信号，但驱动芯片无法正常驱动。由上述可知，在图腾柱PFC电路中，高边管及低边管的自举驱动采用互补模式存在较大干扰以及反向损耗、发热严重的问题；采用单管导通自举驱动方式，则当存在反向输入时，高边管自举电容无法维持电压正常驱动。为此，业界多采用光耦隔离驱动或增加电感电流过零检测电路来解决上述问题，然而，该做法增加了成本以及电路的复杂度。图6为直流至直流(DC-DC，DirectCurrenttoDirectCurrent)两级拓扑高边管及低边管驱动的示意图。如图6所示，在DC-DC两级拓扑应用中，前级同步BUCK电路，在输入电压低时，高边管Q1须工作在直通状态，非互补模式，即低边管Q2工作在常闭状态，高边管Q1工作在常开状态。但是，由于低边管Q2常闭时无法对高边的自举电容充电，会导致高边管Q1无法驱动。现有针对上述问题也只能采用光耦或变压器单独驱动，但是，这无疑将增加成本以及电路的复杂度。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种高低边自举驱动控制方法及装置，能够解决某些应用场所高边管及低边管驱动无法正常应用自举驱动的问题，并且避免增加成本以及电路的复杂度。为了达到上述技术目的，本专利技术提供一种高低边自举驱动控制方法，包括：检测高边管及低边管所在电路的电路特性；当所述电路特性满足预定条件时，根据预设策略控制高边管及低边管输出特定的驱动波形；其中，所述预设策略包括：配置高边管工作于闭环状态，高边管的脉冲宽度调制(PWM，PulseWidthModulation)驱动波形占空比由电路环路确定，配置低边管工作于开环状态，在一个开关周期内，在比该开关周期起始时刻晚第一预定时长的时刻导通低边管，在高边管的开通时刻前关断低边管，或者，在一个开关周期内，在高边管的关断时刻后导通低边管，在比该开关周期结束时刻早第二预定时长的时刻关断低边管，其中，高边管与低边管的开关周期相同且同步。进一步地，所述预设策略还包括：每间隔N个开关周期之后，在第N+1个开关周期内，在比该开关周期起始时刻晚第一预定时长的时刻导通低边管，在高边管的开通时刻前关断低边管，或者，在第N+1个开关周期内，在高边管的关断时刻后导通低边管，在比该开关周期结束时刻早第二预定时长的时刻关断低边管，其中，N为大于或等于0的整数。进一步地，所述预设策略还包括：在一个开关周期内，低边管的开通时长小于或等于该开关周期时长的10％。进一步地，当在一个开关周期内，在高边管的关断时刻后导通低边管，在比该开关周期结束时刻早第二预定时长的时刻关断低边管时，所述预设策略还包括：在该开关周期内，高边管的最大开通时长、高边管的开通死区时长、低边管的开通时长以及低边管的开通死区时长之和等于该开关周期时长。进一步地，所述预定条件包括：高边管及低边管所在电路的输入电压低于阈值；或，高边管及低边管所在电路的输入极性为负。本专利技术还提供一种高低边自举驱动控制装置，其特征在于，包括：检测模块，用于检测高边管及低边管所在电路的电路特性；控制模块，用于当所述电路特性满足预定条件时，根据预设策略控制高边管及低边管输出特定的驱动波形；其中，所述预设策略包括：配置高边管工作于闭环状态，高边管的PWM驱动波形占空比由电路环路确定，配置低边管工作于开环状态，在一个开关周期内，在比该开关周期起始时刻晚第一预定时长的时刻导通低边管，在高边管的开通时刻前关断低边管，或者，在一个开关周期内，在高边管的关断时刻后导通低边管，在比该开关周期结束时刻早第二预定时长的时刻关断低边管，其中，高边管与低边管的开关周期相同且同步。进一步地，所述预设策略还包括：每间隔N个开关周期之后，在第N+1个开关周期内，在比该开关周期起始时刻晚第一预定时长的时刻导通低边管，在高边管的开通时刻前关断低边管，或者，在第N+1个开关周期内，在高边管的关断时刻后导通低边管，在比该开关周期结束时刻早第二预定时长的时刻关断低边管，其中，N为大于或等于0的整数。进一步地，所述预设策略还包括：在一个开关周期内，低边管的开通时长小于或等于该开关周本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高低边自举驱动控制方法，其特征在于，包括：检测高边管及低边管所在电路的电路特性；当所述电路特性满足预定条件时，根据预设策略控制高边管及低边管输出特定的驱动波形；其中，所述预设策略包括：配置高边管工作于闭环状态，高边管的脉冲宽度调制PWM驱动波形占空比由电路环路确定，配置低边管工作于开环状态，在一个开关周期内，在比该开关周期起始时刻晚第一预定时长的时刻导通低边管，在高边管的开通时刻前关断低边管，或者，在一个开关周期内，在高边管的关断时刻后导通低边管，在比该开关周期结束时刻早第二预定时长的时刻关断低边管，其中，高边管与低边管的开关周期相同且同步。

【技术特征摘要】
1.一种高低边自举驱动控制方法，其特征在于，包括：检测高边管及低边管所在电路的电路特性；当所述电路特性满足预定条件时，根据预设策略控制高边管及低边管输出特定的驱动波形；其中，所述预设策略包括：配置高边管工作于闭环状态，高边管的脉冲宽度调制PWM驱动波形占空比由电路环路确定，配置低边管工作于开环状态，在一个开关周期内，在比该开关周期起始时刻晚第一预定时长的时刻导通低边管，在高边管的开通时刻前关断低边管，或者，在一个开关周期内，在高边管的关断时刻后导通低边管，在比该开关周期结束时刻早第二预定时长的时刻关断低边管，其中，高边管与低边管的开关周期相同且同步。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设策略还包括：每间隔N个开关周期之后，在第N+1个开关周期内，在比该开关周期起始时刻晚第一预定时长的时刻导通低边管，在高边管的开通时刻前关断低边管，或者，在第N+1个开关周期内，在高边管的关断时刻后导通低边管，在比该开关周期结束时刻早第二预定时长的时刻关断低边管，其中，N为大于或等于0的整数。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预设策略还包括：在一个开关周期内，低边管的开通时长小于或等于该开关周期时长的10％。4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当在一个开关周期内，在高边管的关断时刻后导通低边管，在比该开关周期结束时刻早第二预定时长的时刻关断低边管时，所述预设策略还包括：在该开关周期内，高边管的最大开通时长、高边管的开通死区时长、低边管的开通时长以及低边管的开通死区时长之和等于该开关周期时长。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定条件包括：高边管及低边管所在电路的输入电压低于阈值；或，高边管及低边管所在电路的输入极性为负。6.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪小芹，卢至锋，孟燕妮，江洪波，孙浩，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44