CN106877635B - 隔离型高频低损驱动电路 - Google Patents

隔离型高频低损驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电力电子电能变换电路，旨在提供一种隔离型高频低损驱动电路。包括简化为开关管M的MOSFET；该驱动电路还包括方波电源、谐振电感、初级绕组和第一次级绕组；其中，方波电源、谐振电感和初级绕组串联连接；第一次级绕组的一端接到开关管M的门极，开关管M的源极接到第一次级绕组的另一端；初级绕组和第一次级绕组绕在同一个磁芯上构成变压器T1。本发明通过谐振电感和开关管门极输入电容谐振，使得寄生电容上电压呈正弦波形，不仅实现了开关管的驱动，还实现了驱动能量的回收，从而达到减小驱动损耗的目的；而且还能够通过箝位绕组对门极电压进行箝位，防止过高的门极电压损坏开关管。通过增加次级绕组的方式，可以实现对多个开关管的驱动。

Description

隔离型高频低损驱动电路
技术领域
本发明涉及一类电力电子电能变换电路，尤其涉及一类隔离型驱动电路。
背景技术
随着电力电子技术的发展，功率变换器的功率密度不断提高，其工作频率已达到MHz等级。虽然较高的工作频率可以降低储能元件体积，提高功率变换器的功率密度，但是MOSFET的驱动损耗也会增大。传统的DC/DC变换器MOSFET驱动电路一般采用如图1所示的结构来实现：开关管S1、S2构成一个桥臂，Rg为门极等效电阻，Cgs为门极与源极之间等效电容，Q为所驱动开关管。该结构存在的不足是：因为电力电子器件并非理想开关，从而使开关管S1、S2两端的电压和流过开关管的电流存在重叠时间，造成严重的开关损耗；而且驱动开关管Q的过程就是等效电容Cgs充电、放电过程，在Cgs充放电过程中都有电流流过门极等效电阻Rg从而产生损耗，这部分损耗随着开关频率的增加而增大，在MHz等级的频率下将严重影响电路的效率。
图2在桥臂中点与下管S2源极之间串联接入电感与电容，电感的加入实现了上管S1与下管S2的零电压开通，减小了开关管S1、S2的开关损耗；驱动能量在电感和电容中相互转换，理论上没有驱动损耗；但是在一个周期中电感电流连续，导致循环能量大。
图3在上管S1的源极与下管S2的漏极分别串联二级管与电感(二极管D1阳极与S1源极相连；二极管D2阴极与S2漏极相连)，电感另一端都与开关管S的门极相连。通过电感与等效电容Cgs谐振控制门极电压上升、下降的时间。该结构存在的不足是：很难控制开关管M门极电压幅值。
图4在桥臂中点与开关管Q门极之间接入电感L，在开关管Q门极与开关管S1漏极之间接入二极管D1(D1阳极与开关管Q门极相连)，在开关管Q门极与开关管S2源极之间接入二极管D2(D2阳极与开关管S2漏极相连)。通过电感与等效电容Cgs谐振传递能量，二极管D1、D2分别在开通、关断过程中将开关管S门极电压箝位在输入电压与零。该结构存在的不足是：开关管工作在硬开关状态。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种隔离型高频低损驱动电路。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种隔离型高频低损驱动电路，包括简化为开关管M的MOSFET；该驱动电路还包括方波电源、谐振电感、初级绕组和第一次级绕组；其中，方波电源、谐振电感和初级绕组串联连接；第一次级绕组的一端接到开关管M的门极，开关管M的源极接到第一次级绕组的另一端；初级绕组和第一次级绕组绕在同一个磁芯上构成变压器T1；
所述MOSFET的具体模型中还包括栅源电容Cgs、栅漏电容Cgd、漏源电容Cds以及体二极管，MOSFET的共源输入电容Ciss为栅源电容与栅漏电容之和。
本发明中，所述开关管M有两个且每个开关管的驱动电压均为正弦半波，另配置两个辅助的开关管；其中，第一次级绕组的一端接到第一开关管和第二辅助管的门极以及第一辅助管的漏极，第一次级绕组的另一端接到第二开关管和第一辅助管的门极以及第二辅助管的漏极，四个开关管的源极接在一起；第一辅助管与第二辅助管的开通阈值，低于第一开关管与第二开关管的开通阈值。
本发明中，所述开关管M有两个且每个开关管的驱动电压均为正弦半波，另配置两个辅助的开关管和两个驱动电阻；其中，第一次级绕组的一端接到第一开关管的门极、第二驱动电阻的一端以及第一辅助管的漏极，第二驱动电阻的另一端接到第二辅助管的门极；第一次级绕组的另一端接到第二开关管的门极、第一驱动电阻的一端以及第二辅助管的漏极，第一驱动电阻的另一端接到第一辅助管的门极，四个开关管的源极接在一起；第一辅助管与第二辅助管的开通阈值，低于第一开关管与第二开关管的开通阈值。
本发明中，所述开关管M有一个且该开关管的驱动电压为正弦半波，另配置两个辅助的开关管和一个辅助电容；其中，第一次级绕组的一端接到第一开关管和第二辅助管的门极以及第一辅助管的漏极；第一次级绕组的另一端接到第一辅助管的门极以及第二辅助管的漏极，三个开关管的源极接在一起，辅助电容并接在第二辅助管的漏极和源极；第一辅助管和第二辅助管的开通阈值低于第一开关管的开通阈值，辅助电容的容值与第一开关管的栅源电容Cgs的容值相近，且误差不大于±40％。
本发明中，所述开关管M有两个且每个开关管的驱动电压均为正弦半波，另配置四个辅助的开关管，第一次级绕组由两个互补绕组组成；其中，第一互补绕组的同名端接到第一开关管和第二辅助管的门极以及第一辅助管的漏极，第一互补绕组的非同名端接到第一辅助管的门极以及第二辅助管的漏极，三个开关管的源极接在一起；第二互补绕组的非同名端接到第二开关管和第四辅助管的门极以及第三辅助管的漏极，第二互补绕组的同名端接到第三辅助管的门极以及第四辅助管的漏极，三个开关管的源极接在一起；初级绕组和两个互补绕组绕在同一个磁芯上构成变压器T1，四个辅助管的开通阈值低于两个开关管的开通阈值。
本发明中，在变压器上设置箝位绕组T1c，用于实现对开关管M的门极源极电压的箝位；箝位绕组通过箝位电路网络连接至箝位电压源，所述箝位电路网络是全桥整流电路、中心抽头整流电路或倍压整流电路。
本发明中，所述方波电源是通过全桥拓扑、半桥拓扑、推挽拓扑、有源箝位拓扑或原边箝位拓扑实现的。
本发明中，所述谐振电感是变压器漏感，也可以是外加电感。
发明原理描述：
本发明属于一类新型隔离型驱动电路，该电路中包含谐振电感、变压器和开关管门极输入电容，通过谐振电感和开关管门极输入电容谐振，使得寄生电容上电压呈正弦波形，不仅实现了开关管的驱动，还实现了驱动能量的回收，从而达到减小驱动损耗的目的；而且还能够通过箝位绕组对门极电压进行箝位，防止过高的门极电压损坏开关管。通过增加次级绕组的方式，可以实现对多个开关管的驱动。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1、回收开关管门极源极寄生电容上的能量，提升能量转换效率。
2、通过增加副边绕组即可实现对多个开关管的驱动，扩展性强。
4、利用箝位绕组降低开关管的门极源极电压，提高可靠性。
5、箝位还能增加有效驱动电压和时间，降低导通损耗。
6、增加外部谐振电容减少开关管负向门极电压幅值，降低门极电压应力，提高可靠性。
7、利用原边二极管箝位，降低开关管的门极源极电压，提高可靠性。
8、利用辅助开关管，实现驱动开关管的单向门极电压，减少循环能量。
9、减小功率开关器件的热能产生，提高电路的工作稳定性，提高器件和电路的使用寿命。
10、容易实现原副边驱动隔离。
11、驱动电压dv/dt低，对回路寄生参数不敏感，可靠性高。
12、驱动电流循环损耗小，驱动效率高。
附图说明
图1传统驱动电路；
图2一类半桥驱动电路；
图3一类门极驱动电压上升下降时间可调的驱动电路；
图4一类门极驱动电压可被箝位的驱动电路；
图5MOSFET模型的简化；
图6隔离型驱动图；
图7所提出驱动电路的频率特性；
图8隔离型谐振驱动各电量波形图；
图9第一类改进的隔离型驱动电路；
图10第一类改进的隔离型驱动电路驱动电压波形；
图11辅助管门极带驱动电阻的驱动电路；
图12第二种改进的隔离型驱动电路；
图13第二种改进的隔离型驱动电路驱动电压波形；
图14第三种改进的带互补绕组的隔离型驱动电路；
图15第三种改进的带互补绕组的隔离型驱动电路的驱动电压波形；
图16带箝位的隔离型驱动电路；
图17带箝位的隔离型驱动电路驱动电压波形；
图18全桥隔离型驱动电路；
图19全桥第一类改进的隔离型驱动电路；
图20全桥第二种改进的隔离型驱动电路；
图21全桥第三种改进的隔离型驱动电路；
图22全桥第三种改进的隔离型驱动电路应用于半桥；
图23全桥第三种改进的隔离型驱动电路应用于全桥的两个上管；
图24全桥第一类副边箝位的隔离型驱动电路；
图25全桥第二种副边箝位的隔离型驱动电路；
图26全桥第三种副边箝位的隔离型驱动电路；
图27半桥(A型)隔离驱动电路；
图28半桥(A型)第一类改进的隔离型驱动电路；
图29半桥(A型)第二种改进的隔离型驱动电路；
图30半桥(A型)第三种改进的隔离型驱动电路；
图31半桥(A型)带箝位的隔离型驱动电路；
图32推挽型隔离型驱动电路；
图33有源箝位型驱动电路；
图34有源箝位型第一类改进的隔离型驱动电路；
图35有源箝位型第二种改进的隔离型驱动电路；
图36有源箝位型第三种改进的隔离型驱动电路；
图37有源箝位型带箝位的隔离型驱动电路；
图38半桥(B型)隔离驱动电路；
图39半桥(B型)第一类改进的隔离型驱动电路；
图40半桥(B型)第二种改进的隔离型驱动电路；
图41半桥(B型)第三种改进的隔离型驱动电路；
图42半桥(B型)带箝位的隔离型驱动电路；
图43第一类原边箝位的隔离型驱动电路；
图44第二类原边箝位的隔离型驱动电路；
图45第三类原边箝位的隔离型谐振驱动电路；
图46第四类原边箝位的隔离型谐振驱动电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
本发明中使用的开关管M是MOSFET的简化模型，如图5所示。MOSFET具体模型中还包括栅源电容Cgs、栅漏电容Cgd、漏源电容Cds以及体二极管，MOSFET的共源输入电容Ciss为栅源电容与栅漏电容之和。
本发明公开的隔离型驱动如图6所示，包括方波电源(Ve)、谐振电感(Lr)、初级绕组(T1a)、第一次级绕组(T1b)和开关管(M)；所述方波电源、谐振电感和初级绕组串联连接；所述第一次级绕组一端接到开关管的门极，开关管的源极接到第一次级绕组的另一端；所述初级绕组和所述第一次级绕组绕在同一个磁芯上构成变压器(T1)。谐振电感和开关管门极输入电容进行谐振，方波电源的频率使得电路工作在感性区，以实现方波电源具体实现电路中开关管的零电压开通，即方波电源的频率大于谐振电感和开关管门极输入电容折算至变压器初级侧的等效电容的谐振频率，也即工作在图7虚线的右侧，图中fs为方波电源的频率，f0为谐振电感和等效电容的谐振频率，Q为电路的品质因数(电路的特征阻抗除以电路的导通电阻)；电路中各电量波形如图8所示，谐振电流波形不是正弦波形，门极电压与方波电源的基波电压刚好反相，图中Vth为所驱动MOSFET的门极阈值电压。
基于图6所示的驱动电路，本发明提出了一类改进型的隔离型驱动电路，可以同时驱动两个共源极的开关管，且每个开关管的驱动电压均为正弦半波。如图9、10所示，包括方波电源(Ve)、谐振电感(Lr)、初级绕组(T1a)、第一次级绕组(T1b)、第一开关管(M1)、第二开关管(M2)、第一辅助管(S1)和第二辅助管(S2)；所述方波电源、谐振电感和初级绕组串联连接；所述第一次级绕组一端接到第一开关管和第二辅助管的门极以及第一辅助管的漏极，所述第一次级绕组另一端接到第二开关管和第一辅助管的门极以及第二辅助管的漏极，四个开关管的源极接在一起；所述初级绕组和所述第一次级绕组绕在同一个磁芯上构成变压器(T1)。第一辅助管和第二辅助管的开通阈值低于第一开关管的开通阈值(Vth1)和第二开关管的开通阈值(Vth2)。
基于如图9所示的驱动电路，本发明提出了一类改进型的隔离型驱动电路，可以同时驱动两个共源极的开关管，且每个开关管的驱动电压均为正弦半波，如图11所示，包括方波电源(Ve)、谐振电感(Lr)、初级绕组(T1a)、第一次级绕组(T1b)、第一开关管(M1)、第二开关管(M2)、第一辅助管(S1)、第二辅助管(S2)、第一驱动电阻(R1)和第二驱动电阻(R2)；所述方波电源、谐振电感和初级绕组串联连接；所述第一次级绕组一端接到第一开关管的门极、第二驱动电阻的一端以及第一辅助管的漏极，第二驱动电阻的另一端接到第二辅助管的门极，所述第一次级绕组另一端接到第二开关管的门极、第一驱动电阻的一端以及第二辅助管的漏极，第一驱动电阻的另一端接到第一辅助管的门极，四个开关管的源极接在一起；所述初级绕组和所述第一次级绕组绕在同一个磁芯上构成变压器(T1)。第一辅助管和第二辅助管的开通阈值低于第一开关管和第二开关管的开通阈值。
基于图6所示的驱动电路，本发明提出了一类改进型的隔离型谐振驱动电路，开关管的驱动电压为正弦半波，如图12、13所示，包括方波电源(Ve)、谐振电感(Lr)、初级绕组(T1a)、第一次级绕组(T1b)、第一开关管(M1)、第一辅助管(S1)、第二辅助管(S2)和辅助电容(Ca)；所述方波电源、谐振电感和初级绕组串联连接；所述第一次级绕组一端接到第一开关管和第二辅助管的门极以及第一辅助管的漏极，所述第一次级绕组另一端接到第一辅助管的门极以及第二辅助管的漏极，三个开关管的源极接在一起，辅助电容并接在第二辅助管的漏极和源极；所述初级绕组和所述第一次级绕组绕在同一个磁芯上构成变压器(T1)。第一辅助管和第二辅助管的开通阈值低于第一开关管的开通阈值。辅助电容的容值需要与第一开关管的栅源电容Cgs容值相近，且误差不大于±40％。
基于图6所示的驱动电路，本发明提出了一类改进的带互补绕组的隔离型驱动电路，开关管的驱动电压为正弦半波，如图14、15所示，包括方波电源(Ve)、谐振电感(Lr)、初级绕组(T1a)、第一互补绕组(T1b1)、第一开关管(M1)、第一辅助管(S11)、第二辅助管(S12)、第二互补绕组(T1b2)、第二开关管(M2)、第三辅助管(S21)、第四辅助管(S22)；所述方波电源、谐振电感和初级绕组串联连接；所述第一互补绕组的同名端接到第一开关管和第二辅助管的门极以及第一辅助管的漏极，所述第一互补绕组的非同名端接到第一辅助管的门极以及第二辅助管的漏极，三个开关管的源极接在一起；所述第二互补绕组的非同名端接到第二开关管和第四辅助管的门极以及第三辅助管的漏极，所述第二互补绕组的同名端接到第三辅助管的门极以及第四辅助管的漏极，三个开关管的源极接在一起；所述初级绕组和所述互补绕组绕在同一个磁芯上构成变压器(T1)。四个辅助管的开通阈值低于两个开关管的开通阈值(Vth1、Vth2)。
基于以上隔离型驱动电路，本发明提出一类带箝位的隔离型驱动电路，在变压器上添加箝位绕组(T1c)，以实现对主开关管的门极源极电压的箝位，如图16、17所示，包括方波电源(Ve)、谐振电感(Lr)、初级绕组(T1a)、第一次级绕组(T1b)、与次级绕组相连的驱动电路、箝位绕组(T1c)、箝位网络和箝位电压源(Vc)；Vth为所驱动开关管的开通阈值；所述与初级绕组和第一次级绕组相连的电路采用本发明之前提出的方案，不再赘述；所述箝位绕组通过箝位电路网络连接至箝位电压源。所述箝位电路网络可以采用全桥整流、中心抽头整流和倍压整流的方案。
实施例1：一类全桥隔离型驱动电路，方波电源通过全桥拓扑实现，其电路结构分别如图18、图19、图20、图21、图22、图23和图24所示。
具体连接方式为：输入电压源(Vin)与两个桥臂并联；谐振电感(Lr)、隔直电容(CB)及初级绕组串联在一条支路中，该支路两端分别接到两个桥臂的中点。如图18所示，变压器第一次级绕组(T1b)的一端接到开关管(M1)的门极，变压器第一次级绕组的另一端接到开关管(M1)的源极。
如图19所示，第一次级绕组(T1b)一端接到第一开关管(M1)和第二辅助管(S2)的门极以及第一辅助管(S1)的漏极，第一次级绕组(T1b)另一端接到第二开关管(M2)和第一辅助管(S1)的门极以及第二辅助管(S2)的漏极，四个开关管的源极接在一起，其余与图18相同。
如图20所示，变压器T1第一次级绕组T1b一端接到第一开关管M1和第二辅助管S2的门极以及第一辅助管S1的漏极，第一次级绕组T1b另一端接到第一辅助管S1的门极以及第二辅助管S2的漏极，三个开关管的源极接在一起，辅助电容Ca并接在第二辅助管的漏极和源极，其余与图18相同。
如图21所示，变压器T1第一互补绕组T1b1的同名端接到第一开关管M1和第二辅助管S12的门极以及第一辅助管S11的漏极，第一互补绕组T1b1的非同名端接到第一辅助管S11的门极以及第二辅助管S12的漏极，三个开关管的源极接在一起；第二互补绕组T1b2的非同名端接到第二开关管M2和第四辅助管S22的门极以及第三辅助管S21的漏极，所述第二互补绕组T1b2的同名端接到第三辅助管S21的门极以及第四辅助管S22的漏极，三个开关管的源极接在一起，其余与图18相同。
图21所示电路可以应用在半桥桥臂中，如图22的虚线框所示，开关管M1和M2构成一个桥臂，其余与图21相同。
图21所示电路还可以应用在全桥结构的两个上管，如图23的虚线框所示，M1和M3构成全桥的一个桥臂，M2和M4构成全桥的另一个桥臂，其余与图21相同。
如图24所示，与变压器T1次级绕组T1b相连的驱动电路采用图18、19、20、21、22、23的副边结构，箝位绕组T1c两端分别与二极管整流桥两个桥臂中点相连，整流桥共阳极端与箝位电压源Vc负极相连，整流桥共阴极端与箝位电压源Vc正极相连，其余与图18相同。
如图25所示，二极管桥臂的上管阴极与箝位电压源Vc正极相连，下管阳极与箝位电压源Vc负极相连，变压器T1箝位绕组T1c与隔直电容CB2串联在一个支路中，该支路一端接至二极管桥臂中点，另一端接至箝位电压源Vc负极，其余与图24相同。
如图26所示，变压器T1箝位绕组T1c两端分别与两个二极管阳极相连，两个二极管的阴极与箝位电压源Vc正极相连，箝位电压源Vc负极与第二次级绕组T1c中心抽头相连，其余与图24相同。
实施例2：一类半桥隔离型驱动电路，方波电源通过半桥(A型)拓扑实现，其电路结构分别如图27、图28、图29、图30和图31所示。
具体连接方式为：输入电压源(Vin)与开关管桥臂及两个输入电容(Cin1)、(Cin2)组成的桥臂并联，谐振电感(Lr)与初级绕组串联在一条支路中，该支路的两端分别接到两个桥臂的中点。如图27所示，变压器第一次级绕组(T1b)的一端接到开关管(M1)的门极，变压器第一次级绕组的另一端接到开关管(M1)的源极。
如图28所示，第一次级绕组(T1b)一端接到第一开关管(M1)和第二辅助管(S2)的门极以及第一辅助管(S1)的漏极，第一次级绕组(T1b)另一端接到第二开关管(M2)和第一辅助管(S1)的门极以及第二辅助管(S2)的漏极，四个开关管的源极接在一起，其余与图27相同。
如图29所示，变压器T1第一次级绕组T1b一端接到第一开关管M1和第二辅助管S2的门极以及第一辅助管S1的漏极，第一次级绕组T1b另一端接到第一辅助管S1的门极以及第二辅助管S2的漏极，三个开关管的源极接在一起，辅助电容Ca并接在第二辅助管的漏极和源极，其余与图27相同。
如图30所示，变压器T1第一互补绕组T1b1的同名端接到第一开关管M1和第二辅助管S12的门极以及第一辅助管S11的漏极，第一互补绕组T1b1的非同名端接到第一辅助管S11的门极以及第二辅助管S12的漏极，三个开关管的源极接在一起；第二互补绕组T1b2的非同名端接到第二开关管M2和第四辅助管S22的门极以及第三辅助管S21的漏极，所述第二互补绕组T1b2的同名端接到第三辅助管S21的门极以及第四辅助管S22的漏极，三个开关管的源极接在一起，其余与图27相同。
如图31所示，初级绕组T1a和第一次级绕组T1b相连的电路采用本发明之前提出的三种方案，箝位绕组T1c两端分别与二极管整流桥两个桥臂中点相连，整流桥共阳极端与箝位电压源Vc负极相连，整流桥共阴极端与箝位电压源Vc正极相连，其余与图27相同。
实施例3：一类推挽隔离型驱动电路，方波电源通过推挽拓扑实现，其电路结构如图32所示。
具体连接方式为：输入电压源(Vin)负极与开关管(S1)、(S2)的源极相连，输入电压源(Vin)正极与变压器(T1)第一初级绕组(T1a1)的同名端、变压器第二初级绕组(T1a2)的异名端相连，变压器第一初级绕组(T1a1)的异名端与开关管(S1)的漏极相连，变压器第二初级绕组(T1a2)的同名端与开关管(S2)的漏极相连，如图32所示，变压器第一次级绕组(T1b)的一端接到谐振电感(Lr)的一端，谐振电感的另一端接到开关管(M1)的门极，变压器第一次级绕组的另一端接到开关管(M1)的源极。
实施例4：一类有源箝位型谐振驱动电路，方波电源通过有源箝位拓扑实现，其电路结构分别如图33、图34、图35、图36和图37所示。
具体连接方式为：输入电压源(Vin)正极与箝位电容(Cc)、谐振电感(Lr)的一端相连，负极与开关管(S)的源极相连，箝位电容(Cc)的另一端与开关管(Sa)的源极相连，谐振电感(Lr)的另一端与变压器(T1)初级绕组(T1a)的一端相连，变压器(T1)初级绕组(T1a)的另一端与开关管(Sa)的漏极、开关管(S)的漏极相连。如图33所示，变压器第一次级绕组(T1b)的一端接到开关管(M1)的门极，变压器第一次级绕组的另一端接到开关管(M1)的源极。
如图34所示，第一次级绕组(T1b)一端接到第一开关管(M1)和第二辅助管(S2)的门极以及第一辅助管(S1)的漏极，第一次级绕组(T1b)另一端接到第二开关管(M2)和第一辅助管(S1)的门极以及第二辅助管(S2)的漏极，四个开关管的源极接在一起，其余与图33相同。
如图35所示，变压器T1第一次级绕组T1b一端接到第一开关管M1和第二辅助管S2的门极以及第一辅助管S1的漏极，第一次级绕组T1b另一端接到第一辅助管S1的门极以及第二辅助管S2的漏极，三个开关管的源极接在一起，辅助电容Ca并接在第二辅助管的漏极和源极，其余与图33相同。
如图36所示，变压器T1第一互补绕组T1b1的同名端接到第一开关管M1和第二辅助管S12的门极以及第一辅助管S11的漏极，第一互补绕组T1b1的非同名端接到第一辅助管S11的门极以及第二辅助管S12的漏极，三个开关管的源极接在一起；第二互补绕组T1b2的非同名端接到第二开关管M2和第四辅助管S22的门极以及第三辅助管S21的漏极，所述第二互补绕组T1b2的同名端接到第三辅助管S21的门极以及第四辅助管S22的漏极，三个开关管的源极接在一起，其余与图33相同。
如图37所示，初级绕组T1a和第一次级绕组T1b相连的电路采用本发明之前提出的三种方案，箝位绕组T1c两端分别与二极管整流桥两个桥臂中点相连，整流桥共阳极端与箝位电压源Vc负极相连，整流桥共阴极端与箝位电压源Vc正极相连，其余与图33相同。
实施例5：一类半桥(B型)隔离驱动电路，方波电源通过半桥(B型)拓扑实现，其电路结构分别如图38、图39、图40、图41和图42所示。
具体连接方式为：输入电压源(Vin)与开关管桥臂并联，桥臂中点与谐振电感(Lr)的一端相连，谐振电感(Lr)的另一端与变压器T1的初级绕组的一端相连，另一端与隔直电容相连，隔直电容的另一端与开关管(S2)的漏极相连，如图38所示，变压器第一次级绕组(T1b)的一端接到开关管(M1)的门极，变压器第一次级绕组的另一端接到开关管(M1)的源极。
如图39所示，第一次级绕组(T1b)一端接到第一开关管(M1)和第二辅助管(S2)的门极以及第一辅助管(S1)的漏极，第一次级绕组(T1b)另一端接到第二开关管(M2)和第一辅助管(S1)的门极以及第二辅助管(S2)的漏极，四个开关管的源极接在一起，其余与图38相同。
如图40所示，变压器T1第一次级绕组T1b一端接到第一开关管M1和第二辅助管S2的门极以及第一辅助管S1的漏极，第一次级绕组T1b另一端接到第一辅助管S1的门极以及第二辅助管S2的漏极，三个开关管的源极接在一起，辅助电容Ca并接在第二辅助管的漏极和源极，其余与图38相同。
如图41所示，变压器T1第一互补绕组T1b1的同名端接到第一开关管M1和第二辅助管S12的门极以及第一辅助管S11的漏极，第一互补绕组T1b1的非同名端接到第一辅助管S11的门极以及第二辅助管S12的漏极，三个开关管的源极接在一起；第二互补绕组T1b2的非同名端接到第二开关管M2和第四辅助管S22的门极以及第三辅助管S21的漏极，所述第二互补绕组T1b2的同名端接到第三辅助管S21的门极以及第四辅助管S22的漏极，三个开关管的源极接在一起，其余与图38相同。
如图42所示，初级绕组T1a和第一次级绕组T1b相连的电路采用本发明之前提出的三种方案，箝位绕组T1c两端分别与二极管整流桥两个桥臂中点相连，整流桥共阳极端与箝位电压源Vc负极相连，整流桥共阴极端与箝位电压源Vc正极相连，其余与图38相同。
实施例6：一类原边箝位的隔离驱动电路，其电路结构分别如图43、图44、图45和图46所示。
具体连接方式为：输入电压源(Vin)与三个桥臂并联，变压器(T1)初级绕组(T1a)一端接到开关管S3、S4组成的桥臂的中点，另一端与二极管D1、D2组成的桥臂中点及隔直电容(CB)的一端相连，隔直电容(CB)的另一端与S1、S2组成的桥臂中点之间接入谐振电感(Lr)。如图43所示，与变压器T1次级绕组T1b相连的驱动电路可采用图18、19、20、21的副边结构。
如图44所示，输入电压源(Vin)与四个桥臂并联，变压器(T1)初级绕组(T1a)一端与二极管D3、D4组成的桥臂的中点相连，开关管S3、S4组成的桥臂中点与二极管D3、D4组成的桥臂的中点之间接入隔直电容(CB)；变压器(T1)初级绕组(T1a)另一端与二极管D1、D2组成的桥臂中点相连，二极管D1、D2组成的桥臂中点与开关管S1、S2组成的桥臂中点之间接入谐振电感(Lr)，其余与图43相同。
如图45所示，将图43中开关管S3、S4换成电容Cin1、Cin2，隔直电容(CB)换为导线，其余与图43相同。
如图46所示，将图43中开关管S1、S2换成电容Cin1、Cin2，隔直电容(CB)换为导线，其余与图43相同。
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种隔离型高频低损驱动电路，包括简化为开关管M的MOSFET；其特征在于，
该驱动电路还包括方波电源、谐振电感、初级绕组和第一次级绕组；其中，方波电源、谐振电感和初级绕组串联连接；第一次级绕组的一端接到开关管M的门极，开关管M的源极接到第一次级绕组的另一端；初级绕组和第一次级绕组绕在同一个磁芯上构成变压器T1；
在变压器上设置箝位绕组T1c，用于实现对开关管M的门极源极电压的箝位；箝位绕组通过箝位电路网络连接至箝位电压源，所述箝位电路网络是全桥整流电路、中心抽头整流电路或倍压整流电路；
所述MOSFET的具体模型中还包括栅源电容Cgs、栅漏电容Cgd、漏源电容Cds以及体二极管，MOSFET的共源输入电容Ciss为栅源电容与栅漏电容之和。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述开关管M有两个且每个开关管的驱动电压均为正弦半波，另配置两个辅助的开关管；其中，第一次级绕组的一端接到第一开关管和第二辅助管的门极以及第一辅助管的漏极，第一次级绕组的另一端接到第二开关管和第一辅助管的门极以及第二辅助管的漏极，四个开关管的源极接在一起；第一辅助管与第二辅助管的开通阈值，低于第一开关管与第二开关管的开通阈值。
3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述开关管M有两个且每个开关管的驱动电压均为正弦半波，另配置两个辅助的开关管和两个驱动电阻；其中，第一次级绕组的一端接到第一开关管的门极、第二驱动电阻的一端以及第一辅助管的漏极，第二驱动电阻的另一端接到第二辅助管的门极；第一次级绕组的另一端接到第二开关管的门极、第一驱动电阻的一端以及第二辅助管的漏极，第一驱动电阻的另一端接到第一辅助管的门极，四个开关管的源极接在一起；第一辅助管与第二辅助管的开通阈值，低于第一开关管与第二开关管的开通阈值。
4.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述开关管M有一个且该开关管的驱动电压为正弦半波，另配置两个辅助的开关管和一个辅助电容；其中，第一次级绕组的一端接到第一开关管和第二辅助管的门极以及第一辅助管的漏极；第一次级绕组的另一端接到第一辅助管的门极以及第二辅助管的漏极，三个开关管的源极接在一起，辅助电容并接在第二辅助管的漏极和源极；第一辅助管和第二辅助管的开通阈值低于第一开关管的开通阈值，辅助电容的容值与第一开关管的栅源电容Cgs的容值相近，且误差不大于±40％。
5.据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述开关管M有两个且每个开关管的驱动电压均为正弦半波，另配置四个辅助的开关管，第一次级绕组由两个互补绕组组成；其中，第一互补绕组的同名端接到第一开关管和第二辅助管的门极以及第一辅助管的漏极，第一互补绕组的非同名端接到第一辅助管的门极以及第二辅助管的漏极，三个开关管的源极接在一起；第二互补绕组的非同名端接到第二开关管和第四辅助管的门极以及第三辅助管的漏极，第二互补绕组的同名端接到第三辅助管的门极以及第四辅助管的漏极，三个开关管的源极接在一起；初级绕组和两个互补绕组绕在同一个磁芯上构成变压器T1，四个辅助管的开通阈值低于两个开关管的开通阈值。
6.根据权利要求1至5任意一项中所述的驱动电路，其特征在于，所述方波电源是通过全桥拓扑、半桥拓扑、推挽拓扑、有源箝位拓扑或原边箝位拓扑实现的。
7.根据权利要求1至5任意一项中所述的驱动电路，其特征在于，所述谐振电感是变压器漏感或外加电感。
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