【技术实现步骤摘要】
一种新型单电感互补谐振驱动电路及其工作方法
本专利技术涉及场效应晶体管的驱动电路设计领域，特别是一种新型单电感互补谐振驱动电路及其工作方法。
技术介绍
随着功率变换器向着高频化和高功率密度发展，功率MOSFET管的开关过程及其驱动带来的损耗也愈发突显出来。随着开关频率的增加，功率MOSFET管的开关损耗和驱动损耗成比例增大。功率MOSFET管的开关速度是开关损耗的一个重要影响因素，而其驱动损耗主要源自器件的栅源电荷能量耗散。另一方面，为了降低功率MOSFET管的导通损耗要求其具有较小的导通电阻，在现有半导体工艺水平下，这意味着功率MOSFET管输入电容的增大，也即相同驱动电压下栅源电荷增多。因此，为了降低功率MOSFET管的损耗，其驱动电路应具备大电流的驱动能力以加快开关速度，并且能减少栅极电荷能量的耗散以降低驱动损耗。综上，在高频应用中，功率MOSFET管驱动电路的性能对损耗的降低至关重要。为了提高功率MOSFET管的驱动速度，减小驱动损耗，谐振驱动是一个很有效的方法。谐振驱动利用LC谐振对功率MOSFET管的栅源电容充放电，并通过驱动电路的控制开关管控制功率MOSFET管的栅源电压，实现了能量回收利用，具有驱动速度快、驱动损耗小等优点。现有的谐振驱动电路可以分为电感电流连续和电感电流不连续两类。电感电流连续型驱动电路比较简单，所需的器件较少，控制逻辑简单，驱动速度较快，但损耗较大。电感电流不连续驱动电路结构较为复杂，所需的器件较多，但由于驱动损耗比较小，是谐振驱动电路的一个研究方向。目前谐振驱动电路大多针对单个功率MOSFET开关管，而可同时驱动两个功...
【技术保护点】
1.一种新型单电感互补谐振驱动电路，其特征在于，包括谐振电感Lr、第一控制MOSFET管S1、第二控制MOSFET管S2、第三控制MOSFET管S3、第四控制MOSFET管S4、第五控制MOSFET管S5、第六控制MOSFET管S6、第七控制MOSFET管S7、第八控制MOSFET管S8、第一供电电源UC1、第二供电电源UC2；用以驱动互补工作的第一功率MOSFET管Q1和第二功率MOSFET管Q2；所述第一功率MOSFET管Q1的栅极接第一控制MOSFET管S1的源极、第五控制MOSFET管S5的源极以及第七控制MOSFET管S7的漏极；第一功率MOSFET管Q1的源极接第三控制MOSFET管S3的源极、第七控制MOSFET管S7的源极和第一电源UC1的负极；第一控制MOSFET管S1的漏极接第一电源UC1的正极；第五控制MOSFET管S5的漏极接谐振电感Lr的一端与第四控制MOSFET管S4的漏极；第三控制MOSFET管S3的漏极接谐振电感Lr的另一端与第六控制MOSFET管S6的漏极；第二功率MOSFET管Q2的栅极接第二控制MOSFET管S2的源极、第六控制MOSFET管S6的...
【技术特征摘要】
1.一种新型单电感互补谐振驱动电路，其特征在于，包括谐振电感Lr、第一控制MOSFET管S1、第二控制MOSFET管S2、第三控制MOSFET管S3、第四控制MOSFET管S4、第五控制MOSFET管S5、第六控制MOSFET管S6、第七控制MOSFET管S7、第八控制MOSFET管S8、第一供电电源UC1、第二供电电源UC2；用以驱动互补工作的第一功率MOSFET管Q1和第二功率MOSFET管Q2；所述第一功率MOSFET管Q1的栅极接第一控制MOSFET管S1的源极、第五控制MOSFET管S5的源极以及第七控制MOSFET管S7的漏极；第一功率MOSFET管Q1的源极接第三控制MOSFET管S3的源极、第七控制MOSFET管S7的源极和第一电源UC1的负极；第一控制MOSFET管S1的漏极接第一电源UC1的正极；第五控制MOSFET管S5的漏极接谐振电感Lr的一端与第四控制MOSFET管S4的漏极；第三控制MOSFET管S3的漏极接谐振电感Lr的另一端与第六控制MOSFET管S6的漏极；第二功率MOSFET管Q2的栅极接第二控制MOSFET管S2的源极、第六控制MOSFET管S6的源极和第八控制MOSFET管S8的漏极；第二功率MOSFET管Q2的源极接第四控制MOSFET管S4的源极、第八控制MOSFET管S8的源极和第二电源UC2的负极；第二控制MOSFET管S2的漏极接第二电源UC2的正极；第一至第八控制MOSFET管S1～S8的栅极和源极接各自的控制驱动信号。2.根据权利要求1所述的新型单电感互补谐振驱动电路，其特征在于，令一个完整的控制周期为t0到t12，第一至第八控制MOSFET管S1～S8的控制时序为：第一控制MOSFET管S1在t0-t1、t10-t12阶段导通，其余时刻关断；第二控制MOSFET管S2在t4-t7导通，其余时刻关断；第三控制MOSFET管S3在t0-t3、t9-t11导通，其余时刻关断；第四控制MOSFET管S4在t3-t5、t6-t9导通，其余时刻关断；第五控制MOSFET管S5在t0-t3、t9-t11导通，其余时刻关断；第六控制MOSFET管S6在t3-t5、t6-t9导通，其余时刻关断；第七控制MOSFET管S7在t2-t9导通，其余时刻关断；第八控制MOSFET管S8在t0-t3、t8-t12导通，其余时刻关断。3.根据权利要求1所述的新型单电感互补谐振驱动电路，其特征在于，令一个完整的控制周期为t0到t12，第一至第八控制MOSFET管S1～S8的控制时序为：第一控制MOSFET管S1在t0-t1、t10-t12阶段导通，其余时刻关断；第二控制MOSFET管S2在t4-t7导通，其余时刻关断；第三控制MOSFET管S3在t1-t3、t9-t10导通，其余时刻关断；第四控制MOSFET管S4在t3-t4、t7-t9导通，其余时刻关断；第五控制MOSFET管S5在t1-t3、t9-t10导通，其余时刻关断；第六控制MOSFET管S6在t3-t4、t7-t9导通，其余时刻关断；第七控制MOSFET管S7在t2-t9导通，其余时刻关断；第八控制MOSFET管S8在t0-t3、t8-t12导通，其余时刻关断。4.一种基于权利要求1或2任一条所述的新型单电感互补谐振驱动电路的工作方法，其特征在于，令一个完整的开关周期为t0到t12，忽略控制MOSFET管S1～S8的导通压降，所述新型单电感互补谐振驱动电路的工作过程为：t0时刻之前：第一控制MOSFET管S1和第八控制MOSFET管S8是通态，第二控制MOSFET管至第七控制MOSFET管S2～S7都是断态，第一功率MOSFET管Q1处于通态，第一功率MOSFET管Q1的栅源电压ugs_Q1等于第一电源UC1的电压，第二功率MOSFET管Q2处于断态，第二功率MOSFET管Q2的栅源电压ugs_Q2等于0；t0～t1阶段：t0时刻，第三控制MOSFET管S3开通，第一电源UC1加在谐振电感Lr上给其充电，当第五控制MOSFET管S5的体二极管流过电流后第五控制MOSFET管S5开通；t1～t2阶段：t1时刻，第一控制MOSFET管S1关断，谐振电感Lr与第一功率MOSFET管Q1的栅源电容发生谐振，电感电流i给第一功率MOSFET管Q1的栅源电容放电直到t2时刻ugs_Q1降为0；t2～t3阶段：t2时刻，ugs_Q1降到0后第七控制MOSFET管S7的体二极管导通，而后S7开通，将ugs_Q1箝位为0，电感电流i续流；t3～t4阶段：t3时刻，第六控制MOSFET管S6开通，第三控制MOSFET管S3、第五控制MOSFET管S5和第八控制MOSFET管S8关断，第四控制MOSFET管S4的体二极管导通后第四控制MOSFET管S4开通，谐振电感Lr与第二功率MOSFET管Q2的栅源电容发生谐振，电感电流i给第二功率MOSFET管Q2的栅源电容充电直到t4时刻ugs_Q2等于第二电源UC2的电压；t4～t5阶段：谐振电感Lr的剩余电流通过第二控制MOSFET管S2的体二极管回馈给第二电源UC2，第二控制MOSFET管S2的体二极管导通后第二控制MOSFET管S2开通，将ugs_Q2箝位为第二电源UC2的电压，t5时刻电感电流i降为0后第四控制MOSFET管S4和第六控制MOSFET管S6关断；t5～t6阶段：第二控制MOSFET管S2、第七控制MOSFET管S7是通态，其余控制MOSFET管都是断态，第一功率MOSFET管Q1处于断态，ugs_Q1等于0，第二功率MOSFET管Q2处于通态，ugs_Q2等于第二电源UC2的电压；t6～t7阶段：t6时刻，第四控制MOSFET管S4开通，第二电源UC2加在谐振电感Lr上给其充电，当第六控制MOSFET管S6的体二极管流过电流后第六控制MOSFET管S6开通；t7～t8阶段：t7时刻，第二控制MOSFET管S2关断，谐振电感Lr与第二功率MOSFET管Q2的栅源电容发生谐振，电感电流i给第二功率MOSFET管Q2的栅源电容放电直到t8时刻ugs_Q2降为0；t8～t9阶段：t8时刻，ugs_Q2降到0后第八控制MOSFET管S8的体二极管导通，而后第八控制MOSFET管S8开通，将ugs_Q2箝位为0，电感电流i续流；t9～t10阶段：t9时刻，第五控制MOSFET管S5开通，第四控制MOSFET管S4、第六控制MOSFET管S6和第七控制MOSFET管S7关...
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