一种谐振驱动电路制造技术

本发明专利技术提供了一种谐振驱动电路，通过利用变压器将功率管的输入电容折合到原边参与到压控振荡器的振荡，使得驱动电路工作在谐振状态，同时通过外部控制信号调节可变电容容值实现谐振频率可调，在变压器副边绕组上增加偏置电压，使得互差180°的驱动电压的交点可根据需求进行灵活设置，能够极大地降低功率管参数对开关变换器性能的影响。本发明专利技术所提方案既能够让驱动电路工作在谐振状态且损耗最小，又能够灵活设置偏置电压使得驱动电路对开关变换器的性能影响降到最低，电路简单，实现容易，具有较强的应用价值。

A Resonant Driving Circuit

The invention provides a resonant driving circuit. By converting the input capacitance of the power transistor to the original side of the power transistor and participating in the oscillation of the voltage controlled oscillator, the driving circuit works in the resonant state. At the same time, the resonant frequency can be adjusted by adjusting the capacitance of the variable capacitor through the external control signal, and the bias voltage is increased on the secondary winding of the transformer, so that the driving voltage with 180 degrees of mutual difference is made. The intersection point can be set flexibly according to the demand, which can greatly reduce the influence of power transistor parameters on the performance of switching converters. The scheme of the invention can not only make the driving circuit work in the resonant state with minimum loss, but also flexibly set the bias voltage so as to minimize the influence of the driving circuit on the performance of the switching converter. The circuit is simple, easy to realize and has strong application value.

【技术实现步骤摘要】
一种谐振驱动电路
本专利技术涉及一种谐振驱动电路，特别涉及应用到高频、超高频场合的谐振驱动电路。
技术介绍
随着技术不断地发展，开关变换器向着高频、高效率、高功率密度、低成本、低高度的方向发展。但是在开关变换器高频化过程中，经常涉及到功率变换拓扑中开关管驱动所带来的损耗问题。而常规的电阻型驱动电路，其驱动损耗基本上是由驱动电阻及驱动线路上的寄生电阻所损耗，使得驱动能量被白白浪费掉，从而导致开关变换器的效率及性能有所下降。对于常规的电阻型驱动电路，其驱动功率的关系表达式为：(其中，Cgs为功率管栅源极电容，Vgs为功率管栅源极电压，f为驱动频率)，根据该表达式可知，驱动频率越高，其驱动损耗也就越大，难以满足开关变换器工作在高频、超高频场合的应用。针对上述问题，文献《10MHz隔离型同步整流ClassΦ2DC-DC变换器》给出了一种具有电压抬升自驱的谐振驱动电路，如图1所示，抬压电路包括稳压管Dz、电容C1、电阻Rz和电容C2，其利用稳压二极管来给驱动电压提供偏置电压，该谐振电压波形为正弦波。但是，稳压二极管稳定工作是需要提供一定的工作电流，存在一定的损耗，同时其稳压值会受稳压二极管器件差异等因素影响较大，对驱动电路的功耗及性能影响较大，难以广泛地应用实际产品中，特别是产品量产的一致性难以保证。对于高频、超高频开关变换器，如半桥型LLC变换器，其需要对一组桥式开关管进行驱动，并且由于不同型号功率开关管的开启阈值有所差异，所以要求驱动电路既能提供两路互补的驱动电压，又要求其驱动损耗极低，还能根据要求灵活设置驱动电路的偏置电压。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种谐振驱动电路，利用压控振荡器来产生谐振频率，实现驱动信号可调，通过在输出互差为180°的驱动电压上增加相同的偏置电压，实现驱动电压的交点可由偏置电压进行设置，且驱动电路工作在谐振状态，损耗极小，能够满足高频、超高频变换器的低功耗、高性能驱动要求。本专利技术构思为：将开关变换器中功率管的输入电容Ciss经变压器折射到原边参与LC谐振，其中L为变压器的原边励磁电感，同时在变压器原边增加一个可调电容，这样产生谐振频率可调的驱动信号，能够保证该LC工作在谐振状态，使得驱动损耗最小。通过在变压器输出谐振驱动电压叠加上相同的偏置电压，使得驱动电压在所设置的阈值处产生交点且驱动电压对称，并对开关变换器中功率管进行驱动，如此减少驱动电压的死区对开关变换器的性能影响，并且驱动电路中的偏置电压可根据所选的功率管进行灵活配置，适用范围更广。为了达到上述的目的，本专利技术通过以下技术措施实现的：一种谐振驱动电路，包括压控振荡器、变压器、偏置电压电路、第一功率管、第二功率管、第一输入电容、第二输入电容、功率级电压输入端VIN、电源VCC、地GND；变压器包括一原边绕组和两副边绕组，变压器原边绕组并联在压控振荡器的输出的两端；变压器副边第一绕组同名端连接第一功率管栅极，变压器副边第一绕组异名端经偏置电压电路第一输出连接至第一功率管源极，第一输入电容并联在第一功率管栅极与源极之间，第一功率管漏极连接功率级电压输入端VIN；变压器副边第二绕组异名端连接第二功率管栅极，变压器副边第二绕组同名端经偏置电压电路第二输出连接至第二功率管源极，第二输入电容并联在第二功率管栅极与源极之间，第二功率管漏极连接第一功率管源极，第二功率管源极连接地GND。优选地，压控振荡器包括一负阻电路、一可变电容，负阻电路的一输入连接电源VCC，负阻电路另一输入连接地GND，可变电容的两端并联在负阻电路输出的两端，负阻电路的输出即为压控振荡器的输出。优选地，偏置电压电路包括偏置电路、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容，偏置电路用于提供偏置电压，偏置电路一端连接电源VCC，偏置电路另一端连接第一二极管阳极和第二二极管阳极，第一二极管阴极连接变压器副边第一绕组异名端、第一电容一端，第一电容另一端连接第一功率管源极，第一功率管漏极连接功率级电压输入端VIN，第二二极管阴极连接变压器副边第二绕组同名端、第二电容一端，第二电容另一端连接第二功率管源极与地GND，第二功率管漏极连接第一功率管源极。优选地，可变电容为压控电容或MOS变容管或变容二极管。优选地，变压器副边第一绕组和第二绕组的相位互差为180°。作为本专利技术一种谐振驱动电路另一种具体实施方式，应用于全桥型LLC变换器的驱动，包括压控振荡器、变压器、偏置电压电路、第一至第四功率管、第一至第四输入电容、功率级电压输入端VIN、电源VCC、地GND；变压器包括一原边绕组和副边第一至第四绕组，变压器原边绕组并联在压控振荡器输出的两端；变压器副边第一绕组同名端连接第一功率管栅极，变压器副边第一绕组异名端经偏置电压电路第一输出连接至第一功率管源极，第一输入电容并联在第一功率管栅极与源极之间，第一功率管漏极连接功率级电压输入端VIN；变压器副边第二绕组异名端连接第二功率管栅极，变压器副边第二绕组同名端经偏置电压电路第二输出连接至第二功率管源极，第二输入电容并联在第二功率管栅极与源极之间，第二功率管漏极连接第一功率管源极，第二功率管源极连接地GND；变压器副边第三绕组异名端连接第三功率管栅极，变压器副边第三绕组同名端经偏置电压第三输出连接至第三功率管源极，第三输入电容并联在第三功率管的栅极与源极之间，第三功率管的漏极连接功率级电压输入端VIN；变压器副边第四绕组同名端连接第四功率管栅极，变压器副边第四绕组同名端经偏置电压第四输出连接至第四功率管源极，第四输入电容并联在第四功率管的栅极与源极之间，第四功率管漏极连接第三功率管源极，第四功率管源极连接地GND。优选地，压控振荡器包括一负阻电路、一可变电容，负阻电路的一输入连接电源VCC，负阻电路另一输入连接地GND，可变电容的两端并联在负阻电路输出的两端，负阻电路的输出即为压控振荡器的输出。优选地，偏置电压电路包括偏置电路、第一至第四二极管、第一至第四电容，偏置电路一端连接电源VCC，偏置电路用于提供偏置电压，偏置电路另一端分别连接第一至第四二极管的阳极，第一二极管阴极连接变压器副边第一绕组异名端、第一电容一端，第一电容另一端连接第一功率管源极，第二二极管阴极连接变压器副边第二绕组同名端、第二电容一端，第二电容另一端连接第二功率管源极，第三二极管阴极连接变压器副边第三绕组同名端、第三电容一端，第三电容另一端连接第三功率管源极，第四二极管阴极连接变压器副边第四绕组异名端、第四电容一端，第四电容另一端连接第四功率管源极。优选地，可变电容为压控电容或MOS变容管或变容二极管。优选地，变压器副边第一绕组和第二绕组的相位互差为180°，变压器副边第三绕组和第四绕组的相位互差为180°。本专利技术谐振驱动电路的有益效果为：(1)将功率管的输入电容折合到原边与变压器的原边励磁电感参与LC谐振，同时增设可调电容，能够实现谐振驱动且谐振频率可调，能够满足变频控制的开关变换器更广泛的应用，并且驱动损耗能达到最小；(2)通过在输出驱动电压上增加偏置电压，并可根据所选功率管的开启阈值进行偏置电压值的灵活配置，极大地减少驱动电压死区对开关变换器的性能影响，驱动电路适用性更加广泛。附图说明图1现有技术一种抬压自驱动RGD电路原理图；图2为本专利技术谐振驱动电路第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐振驱动电路，其特征在于：包括压控振荡器、变压器、偏置电压电路、第一功率管、第二功率管、第一输入电容、第二输入电容、功率级电压输入端VIN、电源VCC、地GND；变压器包括一原边绕组和两副边绕组，变压器原边绕组并联在压控振荡器输出的两端；变压器副边第一绕组同名端连接第一功率管栅极，变压器副边第一绕组异名端经偏置电压电路第一输出连接至第一功率管源极，第一输入电容并联在第一功率管栅极与源极之间，第一功率管漏极连接功率级电压输入端VIN；变压器副边第二绕组异名端连接第二功率管栅极，变压器副边第二绕组同名端经偏置电压电路第二输出连接至第二功率管源极，第二输入电容并联在第二功率管栅极与源极之间，第二功率管漏极连接第一功率管源极，第二功率管源极连接地GND。

【技术特征摘要】
1.一种谐振驱动电路，其特征在于：包括压控振荡器、变压器、偏置电压电路、第一功率管、第二功率管、第一输入电容、第二输入电容、功率级电压输入端VIN、电源VCC、地GND；变压器包括一原边绕组和两副边绕组，变压器原边绕组并联在压控振荡器输出的两端；变压器副边第一绕组同名端连接第一功率管栅极，变压器副边第一绕组异名端经偏置电压电路第一输出连接至第一功率管源极，第一输入电容并联在第一功率管栅极与源极之间，第一功率管漏极连接功率级电压输入端VIN；变压器副边第二绕组异名端连接第二功率管栅极，变压器副边第二绕组同名端经偏置电压电路第二输出连接至第二功率管源极，第二输入电容并联在第二功率管栅极与源极之间，第二功率管漏极连接第一功率管源极，第二功率管源极连接地GND。2.根据权利要求1所述的谐振驱动电路，其特征在于：压控振荡器包括一负阻电路、一可变电容，负阻电路的一输入连接电源VCC，负阻电路另一输入连接地GND，可变电容的两端并联在负阻电路输出的两端，负阻电路的输出即为压控振荡器的输出。3.根据权利要求1所述的谐振驱动电路，其特征在于：偏置电压电路包括偏置电路、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容，偏置电路用于提供偏置电压，偏置电路一端连接电源VCC，偏置电路另一端连接第一二极管阳极和第二二极管阳极，第一二极管阴极连接变压器副边第一绕组异名端、第一电容一端，第一电容另一端连接第一功率管源极，第一功率管漏极连接功率级电压输入端VIN，第二二极管阴极连接变压器副边第二绕组同名端、第二电容一端，第二电容另一端连接第二功率管源极与地GND，第二功率管漏极连接第一功率管源极。4.根据权利要求2所述的谐振驱动电路，其特征在于：可变电容为压控电容或MOS变容管或变容二极管。5.根据权利要求1所述的谐振驱动电路，其特征在于：变压器副边第一绕组和第二绕组的相位互差为180°。6.一种谐振驱动电路，其特征在于：包括压控振荡器、变压器、偏置电压电路、第一至第四功率管、第一至第四输入电容、功率级电压输入端VIN、电源VCC、地GND；变压器包括一原边绕组和副边第一至第四绕组，变压器原边绕组并联在压控振荡器输出的两端；变压器副边第一绕组...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴辉，马守栋，贺颖，
申请(专利权)人：广州金升阳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44