CN108011509A - 基于电感的死区生成电路 - Google Patents

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高峰
谈韵
陶远鹏
许竹发
李晓飞
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/38—Means for preventing simultaneous conduction of switches

Abstract

本发明公开了一种基于电感的死区生成电路，包括电压建立电阻、电流调控电感、放电串联支路和信号调理支路，电压建立电阻一端通过电流调控电感、另一端分别连接桥臂功率管的原始驱动信号源，放电串联支路与电流调控电感并联，电压建立电阻接入电流调控电感的一端连接信号调理支路后作为正极输出端，电压建立电阻另一端作为负极输出端。本发明通过改变电流调控电感的大小对死区持续时间进行调整，实现了可靠的死区生成。

Description

基于电感的死区生成电路
技术领域
本发明涉及桥臂驱动电路领域，具体是一种基于电感的死区生成电路。
背景技术
对于桥式拓扑，无论是全桥、半桥结构，都存在桥臂的直通问题，需要在桥臂功率管的驱动信号中加入死区防止桥臂直通。目前死区生成包括软件生成和硬件生成两种方式，软件生成主要由单片机或DSP等可编程控制器实现，在没有可编程控制器的电路中，必须依靠硬件电路的搭建进行死区生成，现有的硬件死区生成电路通常采用电容充放电电路，通过电容充电过程中的电压缓升特性延迟加入死区后的驱动信号上升沿的发生时刻，再通过二极管的单向导通特性形成放电回路，避免加入死区后的驱动信号下降沿发生时刻的延迟。然而在二极管单向导通形成放电回路时，由于二极管也存在导通等效电阻，电容无法瞬时放电完毕，仍会导致加入死区后的驱动信号下降沿发生时刻存在一定的延迟，这就导致了死区生成的不可靠。
发明内容 本发明的目的是提供一种基于电感的死区生成电路，以解决现有技术桥式电路中桥臂的驱动信号死区生成不可靠的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
基于电感的死区生成电路，其特征在于：包括电压建立电阻、电流调控电感、放电串联支路和信号调理支路，其中电压建立电阻一端通过电流调控电感连接桥臂功率管的原始驱动信号源正极，电压建立电阻另一端连接桥臂功率管的原始驱动信号源负极，电压建立电阻接入原始驱动信号源负极的一端还接地，放电串联支路与电流调控电感并联，电压建立电阻接入电流调控电感的一端连接信号调理支路后作为正极输出端，电压建立电阻接入原始驱动信号源负极的一端作为负极输出端，正、负极输出端连接桥臂功率管以输出加入死区后的驱动信号。
所述的基于电感的死区生成电路，其特征在于：所述的放电串联支路由放电电阻和续流二极管构成，放电电阻一端接入电流调控电感与桥臂功率管的原始驱动信号源正极之间，放电电阻另一端连接续流二极管的阴极，续流二极管的阳极接入电流调控电感与电压建立电阻之间。
所述的基于电感的死区生成电路，其特征在于：所述的信号调理支路由顺序串联的两个反相器构成，电压建立电阻接入电流调控电感的一端连接第一个反相器输入端，第一个反相器输出端连接第二个反相器输入端，第二个反相器输出端作为正极输出端。
本发明电路包括一个电流调控电感、一个电压建立电阻、一个放电电阻、一个续流二极管和两个串联的反相器。其中电流调控电感的作用是利用电感电流不能突变的特性和电流减小时电感的感应电势极性突变的特点，对流过电压建立电阻的电流进行调控；电压建立电阻的作用是受到流过其电流大小和变化的影响，建立相应的电阻电压；放电电阻和续流二极管组成放电串联支路，作用是在桥臂功率管的原始驱动信号下降沿到来的时刻，迅速转移电流调控电感的电流，使电压建立电阻两端电压也出现没有延迟的下降沿；电阻电压作为两个串联反相器的输入信号，经过两个串联反相器的电压调理，输出在原始驱动信号基础上加入死区的驱动信号。
本发明提出了一种基于电感的死区生成电路，桥臂功率管的原始驱动信号作为死区生成电路的输入信号，经过死区生成电路后，输出加入死区后的驱动信号，再经功率放大和隔离电路后，可以控制桥臂功率管的导通与关断。所提出的死区生成电路利用电感电流不能突变的特性，延迟加入死区后的驱动信号上升沿的发生时刻，再通过电流减小时电感的感应电势极性突变的特点，避免了加入死区后的驱动信号下降沿发生时刻的延迟，实现了可靠的死区生成。
与原有技术相比，该发明的有益效果体现在：
1、避免了加入死区后的驱动信号下降沿发生时刻的延迟，实现了可靠的死区生成。
2、可以通过改变电流调控电感的大小对死区持续时间进行调整。
附图说明
图1为本发明提出的基于电感的死区生成电路。
图2为本发明电路中的关键电压波形图。
图3为本发明电路中的关键电流波形图。
具体实施方式
如图1所示，、基于电感的死区生成电路，包括电压建立电阻R1、电流调控电感L1、放电串联支路和信号调理支路，其中电压建立电阻R1一端通过电流调控电感连接桥臂功率管的原始驱动信号源正极，电压建立电阻R1另一端连接桥臂功率管的原始驱动信号源负极，电压建立电阻R1接入原始驱动信号源负极的一端还接地，放电串联支路与电流调控电L1并联，电压建立电阻R1接入电流调控电感的一端连接信号调理支路后作为正极输出端，电压建立电阻R1接入原始驱动信号源负极的一端作为负极输出端，正、负极输出端连接桥臂功率管以输出加入死区后的驱动信号u4。
放电串联支路由放电电阻R2和续流二极管D1构成，放电电阻R2一端接入电流调控电感L1与桥臂功率管的原始驱动信号源正极之间，放电电阻R2另一端连接续流二极管D1的阴极，续流二极管D1的阳极接入电流调控电感L1与电压建立电阻R1之间。
信号调理支路由顺序串联的两个反相器P1、P2构成，电压建立电阻R1接入电流调控电感L1的一端连接第一个反相器P1输入端，第一个反相器P1输出端连接第二个反相器P2输入端，第二个反相器P2输出端作为正极输出端。
本发明中，桥臂功率管的原始驱动信号u1作为死区生成电路的输入信号，经过死区生成电路后，输出加入死区后的驱动信号u4，电路包括电流调控电感L1、电压建立电阻R1、放电电阻R2、续流二极管D1和两个串联反相器P1、P2。其中L1利用电感电流不能突变的特性和电流减小时电感的感应电势极性突变的特点，对流过电压建立电阻的电流i2进行调控；R1受到流过其电流大小和变化的影响，建立相应的电阻电压；R2和D1组成放电串联支路，在桥臂功率管的原始驱动信号u1的下降沿到来的时刻，迅速转移L1的电流i1，使R1两端电压u2也出现没有延迟的下降沿；u2作为两个串联反相器P1、P2的输入信号，经过调理输出在原始驱动信号基础上加入死区的驱动信号u4。
电路中其它变量有：i3为流过R2和D1组成放电串联支路的电流，u3为反相器P1的输出，u5为R2两端电压。其中R1阻值大于R2，本发明取R1=10R2。
如图2所示为电路中的关键电压波形，图3所示为电路中的关键电流波形，u1由0跳变到高电平时，i1由0开始上升，由于P1输入阻抗近似无穷大，且L1产生左正右负的感应电势，D1截止，i3=0，则i1=i2；当u1由高电平跳变到0时，L1产生左负右正的感应电势，D1导通，此时u2=u5，i3和R2的乘积与i2和R1的乘积相等，因此u2也会出现没有延迟的下降沿，u2经过P1、P2的电压调理后，输出u4，u4和u1相比上升沿出现延迟，下降沿没有延迟，上升沿延迟的时间即为死区时间。

Claims (3)

1.基于电感的死区生成电路，其特征在于：包括电压建立电阻、电流调控电感、放电串联支路和信号调理支路，其中电压建立电阻一端通过电流调控电感连接桥臂功率管的原始驱动信号源正极，电压建立电阻另一端连接桥臂功率管的原始驱动信号源负极，电压建立电阻接入原始驱动信号源负极的一端还接地，放电串联支路与电流调控电感并联，电压建立电阻接入电流调控电感的一端连接信号调理支路后作为正极输出端，电压建立电阻接入原始驱动信号源负极的一端作为负极输出端，正、负极输出端连接桥臂功率管以输出加入死区后的驱动信号。
2.根据权利要求1所述的基于电感的死区生成电路，其特征在于：所述的放电串联支路由放电电阻和续流二极管构成，放电电阻一端接入电流调控电感与桥臂功率管的原始驱动信号源正极之间，放电电阻另一端连接续流二极管的阴极，续流二极管的阳极接入电流调控电感与电压建立电阻之间。
3.根据权利要求1所述的基于电感的死区生成电路，其特征在于：所述的信号调理支路由顺序串联的两个反相器构成，电压建立电阻接入电流调控电感的一端连接第一个反相器输入端，第一个反相器输出端连接第二个反相器输入端，第二个反相器输出端作为正极输出端。
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