CN114465450A - 一种隔离驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔离驱动电路包括：边沿调制电路；变压器；整流储能电路，用于储存来自变压器传输的脉冲信号的能量，为驱动放大电路供电；输入滤波电路，用于对自变压器传输至副边的脉冲信号进行滤波，并输出至驱动放大电路作为驱动放大电路的输入信号；驱动放大电路，用于当输入信号的电平值高于驱动放大电路自身的开通阈值时将输入信号放大，以驱动功率开关器件；输出滞环滤波电路，用于当驱动放大电路的输出信号为高电平信号时将驱动放大电路的输入信号自锁为高电平信号。本发明可以同时传递信号和能量，还能达到隔离驱动的目的且可以提高输出驱动电压的幅值和工作频率，降低整个电路的损耗。

Description

一种隔离驱动电路

技术领域

本发明涉及隔离驱动电路的技术领域，尤其涉及一种隔离驱动电路。

背景技术

开关电源相对于线性电源具有体积小、效率高、功率大等特点，被广泛应用在汽车、光伏、工控、医疗及手持设备等领域，随着技术的不断迭代，开关电源正向着高频化、高功率、小体积的方向发展，MOSFET、绝缘栅双极性晶体管(IGBT)等在较高的频率下具有优越的性能，因而被用于开关电源中作为功率级的功率开关器件，众所周知，每一个功率开关器件都需要一个驱动电路，开关电源在不同的应用中有着不同的拓扑架构，功率开关管在不同拓扑架构中的位置决定了驱动的方式，目前关于功率开关器件的驱动由两种方式，一种是非隔离直驱，另外一种是隔离的浮地驱动。

现有的隔离驱动有三种，自举驱动、变压器隔离驱动和驱动电源并用驱动器，自举驱动是应用于桥式拓扑最理想的驱动方案，但受限于自身的隔离耐压。只能应用于常规的场合，超过1kV的应用或者非桥式拓扑则无法直接使用，有一定的局限性；驱动电源并用驱动器的方案成本高、体积大，适用于大功率驱动且相对体积和成本不敏感的场合；变压器隔离驱动是全场景适用且成本体积比较折中的一种方案，传统的变压器隔离驱动采用不对称板桥架构，原副边均放置有电容，由于在传递占空比信号的时候，变压器始终处励磁和去磁状态，所以必须加大感量以减小励磁电流，从而降低损耗，带来的弊端是体积偏大，另外，当传输的占空比过大或者发生突变时，副边电容电压不能突变导致输出端会出现持续高电平损坏功率开关管的问题，解决这个问题需要增加副边电容放电电路，进一步增加成本和体积。

为了能达到隔离驱动的目的且具有保持功率开关管持续导通的敞开功能以及关断时提供可靠的零电压或者负电压钳位功能，公开号为CN202110454049的中国发明专利提出了一种驱动控制方法及其电路。参考图1-图4，图1和图3为背景技术中驱动控制电路的结构示意图，图2和图4为背景技术中驱动控制电路的具体电路图；边沿调制步骤是将输入的信号PWM的上升沿调制成一个固定脉宽的正脉冲，而且在输入信号PWM为持续高电平时的状态下，以一定周期产生多个连续的正脉冲，将输入信号PWM的下降沿调制成一个固定脉宽的负脉冲，而且在输入信号为持续低电平的状态下，以一定周期产生多个连续的负脉冲，连续正脉冲和负脉冲的宽度和周期按需调整。逻辑步骤中是由二个二极管、一个N沟道MOS管和一个P沟道MOS管、两个电阻和二个稳压二极管构成，驱动步骤中是由一个N沟道MOS管和一个P沟道MOS管组成，当变压器副边的同名端输出高电平时，电压经过二极管D2和P沟道MOS管S1在输出到稳压二极管Z1的正极，再驱动一个N沟道MOS管S3最终使变压器和储能步骤中电容的能量传输驱动功率开关器件的栅极；当变压器副边的异名端输出高电平时，此电压会依次流经稳压二极管Z2、稳压二极管Z1、放电电阻R1、P沟道MOS管S2和二极管D3回到变压器的同名端，稳压二极管Z1正极产生的负电压会驱动驱动步骤中的P沟道MOS管S4使其导通最终关断被驱动功率开关器件的栅极电压。

但同时存在以下的问题：

1、变压器同名端输出的电压经过一个二极管和N沟通MOS管S1，最终驱动驱动步骤中的N沟通MOS管S4，要使N沟道MOS管S4导通必须要满足Vgs有一个开通阈值，而驱动步骤中的N沟道MOS管S4的源极是直接驱动功率开关器件的栅极，那么最终驱动功率开关器件栅极的电压总是低于驱动步骤中N沟道MOS管S4的栅极电压，而此栅极电压是变压器同名端的电压减去一个二极管压降和N沟道MOS管S1的压降产生，所以最终输出驱动功率开关器件的栅极电压要比变压器同名端的脉冲电压幅值低很多，所以当输入电压低时会造成驱动电压不足，因此工作的输入电压范围不能太低；

2、变压器的异名端输出高电平时，是经过放电电阻R1进行放电，但是由于驱动输出最小占空比限制要求，所以要求放电的时间不能太长，故要求此放电电阻取值较小，这样会带来整个电路损耗的增加，降低驱动的效率。

3、由于变压器副边的线路都是分立器件搭建，元器件多占用体积相对较大。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在克服上述现有技术中至少一种问题，提供一种隔离驱动电路，以实现变压器副边信号和能量的同时传递，元器件少、体积小，将交流脉冲信号通过变压器传输输出的信号进行滤波，解决了交流脉冲信号通过变压器进行信号传输的震荡问题，能达到隔离驱动的目的且可以提高输出驱动电压的幅值和工作频率，降低整个电路的损耗。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案包括为：

第一方面，提供一种隔离驱动电路，包括：边沿调制电路、变压器、整流储能电路、输入滤波电路、输出滞环滤波电路、驱动放大电路；边沿调制电路的输入端用于连接输入的PWM信号，第一输出端与变压器原边绕组的同名端连接，第二输出端与变压器原边绕组的异名端连接，用于将输入的PWM信号调制成固定脉宽的脉冲信号；变压器用于将边沿调制电路产生的脉冲信号以隔离的形式从原边传输到副边；整流储能电路的第一输入端与变压器副边绕组的同名端连接，第二输入端与变压器副边绕组的异名端连接，第一输出端与驱动放大电路的第二输入端连接，用于储存变压器传输至副边的脉冲信号的能量，为驱动放大电路供电；输入滤波电路的输入端与变压器副边绕组的同名端连接，输出端分别与输出滞环滤波电路的输入端、驱动放大电路的第一输入端连接，用于对变压器传输至副边的脉冲信号进行滤波，并输出至驱动放大电路作为驱动放大电路的输入信号；输出滞环滤波电路的输出端与驱动放大电路的第一输出端连接，用于当驱动放大电路的输出信号为高电平信号时将驱动放大电路的输入信号自锁为高电平信号；驱动放大电路的第一输出端用于与功率开关器件的栅极连接，用于当输入信号的电平值高于驱动放大电路自身的开通阈值时将输入信号放大，以驱动功率开关器件；整流储能电路的第二输出端、驱动放大电路的第二输出端接地，并作为驱动输出地用于与功率开关器件的源极连接。

优选地，所述的输入信号滤波电路包括第一电阻、第二电容，第一电阻的一端与第二电容的一端相连形成第一公共端，第一公共端作为输入滤波电路的输入端与变压器副边绕组的同名端连接，第一电阻的另一端与第二电容的另一端相连形成第二公共端，第二公共端作为输入滤波电路的输出端分别与输出滞环滤波电路的输入端和驱动放大电路的第一输入端连接。

优选地，所述的输入信号滤波电路还包括第三电阻，所述第二公共端通过电阻R3与输出滞环滤波电路的输入端连接。

优选地，所述的输入信号滤波电路还包括第四电阻，第四电阻的一端分别与第三电阻第二公共端的一端和驱动放大电路的第一输入端连接，另一端与输出地连接。

优选地，所述的输出滞环滤波电路包括第二电阻和第三电容，第二电阻的一端与第三电容的一端相连形成第三公共端，第三公共端作为输出滞环滤波电路的输入端与输入滤波电路的输出端连接，第二电阻的另一端与第三电容的另一端相连形成第四公共端，第四公共端作为输出滞环滤波电路的输入端与驱动放大电路的第一输出端连接。

优选地，所述的整流储能电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和第一电容；第一二极管的正极与第二二极管的负极连接，并作为整流储能电路的第一输入端与变压器副边绕组的同名端连接，负极分别与第三二极管的负极、第一电容的一端和驱动放大电路的第二输入端连接；第三二极管的负极还分别与第一电容的一端和驱动放大电路的第二输入端连接，正极与第四二极管的负极连接并作为整流储能电路的第二输入端与变压器副边绕组的异名端连接；第四二极管的正极分别与第二二极管的正极、第二电容的另一端、输出地连接；第二二极管的正极、第二电容的另一端均接地。

优选地，变压器的副边绕组包括串联的第一绕组和第二绕组，第一绕组的同名端作为副边绕组的同名端，第二绕组的异名端作为副边绕组的异名端，第一绕组的异名端与第二绕组的同名端连接形成副边绕组的中心抽头；所述的整流储能电路包括第一二极管、第二二极管和第一电容；第一二极管的正极与变压器副边绕组同名端连接，负极分别与第一电容的第一端、第二二极管的负极和驱动放大电路的第二输入端连接；第二二极管的正极与副边绕组的异名端连接；第一电容的另一端接地和与中心抽头连接。

第二方面，提供一种隔离驱动电路，包括：边沿调制电路、变压器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容、第二电容、第三电容、驱动放大电路；第一二极管的正极分别与第二二极管的负极、变压器的副边绕组的同名端连接，负极分别与第三二极管的负极、第一电容的一端和驱动放大电路的第二输入端连接；第三二极管的负极还分别与第一电容的一端和驱动放大电路的第二输入端连接，正极分别与第四二极管的负极、变压器的副边绕组的异名端连接；第四二极管的负极还与变压器的副边绕组的异名端连接，正极分别与第二二极管的正极、第二电容的另一端、输出地连接；第二二极管的负极还与变压器的副边绕组的同名端连接；第二二极管的正极、第二电容的另一端均接地；第一电阻的一端与第二电容的一端相连形成第一公共端，第一公共端与变压器的副边绕组的同名端连接，第一电阻的另一端与第二电容的另一端相连形成第二公共端，第三电容的一端与第二电阻的一端相连形成第三公共端，第三电容的另一端与第二电阻的另一端相连形成第四公共端，第二公共端分别与第三公共端和第三电阻的一端连接，第四公共端与驱动放大电路的第一输出端连接；第三电阻的另一端与第四电阻的一端相连形成第五公共端，第五公共端与驱动放大电路的第一输入端连接；第四电阻的另一端接地；驱动放大电路的第一输出端用于与功率开关器件的栅极连接，第二输出端接地并作为驱动输出地用于与功率开关器件的源极连接。

第三方面，提供一种开关电源，包括功率开关器件和如上所述的隔离驱动电路，所述功率开关器件由所述隔离驱动电路驱动。。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过整流储能电路将变压器原边电路传输的脉冲信号的能量储存起来，以实现变压器副边电路信号和能量的同时传递；整流储能电路储存的能量用于为驱动放大电路供电，提高驱动电压的幅值和工作频率，降低整个电路的损耗，避免对输入电压的范围进行限定；输入滤波电路将副边绕组输出的脉冲信号进行滤波，输出幅值变化范围较小的电压信号至驱动放大电路，将交流脉冲信号通过变压器传输输出的信号进行滤波，解决了交流脉冲信号通过变压器进行信号传输的震荡问题，提高输出的脉冲信号的稳定性；结构简单、元器件少，进一步降低了产品的成本及减小产品的体积。

附图说明

图1为现有驱动电路实施例所述的隔离驱动电路的主要结构示意图；

图2为现有驱动电路实施例所述的隔离驱动电路结构示意图；

图3为现有驱动电路实施例所述的隔离驱动电路的主要结构示意图；

图4为现有驱动电路实施例所述的隔离驱动电路的结构示意图；

图5为本发明第一实施例所述的隔离驱动电路主要结构示意图；

图6为本发明第一实施例所述的隔离驱动电路的具体电路图；

图7为本发明第一实施例所述的隔离驱动电路的另一具体电路图；

图8为本发明第一实施例所述的隔离驱动电路的另一具体电路图；

图9为本发明第一实施例所述的隔离驱动电路的工作波形图；

图10为本发明第一实施例所述的隔离驱动电路的另一工作波形图；

图11为本发明第二实施例所述的隔离驱动电路主要结构示意图；

图12为本发明第二实施例所述的隔离驱动电路的具体电路图；

图13为本发明第二实施例所述的隔离驱动电路的另一具体电路图；

图14为本发明第二实施例所述的隔离驱动电路的另一具体电路图。

附图标记：

边沿调制电路100，变压器200，整流储能电路300，输入滤波电路400，输出滞环滤波电路500，驱动放大电路600。

具体实施方式

本发明附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。为了更好说明以下实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不能代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

第一实施例

参考图5，图5为本实施例所述的隔离驱动电路的结构示意图，在本实施例中，提供一种隔离驱动电路，包括：边沿调制电路100、变压器200、整流储能电路300、输入滤波电路400、输出滞环滤波电路500、驱动放大电路600；边沿调制电路100的输入端用于连接输入的PWM信号，第一输出端与变压器200原边绕组的同名端连接，第二输出端与变压器200原边绕组的异名端连接，用于将输入的PWM信号调制成固定脉宽的脉冲信号；变压器200用于将边沿调制电路100产生的脉冲信号以隔离的形式从原边传输到副边；整流储能电路300的第一输入端与变压器200副边绕组Vs的同名端连接，第二输入端与变压器200副边绕组Vs的异名端连接，第一输出端与驱动放大电路600的第二输入端连接，用于储存变压器200传输至副边的脉冲信号的能量，为驱动放大电路600供电；输入滤波电路400的输入端与变压器200副边绕组Vs的同名端连接，输出端分别与输出滞环滤波电路500的输入端、驱动放大电路600的第一输入端连接，用于对变压器200传输副边的脉冲信号进行滤波，以输出至驱动放大电路600作为驱动放大电路600的输入信号；输出滞环滤波电路500的输出端与驱动放大电路600的第一输出端连接，用于当驱动放大电路600的输出信号为高电平信号时将驱动放大电路600的输入信号自锁为高电平信号；驱动放大电路600的第一输出端用于与功率开关器件的栅极连接，用于当输入信号的电平值高于驱动放大电路600自身的开通阈值时将输入信号放大，以驱动功率开关器件；整流储能电路300的第二输出端、驱动放大电路600的第二输出端接地，并作为驱动输出地用于与功率开关器件的源极连接。

具体的，边沿调制电路100将输入的PWM信号的上升沿调制成一个固定脉宽的正脉冲，并且在输入的PWM信号为持续高电平的状态下，在一定周期内产生一个或者多个连续的正脉冲，将输入的PWM信号的下降沿调制成一个固定脉宽的负脉冲，并且在输入的PWM信号为持续低电平的状态下，在一定周期内产生一个或者多个连续的负脉冲，连续正脉冲和负脉冲的宽度和周期按照需要进行调整，此信号可以是电压信号或者电流信号。

作为输入信号滤波电路的一个具体实施方式，如图6所示，输入信号滤波电路包括第一电阻R3、第二电容C3，第一电阻R3的一端与第二电容C3的一端相连形成第一公共端，第一公共端作为输入滤波电路400的输入端与变压器200副边绕组Vs的同名端连接，第一电阻R3的另一端与第二电容C3的另一端相连形成第二公共端，第二公共端作为输入滤波电路400的输出端分别与输出滞环滤波电路500的输入端和驱动放大电路600的第一输入端连接。

为了进一步提高对变压器200副边绕组Vs输出的脉冲信号中的干扰信号的滤除程度，如图7所示，输入滤波电路400还包括第三电阻R5，所述第二公共端通过电阻R3与输出滞环滤波电路500的输入端连接。

为了进一步提高对变压器200副边绕组Vs输出的脉冲信号中的干扰信号的滤除程度，如图8所示，输入信号滤波电路还包括第四电阻R6，第四电阻R6的一端分别与第三电阻R5第二公共端的一端和驱动放大电路600的第一输入端连接，另一端用于与输出地连接。

作为输出滞环滤波电路500的一个具体实施方式，输出滞环滤波电路500包括第二电阻R4和第三电容C4，第二电阻R4的一端与第三电容C4的一端相连形成第三公共端，第三公共端作为输出滞环滤波电路500的输入端与输入滤波电路400的输出端连接，第二电阻R4的另一端与第三电容C4的另一端相连形成第四公共端，第四公共端作为输出滞环滤波电路500的输入端第二公共端与驱动放大电路600的第一输出端连接。

作为整流储能电路300的一个具体实施方式，整流储能电路300包括第一二极管D4、第二二极管D5、第三二极管D6、第四二极管D7和第一电容C2；第一二极管D4的正极与第二二极管D5的负极连接，并作为整流储能电路300的第一输入端与变压器200副边绕组Vs的同名端连接，负极分别与第三二极管D6的负极、第一电容C2的一端和驱动放大电路600的第二输入端连接；第三二极管D6的负极还分别与第一电容C2的一端和驱动放大电路600的第二输入端连接，正极与第四二极管D7的负极连接并作为第二输入端与变压器200副边绕组Vs的异名端连接；第四二极管D7的正极分别与第二二极管D5的正极、第二电容C3的另一端、输出地连接；第二二极管D5的正极、第二电容C3的另一端均接地。

作为驱动放大电路600的一个具体实施方式，驱动放大电路600为图腾柱驱动放大电路。

具体的，当输入至驱动放大电路600的输入信号高于驱动放大电路600的内部基准电压信号时，驱动放大电路600进行驱动能力放大以驱动功率开关器件的栅极，驱动放大电路600为输入信号基于TTL和CMOS兼容低压逻辑信号、输出电压具有电流驱动能力的驱动电路；优选地，驱动放大电路600内部可以由一个NPN型三极管和一个PNP型三极管构成的图腾柱驱动放大电路600，或者，由一个N沟道MOS管和一个P沟道MOS管构成的图腾柱驱动放大电路，也可以为上管是一个沟道MOS管并联一个N沟道MOS管，下管是一个N沟道MOS管组成的驱动放大电路600。

本实施例所述隔离驱动电路的工作原理为：当输入的PWM信号上升沿到来时，边沿调制电路100发出正向脉冲信号，变压器200由原边向副边传输正向脉冲信号时，此时变压器200副边绕组Vs的同名端输出的脉冲信号为高电平信号，此高电平信号作为副边电路的输入信号，经过输入滤波电路400的第二电容C3、第一电阻R3、第三电阻R5和第四电阻R6进行滤波，从而滤除输入信号中的干扰信号，在第四电阻R6两端的电压信号送给驱动放大电路600的第一输入端，同时，变压器200副边绕组Vs输出的高电平信号经过整流储能电路300给第一电容C2储能；当变压器原边绕组两端输出正电平信号时，副边绕组Vs的同名端输出高电平，此时该电压经过第一二极管D4和第四二极管D7给第一电容C2充电储能，同时此高电平信号还经过输入滤波单元400的第一电阻R3、第二电容C3进行滤波给驱动放大单元600提供输入信号；当变压器原边绕组两端输出负电平信号时，原边绕组Vs的异名端输出高电平，此时该电压经过第二二极管D5、第三二极管D6也同样给第一电容C2充电储能。具体的，第一二极管D4、第二二极管D5、第三二极管D6、第四二极管D7构成全桥整流模式，第一电容C2的储能电压为VDD，此电压同时给驱动放大单元600供电，而最终副边电路的输出电压也是由VDD决定的(输出电压基本与VDD电压相等)，全桥整流可以降低输出电压VDD的波动范围，全桥整流中第一二极管D4、第二二极管D5、第三二极管D6、第四二极管D7的平均电流比较小，所以二极管的整体损耗比较小，而输入滤波电路400和输出滞环滤波电路500的损耗也非常小，故可以提升工作频率以满足输出更大的负载要求。第一电容C2为驱动放大电路600的供电和最终给功率开关器件的栅极提供能量，当变压器200向副边传输的正向脉冲结束后，上一阶段输出的高电平信号会通过输出滞环滤波电路500的第三电容C4和第二电阻R4，将驱动放大电路600的输入信号锁定为比驱动放大电路600开通阈值高的高电平信号，维持功率开关器件的栅极驱动是持续的高电平信号，使被驱动半导体功率导通；只有当变压器200向副边传输负向脉冲信号时，此时副边绕组Vs的同名端输出的脉冲信号为负电压信号，从而将第四电阻R6两端的电压降低到驱动放大电路600的内部基准电压之下，最终使驱动放大电路600的输出信号变为低电压信号，因此被驱动功率开关器件可以可靠的关断。

具体的，参考图9，图9为本实施例所述隔离驱动电路工作时的主要波形图，在初始状态下，整流储能电路300的电压为零；启机时，输入的PWM信号上升沿到来时，边沿调制电路100发出连续的正向脉冲信号，此正向脉冲信号传递至变压器200副边绕组Vs输出至副边电路，作为副边电路的输入信号输入至输入滤波电路400的输入端和整流储能电路300的第一输入端，经过输入滤波电路400滤波后传送给驱动放大电路600的第一输入端，以输出幅值变化范围较小的电压信号至驱动放大电路，解决隔离变压器200输出的脉冲信号震荡的问题，滤除输出的脉冲信号中的干扰信号，提高输出的脉冲信号信号的稳定性；与此同时，输入信号经过整流储能电路300储能后输出至驱动放大电路600的第二输入端，最终驱动放大电路600输出高电平信号，实现变压器200副边电路信号和能量的同时传递；由于驱动放大电路600的输出电压信号是由整流储能电路300的输出电压信号决定，在边沿调制电路100发出正向脉冲信号时，整流储能电路300的输出电压信号开始升高，经过几个正向脉冲信号之后，整流储能电路300已建立稳定的输出电压信号，同时，脉冲信号经过输入滤波电路400滤波，输入滤波电路400的输出电压信号的最低点Voh高于驱动放大电路600内部的基准电压或者开通阈值电压，故驱动放大电路600的输出为持续的高电平信号，从而整流储能电路300的输出电压为驱动放大电路600供电并决定驱动放大电路600的输出电压，提高驱动电压的幅值和工作频率，降低整个电路的损耗，避免对输入电压的范围进行限定。

当输入高电平信号结束时，经过原边的边沿调制后在变压器副边绕组Vs的同名端输出第一个负电压信号，而上一阶段输出电压为正电平电压，此时此负电压与上一阶段的输出正电压通过第一电阻R3和第二电阻R4的分压后最终送给驱动放大单元600的输入信号低于其内部基准电压或者开通阈值，故最终输出低电压。而当变压器副边Vs的同名端输出第二个负电压信号时，此时输出电压已为低电压，此电压同样会与第二个负电压信号经过第一电阻R3、第二电阻R4进行分压后最终送给驱动放大单元600的输入信号低于其内部基准电压或者开通阈值，故当边沿调制为负向窄脉冲信号时输出电压持续为低电压。

具体的，参考图10，图10为本实施例所述隔离驱动电路工作时另一个主要波形图，在初始状态下，整流储能电路300的电压为零，启机时，输入的PWM信号上升沿到来时，边沿调制电路100发出正向脉冲信号，此正向脉冲信号传递至变压器200副边绕组Vs输出至副边电路，作为副边电路的输入信号输入至输入滤波电路400的输入端和整流储能电路300的第一输入端，经过输入滤波电路400滤波后传送给驱动放大电路600的输入端，解决隔离变压器200输出信号震荡的问题，滤除输出的脉冲信号中的干扰信号，提高输出的脉冲信号的稳定性；与此同时，输入信号经过整流储能电路300储能后输出至驱动放大电路600的第二输入端，最终驱动放大电路600输出高电平信号，实现变压器200副边电路信号和能量的同时传递；而驱动放大电路600的输出电压信号是由整流储能电路300的输出电压信号决定，而输入滤波电路400的第一输出端在经过滤波后输出电压波形如图所示，刚开始由于整流储能电路300的输出电压建立需要一个过程，因此在刚开始时整流储能电路300的输出电压呈上升状态，经过几个脉冲之后，整流储能电路300已建立稳定的输出电压信号，故刚开始时驱动放大电路600没有输出电压，只有当此输入滤波电路400的输出电压信号的最低点Voh高于驱动放大电路600内部的基准电压或者开通阈值电压，驱动放大电路600输出为持续的高电平信号，从而整流储能电路300的输出电压信号为驱动放大电路600供电并决定驱动放大电路600的输出电压信号，提高驱动电压的幅值和工作频率，降低整个电路的损耗，避免对输入的PWM信号的电压范围进行限定。

第二实施例

参考图11-图14，图11为本实施例所述隔离驱动电路的结构示意图，图12-图14为本实施例所述隔离驱动电路的具体电路图；与第一实施例不同的是，在本实施例中，变压器200的副边绕组包括串联的第一绕组Vs1和第二绕组Vs2，第一绕组Vs1的同名端作为副边绕组的同名端，第二绕组Vs2的异名端作为副边绕组的异名端，第一绕组Vs1的异名端与第二绕组Vs2的同名端连接形成副边绕组的中心抽头；所述的整流储能电路300包括第一二极管D4、第二二极管D5和第一电容C2；第一二极管D4的正极与变压器200副边绕组的同名端连接，负极分别与第一电容C2的第一端、第二二极管D5的负极和驱动放大电路600的第二输入端连接；第二二极管D5的正极与副边绕组的异名端连接；第一电容C2的另一端接地和与中心抽头连接。

具体的，如图12所示，变压器200原边有一个绕组Vp，副边有两个绕组分别是第一绕组Vs1和第二绕组Vs2，而副边电路采用全波整流的方式，具体如图12所示，当变压器200原边调制输出正向窄脉冲电压信号时，经过变压器200，最终在副边第一绕组Vs1的同名端输出正电压信号，而同时在副边第二绕组Vs2的异名端产生负电压信号，第一绕组Vs1输出的正电压信号经过第一二极管D4给第一电容C2充电储能；当变压器原边调制输出负向窄脉冲电压信号时，经过变压器200，最终在副边第一绕组Vs1的同名端输出负电压信号，而同时在第二绕组Vs2的异名端产生正电压信号，第二绕组Vs2输出的正电压信号经过第二二极管D2给第一电容C2充电储能。输入信号滤波电路包括第一电阻R3、第二电容C3，第一电阻R3的一端与第二电容C3的一端相连形成第一公共端，第一公共端作为输入滤波电路400的输入端与变压器200副边绕组Vs的同名端连接，第一电阻R3的另一端与第二电容C3的另一端相连形成第二公共端，第二公共端作为输入滤波电路400的输出端分别与输出滞环滤波电路500的输入端和驱动放大电路600的第一输入端连接。而变压器200副边第一绕组Vs1的输出也同样连接到输入滤波单元400的输入端，经过第一电阻R2和第二电容C3的滤波之后送给驱动放大单元600作为其输入信号.。

在本实施例中，为了进一步提高对变压器200副边绕组Vs输出的脉冲信号中的干扰信号的滤除程度，如图13所示，输入滤波电路400还包括第三电阻R5，所述第二公共端通过电阻R3与输出滞环滤波电路500的输入端连接。

在本实施例中，为了进一步提高对变压器200副边绕组Vs输出的脉冲信号中的干扰信号的滤除程度，如图14所示，输入信号滤波电路还包括第四电阻R6，第四电阻R6的一端分别与第三电阻R5第二公共端的一端和驱动放大电路600的第一输入端连接，另一端用于与输出地连接。

第三实施例

在本实施例中，提供一种隔离驱动电路，包括：边沿调制电路100、变压器200、第一电阻R3、第二电阻R4、第三电阻R5、第四电阻R6、第一二极管D4、第二二极管D5、第三二极管D6、第四二极管D7、第一电容C2、第二电容C3、第三电容C4、驱动放大电路600；边沿调制电路100的输入端用于连接输入的PWM信号，第一输出端与变压器200原边绕组的同名端连接，第二输出端与变压器200原边绕组的异名端连接；第一二极管D4的正极分别与第二二极管D5的负极、变压器200的副边绕组Vs的同名端连接，负极分别与第三二极管D6的负极、第一电容C2的一端和驱动放大电路600的第二输入端连接；第三二极管D6的负极还分别与第一电容C2的一端和驱动放大电路600的第二输入端连接，正极分别与第四二极管D7的负极、变压器200的副边绕组Vs的异名端连接；第四二极管D7的负极还与变压器200的副边绕组Vs的异名端连接，正极分别与第二二极管D5的正极、第二电容C3的另一端、输出地连接；第二二极管D5的负极还与变压器200的副边绕组Vs的同名端连接；第二二极管D5的正极、第二电容C3的另一端均接地；第一电阻R3的一端与第二电容C3的一端相连形成第一公共端，第一公共端与变压器200的副边绕组Vs的同名端连接，第一电阻R3的另一端与第二电容C3的另一端相连形成第二公共端，第三电容C4的一端与第二电阻R4的一端相连形成第三公共端，第三电容C4的另一端与第二电阻R4的另一端相连形成第四公共端，第二公共端分别与第三公共端和第三电阻R5的一端连接，第四公共端与驱动放大电路600的第一输出端连接；第三电阻R5的另一端与第四电阻R6的一端相连形成第五公共端，第五公共端与驱动放大电路600的第一输入端连接；第四电阻R6的另一端接地；驱动放大电路600的第一输出端用于与功率开关器件的栅极连接，第二输出端接地并作为驱动输出地用于与功率开关器件的源极连接。

如图8所示，当边沿调制电路100输出正向脉冲信号时，变压器200副边绕组Vs的同名端此时是高电平电压信号，此电压一方面会经过第一二极管D4和第四二极管D7整流后给第一电容C2充电储能，另外一方面会经过输入滤波单元400中第二电容C3和第一电阻R3进行滤波，此电压再通过第三电阻R5和第四电阻R6的分压送给驱动放大单元600作为其输入信号，当此输入信号的阈值高于驱动放大单元600内部基准电压或者开通阈值电压后，输出电压为高电压；输出滤波单元500由第二电阻R4和第三电容C4构成，用于采样输出电压信号并滤波，驱动放大单元600输入信号为变压器副边Vs同名端电压信号与输出电压经过第一电阻R3、第二电容C3和第二电阻R4、第三电容C4滤波分压之后，再经过第三电阻R5和第四电阻R6的分压之后产生；当边沿调制电路100输出负向脉冲信号时，变压器200副边绕组Vs的同名端变为负电平信号，此电压经过第三二极管D6和第二二极管D5整流后给第一电容C2充电储能，另外一方面同样经过输入滤波单元400中的第二电容C3和第一电阻R3进行滤波，此电压信号再通过第三电阻R5和第四电阻R6的分压送给驱动放大单元600作为其输入信号，第四电阻R6可以提升驱动放大单元600输入信号的抗干扰能力。驱动放大单元600的供电电压为第一电容C2的电压，当驱动放大单元600的输入信号阈值高于驱动放大单元600内部基准电压或者开通阈值电压后，输出电压与第一电容C2电压基本相等，此输出电压最终驱动功率开关器件。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以作出做出若干改进和润肺，对驱动放大电路和变压器结构进行改进和润肺也应视为本发明的保护范围，这里不再用实施例赘述，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (8)

1.一种隔离驱动电路，其特征在于，包括：边沿调制电路、变压器、整流储能电路、输入滤波电路、输出滞环滤波电路、驱动放大电路；边沿调制电路的输入端用于连接输入的PWM信号，第一输出端与变压器原边绕组的同名端连接，第二输出端与变压器原边绕组的异名端连接，用于将输入的PWM信号调制成固定脉宽的脉冲信号；变压器用于将边沿调制电路产生的脉冲信号以隔离的形式从原边传输到副边；整流储能电路的第一输入端与变压器副边绕组的同名端连接，第二输入端与变压器副边绕组的异名端连接，第一输出端与驱动放大电路的第二输入端连接，用于储存变压器传输至副边的脉冲信号的能量，为驱动放大电路供电；输入滤波电路的输入端与变压器副边绕组的同名端连接，输出端分别与输出滞环滤波电路的输入端、驱动放大电路的第一输入端连接，用于对变压器传输至副边的脉冲信号进行滤波，并输出至驱动放大电路作为驱动放大电路的输入信号；输出滞环滤波电路的输出端与驱动放大电路的第一输出端连接，用于当驱动放大电路的输出信号为高电平信号时将驱动放大电路的输入信号自锁为高电平信号；驱动放大电路的第一输出端用于与功率开关器件的栅极连接，用于当输入信号的电平值高于驱动放大电路自身的开通阈值时将输入信号放大，以驱动功率开关器件；整流储能电路的第二输出端、驱动放大电路的第二输出端接地，并作为驱动输出地用于与功率开关器件的源极连接。

2.根据权利要求1所述的隔离驱动电路，其特征在于：所述的输入信号滤波电路包括第一电阻、第二电容，第一电阻的一端与第二电容的一端相连形成第一公共端，第一公共端作为输入滤波电路的输入端与变压器副边绕组的同名端连接，第一电阻的另一端与第二电容的另一端相连形成第二公共端，第二公共端作为输入滤波电路的输出端分别与输出滞环滤波电路的输入端和驱动放大电路的第一输入端连接。

3.根据权利要求2所述的隔离驱动电路，其特征在于：所述的输入信号滤波电路还包括第三电阻，所述第二公共端通过第三电阻与输出滞环滤波电路的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的隔离驱动电路，其特征在于：所述的输入信号滤波电路还包括第四电阻，第四电阻的一端分别与第三电阻的一端和驱动放大电路的第一输入端连接，另一端与输出地连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的隔离驱动电路，其特征在于：所述的输出滞环滤波电路包括第二电阻和第三电容，第二电阻的一端与第三电容的一端相连形成第三公共端，第三公共端作为输出滞环滤波电路的输入端与输入滤波电路的输出端连接，第二电阻的另一端与第三电容的另一端相连形成第四公共端，第四公共端作为输出滞环滤波电路的输入端与驱动放大电路的第一输出端连接。

6.根据权利要求5所述的隔离驱动电路，其特征在于：所述的整流储能电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和第一电容；第一二极管的正极与第二二极管的负极连接，并作为整流储能电路的第一输入端与变压器副边绕组的同名端连接，负极分别与第三二极管的负极、第一电容的一端和驱动放大电路的第二输入端连接；第三二极管的负极还分别与第一电容的一端和驱动放大电路的第二输入端连接，正极与第四二极管的负极连接并作为第二输入端与变压器副边绕组的异名端连接；第四二极管的正极分别与第二二极管的正极、第二电容的另一端、输出地连接；第二二极管的正极、第二电容的另一端均接地。

7.根据权利要求5所述的隔离驱动电路，其特征在于：变压器的副边绕组包括串联的第一绕组和第二绕组，第一绕组的同名端作为副边绕组的同名端，第二绕组的异名端作为副边绕组的异名端，第一绕组的异名端与第二绕组的同名端连接形成副边绕组的中心抽头；所述的整流储能电路包括第一二极管、第二二极管和第一电容；第一二极管的正极与变压器副边绕组同名端连接，负极分别与第一电容的第一端、第二二极管的阴极和驱动放大电路的第二输入端连接；第二二极管的正极与副边绕组的异名端连接；第一电容的另一端接地和与中心抽头连接。

8.一种隔离驱动电路，其特征在于，包括：边沿调制电路、变压器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容、第二电容、第三电容、驱动放大电路；边沿调制电路的输入端用于连接输入的PWM信号，第一输出端与变压器原边绕组的同名端连接，第二输出端与变压器原边绕组的异名端连接；第一二极管的正极分别与第二二极管的负极、变压器的副边绕组的同名端连接，负极分别与第三二极管的负极、第一电容的一端和驱动放大电路的第二输入端连接；第三二极管的负极还分别与第一电容的一端和驱动放大电路的第二输入端连接，正极分别与第四二极管的负极、变压器的副边绕组的异名端连接；第四二极管的负极还与变压器的副边绕组的异名端连接，正极分别与第二二极管的正极、第二电容的另一端、输出地连接；第二二极管的负极还与变压器的副边绕组的同名端连接；第二二极管的正极、第二电容的另一端均接地；第一电阻的一端与第二电容的一端相连形成第一公共端，第一公共端与变压器的副边绕组的同名端连接，第一电阻的另一端与第二电容的另一端相连形成第二公共端，第三电容的一端与第二电阻的一端相连形成第三公共端，第三电容的另一端与第二电阻的另一端相连形成第四公共端，第二公共端分别与第三公共端和第三电阻的一端连接，第四公共端与驱动放大电路的第一输出端连接；第三电阻的另一端与第四电阻的一端相连形成第五公共端，第五公共端与驱动放大电路的第一输入端连接；第四电阻的另一端接地；驱动放大电路的第一输出端用于与功率开关器件的栅极连接，第二输出端接地并作为驱动输出地用于与功率开关器件的源极连接。

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