CN102227875A - 电绝缘型开关元件驱动装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种电绝缘型开关元件驱动装置包括：脉冲变压器驱动单元，开关元件驱动信号和占空信号被输入到所述脉冲变压器驱动单元中，并且所述脉冲变压器驱动单元根据所述占空信号来驱动取决于开关元件驱动信号的状态而选择的第一和第二脉冲变压器(20，22)；第一边沿检测单元(40)，其根据第一脉冲变压器(20)的整流前输出中的边沿来输出通断信号；第二边沿检测单元(42)，其根据第二脉冲变压器(22)的整流前输出中的边沿来输出通断信号；以及控制驱动单元(44)，其基于第一和第二边沿检测单元(40，42)的输出来驱动待驱动开关元件(60)，其中，第一和第二边沿检测单元(40，42)以及所述控制驱动单元(44)以对第一和第二脉冲变压器(20，22)的输出进行整流所产生的电力来工作。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过脉冲变压器将功率和信号从一次侧传送到二次侧并且基于传送到二次侧的信号来驱动开关元件的电绝缘型开关元件驱动装置，并且本发明还涉及一种用于控制所述电绝缘型开关元件驱动装置的方法。
背景技术
公开号为7-307653的日本专利申请(JP-A-7-307653)公开了一种开关元件驱动电路，所述开关元件驱动电路设有：控制电路，其生成控制信号，所述控制信号由脉冲组成，其占空比被控制；分频电路，其输出第一控制信号和第二控制信号；第一驱动电路，其生成第一驱动信号，所述第一驱动电路由脉冲变压器和箝位电路组成，所述箝位电路对由所述脉冲变压器生成的反电动势电压进行箝位；第二驱动电路，其生成第二驱动信号，所述第二驱动电路由脉冲变压器和箝位电路组成，所述箝位电路对由所述脉冲变压器生成的反电动势电压进行箝位；以及合成电路，其生成驱动开关元件的驱动信号。在上述开关元件驱动电路中，分频电路对控制信号进行分频并且输出第一控制信号和第二控制信号，其中，在所述第一控制信号中，布置有高电平期间和低电平期间，并且在所述第二控制信号中，在所述第一控制信号的低电平期间内布置高电平期间，并且在所述第一控制信号的高电平期间内布置低电平期间。所述第一驱动电路通过与所述第一控制信号同步工作来生成第一驱动信号，并且所述第二驱动电路通过与所述第二控制信号同步工作来生成第二驱动信号，其中，在第一驱动信号的低电平期间内布置高电平期间，并且在第一驱动信号的高电平期间内布置低电平期间。所述合成电路通过组合所述第一驱动信号和所述第二驱动信号来生成上述驱动信号。
然而，在上述开关元件驱动电路中，用于驱动开关元件的驱动信号通过脉冲变压器来传送并且不一定为正确的方波。因此，驱动信号可能无法被适当地传送。
发明内容
本发明提供一种能够适当地传送驱动信号的电绝缘型开关元件驱动装置，以及用于控制所述电绝缘型开关元件驱动装置的方法。
本发明的第一方案是一种电绝缘型开关元件驱动装置，其包括：第一脉冲变压器；第二脉冲变压器；占空信号发生器，其生成具有预定占空比的占空信号；脉冲变压器驱动单元，开关元件驱动信号和所述占空信号被输入到所述脉冲变压器驱动单元中，并且所述脉冲变压器驱动单元根据所述占空信号来驱动所述第一脉冲变压器和所述第二脉冲变压器中的取决于所述开关元件驱动信号的状态而选择的一个；第一边沿检测单元，其根据所述第一脉冲变压器的整流前输出中的边沿来输出通断信号；第二边沿检测单元，其根据所述第二脉冲变压器的整流前输出中的边沿来输出通断信号；以及控制驱动单元，其基于所述第一边沿检测单元和所述第二边沿检测单元的输出来驱动待驱动开关元件；其中，所述第一边沿检测单元、所述第二边沿检测单元和所述控制驱动单元以对所述第一脉冲变压器和第二脉冲变压器的输出进行整流所产生的电力来工作。
本发明的第一方案允许在适合于驱动控制的状态下使由脉冲变压器输出的且不一定为精确方波的电压信号再生。这允许适当地传送开关元件驱动信号。
在本发明的第一方案中，所述脉冲变压器驱动单元可以包括：第一开关元件，其连接至所述第一脉冲变压器；第二开关元件，其连接至所述第二脉冲变压器；以及临时脉冲信号发生器，其中，当所述占空信号处于Hi状态时，所述脉冲变压器驱动单元可以接通所述第一开关元件和所述第二开关元件中的连接至所述第一脉冲变压器和所述第二脉冲变压器中的待驱动脉冲变压器的开关元件，并且当所述占空信号在驱动所述待驱动脉冲变压器之始处于Low状态时，所述临时脉冲信号发生器可以输出用于临时接通连接至所述待驱动脉冲变压器的所述开关元件的临时脉冲信号。
而且，在本发明的第一方案中，自所述待驱动开关元件被关断起经过预定时间之后，所述控制驱动单元可以降低基准电位点与所述待驱动开关元件的驱动端子之间的阻抗。
而且，在本发明的第一方案中，所述电绝缘型开关元件驱动装置可以进一步包括：异常检测单元，其检测所述待驱动开关元件中的异常；异常传送单元，其通过所述第一脉冲变压器和所述第二脉冲变压器中的未被驱动的脉冲变压器来输出表明由所述异常检测单元检测到的所述异常的信号。
本发明的第二方案是一种用于控制电绝缘型开关元件驱动装置的方法，所述电绝缘型开关元件驱动装置具有第一脉冲变压器、第二脉冲变压器和待驱动开关元件，所述方法包括：生成具有预定占空比的占空信号；根据所述占空信号来驱动所述第一脉冲变压器和所述第二脉冲变压器中的取决于开关元件驱动信号的状态而选择的一个；根据所述第一脉冲变压器的整流前输出中的边沿来输出第一通断信号；根据所述第二脉冲变压器的整流前输出中的边沿来输出第二通断信号；以及基于所述第一通断信号和所述第二通断信号来驱动所述待驱动开关元件。
附图说明
通过下面参考附图对示例实施例的说明，本发明的前述和进一步的目的、特征和优点将变得显而易见，其中相同的附图标记用于表示相同的元件，并且其中：
图1为根据本发明的第一实施例的电绝缘型开关元件驱动装置1的构造示例；
图2为根据本发明的第一实施例的脉冲变压器驱动信号发生电路12的构造示例；
图3为示出输入到脉冲变压器驱动信号发生电路12的开关元件驱动信号和占空信号、从脉冲变压器驱动信号发生电路12输出到第一开关元件14的电压信号，以及从脉冲变压器驱动信号发生电路12输出到第二开关元件16的电压信号随时间而变化的时序图；
图4为第一边沿检测电路40的构造示例；
图5为控制驱动电路44的构造示例；
图6为用于解释通过开关元件驱动信号和占空信号的相位组合而使脉冲变压器的驱动起始延迟的现象的说明图；
图7为根据本发明的第二实施例的脉冲变压器驱动信号发生电路12的构造示例；
图8为单触发脉冲发生电路12D的构造示例；
图9为在将单触发脉冲发生电路12D增加到脉冲变压器驱动信号发生电路12中的情况下，输入到脉冲变压器驱动信号发生电路12的开关元件驱动信号和占空信号、单触发脉冲发生电路12D的输出信号、从脉冲变压器驱动信号发生电路12输出到第一开关元件14的电压信号，以及从脉冲变压器驱动信号发生电路12输出到第二开关元件16的电压信号随时间而变化的时序图；
图10为根据本发明的第三实施例的控制驱动电路44的构造示例；
图11为示出在第三实施例中从第一边沿检测电路40输入到控制驱动电路44的信号、从第二边沿检测电路42输入到控制驱动电路44的信号、触发器44A的输出信号、P沟道晶体管44C和N沟道晶体管44D的输出信号、比较器44I的输出信号随时间而变化的时序图，以及SW驱动装置(SW-Driver)44J的状态随时间而变化的时序图；
图12为根据本发明的第四实施例的电绝缘型开关元件驱动装置4的构造示例；
图13为异常信息传送驱动电路48的构造示例；以及
图14为负电压检测电路54的构造示例。
具体实施方式
第一实施例
下面对根据本发明的第一实施例的电绝缘型开关元件驱动装置1进行说明。电绝缘型开关元件驱动装置1为通过脉冲变压器将电力和信号从一次侧传送到二次侧并且基于传递的信号来驱动二次侧的开关元件的装置。
图1为根据本发明的第一实施例的电绝缘型开关元件驱动装置1的构造示例。
(一次侧)
电绝缘型开关元件驱动装置1具有作为一次侧构成元件的占空信号发生电路10、脉冲变压器驱动信号发生电路12、第一开关元件14、第二开关元件16和电源18。
占空信号发生电路10将具有例如50％占空比的电压信号(占空信号)输出到脉冲变压器驱动信号发生电路12。
除了占空信号之外，脉冲变压器驱动信号发生电路12将作为用于驱动待驱动二次侧开关元件60的信号的开关元件驱动信号输入到其中。图2为根据本发明的第一实施例的脉冲变压器驱动信号发生电路12的构造示例。例如，脉冲变压器驱动信号发生电路12具有：AND门12A，开关元件驱动信号和占空信号被输入到AND门12A；以及AND门12C，占空信号以及由反相门12B反相的开关元件驱动信号的反相信号被输入到AND门12C。AND门12A的输出被输入到第一开关元件14，并且AND门12C的输出被输入到第二开关元件16。
图3为示出输入到脉冲变压器驱动信号发生电路12的开关元件驱动信号(图中的(A))和占空信号(图中的(B))；从脉冲变压器驱动信号发生电路12输出到第一开关元件14的电压信号(图中的(C))；以及从脉冲变压器驱动信号发生电路12输出到第二开关元件16的电压信号(图中的(D))随时间的变化的时序图。
第一开关元件14和第二开关元件16为N沟道晶体管。在由于超过阈值的电压信号的输入而被接通时，第一开关元件14将电源18和第一脉冲变压器20的一次绕组电连接。在由于超过阈值的电压信号的输入而被接通时，第二开关元件16将电源18和第二脉冲变压器22的一次绕组电连接。
上述构造和操作使得能够抑制脉冲变压器的饱和，并且允许向二次侧连续地供电。另外，未对用于控制待驱动开关元件60的占空比施加特别的限制(所述占空比的范围可为0％至100％)。这使得控制的自由度较高。而且，占空信号发生电路10可以为独立的电路，由此装置的规模和电流消耗均能得以减小。而且，振荡频率是单一的，这便于对噪声采取对策。
(二次侧)
下面对电绝缘型开关元件驱动装置1的二次侧的构成元件进行说明。电绝缘型开关元件驱动装置1具有作为二次侧构成元件的二极管30和32、电容器34、第一边沿检测电路40、第二边沿检测电路42和控制驱动电路44。
二极管30和电容器34对第一脉冲变压器20的二次绕组的输出进行整流，并且将整流后的输出信号输出到负载侧。二极管32和电容器34对第二脉冲变压器22的二次绕组的输出进行整流，并且将整流后的输出信号输出到负载侧。第一边沿检测电路40、第二边沿检测电路42和控制驱动电路44通过被供以由上述二极管和电容器整流的电力来工作。第一脉冲变压器20的二次绕组的整流前输出作为电压信号被输入到第一边沿检测电路40。第二脉冲变压器22的二次绕组的整流前输出作为电压信号被输入到第二边沿检测电路42。
图4为第一边沿检测电路40的构造示例。第一边沿检测电路40具有，例如，电容器40A、电阻器40B、基准电压发生器40C、N沟道晶体管40D和反相门40E。第二边沿检测电路42可以具有与第一边沿检测电路40相同的构造。
电容器40A和电阻器40B用作高通滤波器。结果，根据输入电压信号的边沿(上升沿和下降沿)，电压短时间地施加到N沟道晶体管40D(对上升沿施加高电压，并且对下降沿施加低电压)。当N沟道晶体管40D被接通时，输入到反相门40E的电压信号的电压为低(下面称作处于Low状态的电压信号)。当N沟道晶体管40D被关断时，输入到反相门40E的电压信号的电压为高(下面称作处于Hi状态的电压信号)。因此，仅在输入到第一边沿检测电路40的电压信号上升时，N沟道晶体管40D处于接通状态。此时，输入到反相门40E的电压信号处于Low状态，而最终输出的电压信号处于Hi状态。结果，在输入的电压信号上升时，第一边沿检测电路40输出Hi状态的电压信号。
图5为控制驱动电路44的构造示例。控制驱动电路44具有，例如，触发器44A、反相门44B、P沟道晶体管44C、N沟道晶体管44D和电阻器44E。
第一边沿检测电路40的输出被输入到触发器44A的S(置位)端子，而第二边沿检测电路42的输出被输入到触发器44A的R(复位)端子。
从第二边沿检测电路42的输出处于Low状态的情况下第一边沿检测电路40的输出变成Hi状态的时刻一直延伸到第一边沿检测电路40的输出处于Low状态的情况下第二边沿检测电路42的输出变成Hi状态的时刻的时间段内，Hi状态的电压信号被输入到反相门44B。在其它的时间，Low状态的电压信号被输入到反相门44B。因此，在输入到反相门44B的信号中，输入到一次侧的开关元件驱动信号被再生。
由反相门44B反相的电压信号的反相信号再次被P沟道晶体管44C和N沟道晶体管44D反相，并且通过电阻器44E施加到待驱动开关元件60的栅极。结果，基于输入到一次侧的开关元件驱动信号来驱动待驱动开关元件60。待驱动开关元件60为例如绝缘栅双极晶体管(IGBT)或功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
在图1中图示的图像中，由待驱动开关元件60表示的开关元件利用并联的多个组起到换流器(inverter)的作用，其中，每个组由待驱动开关元件60以及电绝缘型开关元件驱动装置1的部分或全部构成。开关元件不限于这种用途，还可利用一组起到变频器(converter)的作用。
由于每个边沿检测电路的输出信号为通断信号，即方波电压信号，上述构造允许由脉冲变压器输出的且不一定为精确方波信号的电压信号在适合于驱动控制的状态下再生。这使得能够适当地传送开关元件驱动信号。
本实施例的电绝缘型开关元件驱动装置1使得能够适当地传送开关元件驱动信号。
第二实施例
接下来对根据本发明的第二实施例的电绝缘型开关元件驱动装置进行说明。本实施例的电绝缘型开关元件驱动装置在第一实施例的脉冲变压器驱动信号发生电路12的基础上另具有用于防止脉冲变压器的驱动开始延迟的补充的特征部件。因此，下面仅对脉冲变压器驱动信号发生电路12进行说明。
首先，将解释脉冲变压器的驱动起始的延迟。在诸如第一实施例中这样的装置中，脉冲变压器的驱动起始可由开关元件驱动信号的相位和占空信号的相位的组合来延迟。图6为用于解释这种现象的说明图。在这种现象中，当占空信号在任一脉冲变压器的驱动之始(在开关元件驱动信号上升或下降时)处于Low状态时，脉冲变压器在处于Hi状态的下个占空信号之前不会开始驱动，如图中所示。结果，脉冲变压器的驱动起始至多被延迟占空信号的半个周期。待驱动开关元件60的驱动起始时刻也相对于开关元件驱动信号被延迟。
图7为对上述问题进行改善的根据本发明的第二实施例的脉冲变压器驱动信号发生电路12的构造示例。如图中所示，根据第二实施例的脉冲变压器驱动信号发生电路12具有如同第一实施例的AND门12A、反相门12B和AND门12C，并且另外具有单触发脉冲发生电路12D和OR门12E，12F。
图8为单触发脉冲发生电路12D的构造示例。单触发脉冲发生电路12D具有缓冲门12G、电阻器12H、电容器12I和异或门(exclusive OR gate)12J。
缓冲门12G、电阻器12H和电容器12I进行的电压传送在输入到单触发脉冲发生电路12D的开关元件驱动信号上升和下降时被延迟。结果，输入到异或门12J的两个电压信号变得暂时不相同。因此，在开关元件驱动信号上升和下降时，单触发脉冲发生电路12D短时间地输出Hi状态的电压信号。
图9为在将单触发脉冲发生电路12D增加到脉冲变压器驱动信号发生电路12中的情况下输入到脉冲变压器驱动信号发生电路12的开关元件驱动信号(图中的(A))和占空信号(图中的(B))；单触发脉冲发生电路12D的输出信号(图中的(A#))；从脉冲变压器驱动信号发生电路12输出到第一开关元件14的电压信号(图中的(C))；以及从脉冲变压器驱动信号发生电路12输出到第二开关元件16的电压信号(图中的(D))随时间而变化的时序图。如图中所示，单触发脉冲发生电路12D的输出信号补偿了脉冲变压器驱动信号发生电路12在脉冲变压器的驱动起始在图6中的示例中被延迟时缺失的输出。结果，当开关元件驱动信号上升和下降时，脉冲变压器能更快速地被开始驱动。因此，能够以对开关元件驱动信号的变化更佳的响应性来控制待驱动开关元件60。
除了在第一实施例中说明的效果之外，本实施例的电绝缘型开关元件驱动装置还具有防止脉冲变压器的驱动起始延迟的效果，从而能够以对开关元件驱动信号的变化更佳的响应性来控制待驱动开关元件60。
当起到变换器的作用时，本实施例的电绝缘型开关元件驱动装置提供了例如更大的输出电压精度和更高的开关频率，并且允许减小开关元件和变换器用感应器的尺寸并降低其成本。
同样，例如，当本实施例的电绝缘型开关元件驱动装置起到换流器的作用时，能够提高开关频率。
第三实施例
接下来对根据本发明的第三实施例的电绝缘型开关元件驱动装置进行说明。在根据本实施例的电绝缘型开关元件驱动装置中，第一实施例和第二实施例的控制驱动电路44由能够改变其自身驱动阻抗的控制驱动电路来代替。因此，这里仅对控制驱动电路44进行说明。
图10为根据本发明的第三实施例的控制驱动电路44的构造示例。如图中所示，根据第三实施例的控制驱动电路44具有如同第一实施例和第二实施例的触发器44A、反相门44B、P沟道晶体管44C、N沟道晶体管44D和电阻器44E，并且另外具有N沟道晶体管44F、电容器44G、基准电压发生器44H、比较器44I和SW驱动装置44J。添加到第一实施例和第二实施例中的补充性构成元件连接至触发器44A的输出端子和控制驱动电路44的输出端子。
当触发器44A的输出从Hi状态变成Low状态时，N沟道晶体管44F被关断。因此，图中点U#处的电位将上升，但是在一定的电荷被存储在电容器44G中之前不会到达比较器44I的基准电位。因此，上述构造起到定时器的作用，其中，在自触发器44A的输出从Hi状态变成Low状态起经过预定时间之后，SW驱动装置44J被接通。
结果，在自待驱动开关元件60被关断起经过预定时间之后(即，由于触发器44A的输出从Hi状态变成Low状态)，待驱动开关元件60的接地端子和栅极端子之间的阻抗降低。
相反地，当触发器44A的输出从Low状态变成Hi状态时，N沟道晶体管44F被接通，图中的点U#与接地端子短路，由此，点U#处的电位快速下降。
图11为示出在第三实施例中从第一边沿检测电路40输入到控制驱动电路44的信号(图中的(F))；从第二边沿检测电路42输入到控制驱动电路44的信号(图中的(H))；触发器44A的输出信号(图中的(Q))；P沟道晶体管44C和N沟道晶体管44D的输出信号(图中的(T))；比较器44I的输出信号(图中的(U))随时间而变化的时序图，以及SW驱动装置44J的状态随时间而变化的时序图。
可通过上述构造防止由相对臂的操作而引起的待驱动开关元件60的错误接通。具体地，根据本实施例，当使用并联的多个组时，可以防止经由并联连接的其它装置的驱动而接通待驱动开关元件60，其中，每个组由待驱动开关元件60和电绝缘型开关元件驱动装置的部分或全部构成。
而且，在自待驱动开关元件60被关断起经过预定时间之后，待驱动开关元件60的接地端子和栅极端子之间的阻抗降低。这使得能够抑制由突然的电压变化引起的诸如待驱动开关元件60的故障的问题。
除了在第一实施例和第二实施例中说明的效果之外，本实施例的电绝缘型开关元件驱动装置使得能够通过避免突然的电压变化来保护待驱动开关元件60等，并且使得能够防止由相对臂的操作而引起的待驱动开关元件60的错误接通。
第四实施例
接下来对根据本发明的第四实施例的电绝缘型开关元件驱动装置4进行说明。本实施例的电绝缘型开关元件驱动装置4具有第一实施例至第三实施例的特征部件，并且另外构造为检测待驱动开关元件60中的异常并将所述异常传送到一次侧。
图12为根据本发明的第四实施例的电绝缘型开关元件驱动装置4的构造示例。除了第一实施例至第三实施例的构造之外，电绝缘型开关元件驱动装置4还具有异常检测电路46、异常信息传送驱动电路48、分别与二极管30、32的两个端子短路的P沟道晶体管50和52以及负电压检测电路54。
图13为异常信息传送驱动电路48的构造示例。异常检测电路46执行诸如过电流检测或过热检测的常规异常检测操作。当待驱动开关元件60处于正常状态时，异常检测电路46输出Hi状态的电压信号，并且当待驱动开关元件60处于异常状态时，异常检测电路46输出Low状态的电压信号。异常信息传送驱动电路48具有例如：OR门48A，异常检测电路46的输出信号和触发器44A的输出信号被输入到OR门48A；OR门48C，触发器44A的输出信号的由反相门48B反相的反相信号和异常检测电路46的输出信号被输入到OR门48C；以及传送OR门的输出的缓冲门48D、48E。
当异常检测电路46的输出信号处于Low状态时，P沟道晶体管50、52中的连接至未被驱动的脉冲变压器的一个被接通。结果，由被驱动的脉冲变压器供给的电力通过未被驱动的脉冲变压器流到接地端子，而其方向与正常驱动期间的方向相反的电力流过未被驱动的脉冲变压器的一次绕组。
结果，第一开关元件14和第二开关元件16中的未被通断控制的开关元件的漏极和源极之间的电压变为负电压。该负电压的大小等于第一开关元件14或第二开关元件16的寄生二极管的正向电压Vf(例如，约为-0.7V)的大小。
这样生成的负电压由负电压检测电路54来检测。图14为负电压检测电路54的构造示例。例如，负电压检测电路54具有模拟开关54A、基准电压发生器54B和比较器54C，所述模拟开关54A连接至脉冲变压器的一次绕组的输入端子，并且能够基于开关驱动信号来选择与其电连接的脉冲变压器。在上述构造中，当待驱动开关元件60处于异常状态时，负电压检测电路54将Hi状态的电压信号输出到外部(一次侧)。
上述构造使得能够将二次侧的异常传送到一次侧，并且使得能够迅速执行各种故障保险处理。与设置诸如光电耦合器的器件相比，该构造在控制成本的同时提高了部件的可靠性。
本实施例的电绝缘型开关元件驱动装置4使得能够将二次侧的异常传送到一次侧。
上面已经说明了用于实施本发明的优选实施例的示例，但是本发明绝不限于这些示例，可在不偏离本发明的范围的情况下对示例进行各种变型和替代。
本发明能够用于例如汽车和汽车部件的制造。
Claims (7)
1.一种电绝缘型开关元件驱动装置，包括：
第一脉冲变压器；
第二脉冲变压器；
占空信号发生器，其生成具有预定占空比的占空信号；
脉冲变压器驱动单元，开关元件驱动信号和所述占空信号被输入到所述脉冲变压器驱动单元中，并且所述脉冲变压器驱动单元根据所述占空信号来驱动所述第一脉冲变压器和所述第二脉冲变压器中的取决于开关元件驱动信号的状态而选择的一个；
第一边沿检测单元，其根据所述第一脉冲变压器的整流前输出中的边沿来输出通断信号；
第二边沿检测单元，其根据所述第二脉冲变压器的整流前输出中的边沿来输出通断信号；以及
控制驱动单元，其基于所述第一边沿检测单元和所述第二边沿检测单元的输出来驱动待驱动开关元件，其中
所述第一边沿检测单元、所述第二边沿检测单元和所述控制驱动单元以对所述第一脉冲变压器和第二脉冲变压器的输出进行整流所产生的电力来工作。
2.根据权利要求1所述的电绝缘型开关元件驱动装置，其中
所述脉冲变压器驱动单元包括：
第一开关元件，其连接至所述第一脉冲变压器；
第二开关元件，其连接至所述第二脉冲变压器；以及
临时脉冲信号发生器，其中
当所述占空信号处于Hi状态时，所述脉冲变压器驱动单元接通所述第一开关元件和所述第二开关元件中的连接至所述第一脉冲变压器和所述第二脉冲变压器中的待驱动脉冲变压器的开关元件，并且
当所述占空信号在驱动所述待驱动脉冲变压器之始处于Low状态时，所述临时脉冲信号发生器输出用于临时接通连接至所述待驱动脉冲变压器的所述开关元件的临时脉冲信号。
3.根据权利要求1或2所述的电绝缘型开关元件驱动装置，其中，自所述待驱动开关元件被关断起经过预定时间之后，所述控制驱动单元降低基准电位点与所述待驱动开关元件的驱动端子之间的阻抗。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电绝缘型开关元件驱动装置，进一步包括：
异常检测单元，其检测所述待驱动开关元件中的异常；以及
异常传送单元，其通过所述第一脉冲变压器和所述第二脉冲变压器中的未被驱动的脉冲变压器来输出表明由所述异常检测单元检测到的所述异常的信号。
5.根据权利要求1所述的电绝缘型开关元件驱动装置，其中
所述第一边沿检测单元和所述第二边沿检测单元在所述第一脉冲变压器的所述整流前输出和所述第二脉冲变压器的所述整流前输出上升时输出各自的接通信号，并且在所述第一脉冲变压器的所述整流前输出和所述第二脉冲变压器的所述整流前输出下降时输出各自的关断信号。
6.根据权利要求1所述的电绝缘型开关元件驱动装置，其中
所述脉冲变压器驱动单元包括：
第一开关元件，作为所述开关元件驱动信号和所述占空信号的逻辑积的第一AND信号被输入到所述第一开关元件中；
第二开关元件，作为所述开关元件驱动信号的反相信号和所述占空信号的逻辑积的第二AND信号被输入到所述第二开关元件中；以及
电源，其中
所述第一开关元件在所述第一AND信号超过第一阈值而被接通时将所述电源和所述第一脉冲变压器的一次绕组电连接，并且
所述第二开关元件在所述第二AND信号超过第二阈值而被接通时将所述电源和所述第二脉冲变压器的一次绕组电连接。
7.一种用于控制电绝缘型开关元件驱动装置的方法，所述电绝缘型开关元件驱动装置具有第一脉冲变压器、第二脉冲变压器和待驱动开关元件，
所述方法包括：
生成具有预定占空比的占空信号；
根据所述占空信号来驱动所述第一脉冲变压器和所述第二脉冲变压器中的取决于开关元件驱动信号的状态而选择的一个；
根据所述第一脉冲变压器的整流前输出中的边沿来输出第一通断信号；
根据所述第二脉冲变压器的整流前输出中的边沿来输出第二通断信号；以及
基于所述第一通断信号和所述第二通断信号来驱动所述待驱动开关元件。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (9)
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|---|---|---|---|---|
| CN101615846B (zh) * | 2009-07-30 | 2011-09-28 | 旭丽电子(广州)有限公司 | 直流/直流转换装置与跳频控制模块及跳频控制方法 |
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| FR3057722B1 (fr) * | 2016-10-18 | 2018-11-30 | Thales | Dispositif de commande d'un transistor |
| GB2567227A (en) * | 2017-10-06 | 2019-04-10 | Heyday Integrated Circuits | Galvanically isolated gate drive circuit with power transfer |
| DE112021004099T5 (de) * | 2020-09-29 | 2023-06-01 | Rohm Co., Ltd. | Signalübertragungsvorrichtung, elektronische vorrichtung und fahrzeug |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4455526A (en) * | 1982-06-29 | 1984-06-19 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | FET Switching regulator |
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| JPH0564422A (ja) | 1990-12-28 | 1993-03-12 | Fuji Electric Co Ltd | スイツチング素子の絶縁形駆動回路 |
| FI90605C (fi) * | 1991-12-09 | 1994-02-25 | Abb Stroemberg Drives Oy | Puolijohdekytkimen ohjauspiiri |
| US5910746A (en) * | 1993-03-26 | 1999-06-08 | Sundstrand Corporation | Gate drive for a power switching device |
| JPH0715949A (ja) * | 1993-06-28 | 1995-01-17 | Fuji Electric Co Ltd | 電力変換装置のゲート駆動回路 |
| JPH07307653A (ja) * | 1994-05-13 | 1995-11-21 | Nippon Steel Corp | スイッチング素子駆動回路 |
| JP3416863B2 (ja) * | 1994-06-27 | 2003-06-16 | 松下電工株式会社 | 電源装置 |
| JPH08204526A (ja) * | 1995-01-23 | 1996-08-09 | Toshiba Corp | スイッチング素子のゲート駆動回路 |
| US5781040A (en) * | 1996-10-31 | 1998-07-14 | Hewlett-Packard Company | Transformer isolated driver for power transistor using frequency switching as the control signal |
| US5900683A (en) * | 1997-12-23 | 1999-05-04 | Ford Global Technologies, Inc. | Isolated gate driver for power switching device and method for carrying out same |
| JP4213565B2 (ja) | 2003-11-14 | 2009-01-21 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | パルストランス型ゲート駆動回路 |
| US6970023B2 (en) * | 2003-12-17 | 2005-11-29 | Texas Instruments Incorporated | Modulated transistor gate driver with planar pulse transformer |
| JP2006074372A (ja) * | 2004-09-01 | 2006-03-16 | Toshiba Corp | デジタル信号伝送装置 |
| JP4811118B2 (ja) | 2006-05-18 | 2011-11-09 | 株式会社豊田自動織機 | 電力変換装置 |
| US7719305B2 (en) * | 2006-07-06 | 2010-05-18 | Analog Devices, Inc. | Signal isolator using micro-transformers |
| JP5034568B2 (ja) * | 2007-03-09 | 2012-09-26 | 富士電機株式会社 | スイッチング電源装置 |
| JP4894604B2 (ja) * | 2007-04-27 | 2012-03-14 | 富士電機株式会社 | 空芯型絶縁トランス、空芯型絶縁トランスを用いた信号伝送回路および電力変換装置 |
| US8816653B2 (en) * | 2008-09-25 | 2014-08-26 | Infineon Technologies Austria Ag | Circuit including a transformer for driving a semiconductor switching element |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104620504A (zh) * | 2012-04-30 | 2015-05-13 | 大陆泰密克微电子有限责任公司 | 用于操控半导体开关元件的电路装置 |
| CN104620504B (zh) * | 2012-04-30 | 2018-06-12 | 大陆泰密克微电子有限责任公司 | 用于操控半导体开关元件的电路装置 |
| CN103199677A (zh) * | 2013-04-08 | 2013-07-10 | 乐金电子研发中心(上海)有限公司 | 单路隔离型mosfet驱动电路 |
| CN103199677B (zh) * | 2013-04-08 | 2015-08-19 | 乐金电子研发中心(上海)有限公司 | 单路隔离型mosfet驱动电路 |
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