WO2019075619A1 - 一种维持中频等离子电源mos管电压均衡的驱动电路 - Google Patents

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傅健
吴锐
马勇
阚龙
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科棣姆(上海)电源科技有限公司
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
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    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters

Abstract

一种维持中频等离子电源MOS管电压均衡的驱动电路,包括脉冲变换模块、脉冲隔离变压器驱动模块;输入电压经过脉冲变换模块变换成脉冲信号,控制电压和脉冲信号输入脉冲隔离变压器驱动模块后,转换成驱动电压,由所述驱动电压输出单元输出。该技术方案提供的一种新型的隔离驱动电路,采用了矩形波到脉冲波的转换电路,同时应用2组脉冲隔离变压器,实现了灵活控制负责导通和关断MOSFET的Uout+和Uout-电压,包括其幅值和周期。该隔离驱动电路保留了脉冲电压驱动电路的响应速度快、抗干扰能力强,且成本较低的特点,同时兼备了光耦隔离驱动电路导通和关断电压分别控制的优点。

Description

一种维持中频等离子电源MOS管电压均衡的驱动电路
技术领域
本发明涉及一种中频等离子电源领域,特别是涉及一种MOSFET非对称电压下维持均衡的驱动电路。
背景技术
目前功率MOSFET以它开关速度高、可靠性高、过载能力和抗干扰能力强、以及驱动功率低等优点被广泛用于各个领域。现有对于MOSFET的隔离驱动电路主要有两种, 光电耦合隔离驱动电路和脉冲变压器隔离驱动电路。光电耦合隔离驱动电路和变压器隔离驱动电路的工作原理分别是光耦隔离器件或脉冲隔离变压器配合比较器、晶体管等实现对输入正负电压的导通和不导通,从而实现对MOSFET栅极的控制。光耦隔离驱动电路的优点是可以实现导通和关断的驱动电压不对称,但是其存在不能对导通和关断电压分别控制、且电路成本高,以及响应速度慢的问题。脉冲隔离变压器电路的优点是响应速度快、抗干扰能力强,且成本较低,但是其存在无法实现开通和关断的驱动电压非对称的要求。
因此,本领域的技术人员致力于开发一种MOSFET非对称电压下维持均衡的驱动电路。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷,本发明所要解决的技术问题是现有隔离驱动电路中在满足对导通和关断电压分别控制的同时,并且具有响应速度快、抗干扰能力强和成本低廉等特点。
为实现上述目的,本发明提供了一种维持中频等离子电源MOS管电压均衡的驱动电路,其特征在于,包括脉冲变换模块、脉冲隔离变压器驱动模块;所述脉冲变换模块包括电压输入单元、脉冲输出单元;所述脉冲隔离变压器驱动模块包括控制电压输入单元、脉冲输入单元、驱动电压输出单元;所述电压输入单元接收输入电压,所述输入电压经过所述脉冲变换模块变换成脉冲信号,所述脉冲输出单元与所述脉冲隔离变压器驱动模块的脉冲输入单元相连,所述脉冲输出单元输出的脉冲信号作为所述脉冲输入单元的输入信号;所述控制电压输入单元接收控制电压,所述控制电压和所述脉冲输入模块接收的脉冲信号输入所述脉冲隔离变压器驱动模块后,转换成驱动电压,由所述驱动电压输出单元输出。
进一步地,所述脉冲信号为导通脉冲或关断脉冲。
进一步地,所述控制电压为导通控制电压或关断控制电压。
进一步地,所述导通控制电压和关断控制电压的幅值不相同。
进一步地,所述驱动电压为导通电压或关断电压。
进一步地,所述导通电压和关断电压的幅值不相同。
进一步地,所述脉冲变换模块的电压输入单元输入的电压为矩形波电压。
进一步地,所述脉冲变换模块的脉冲输出单元有两个,输出的脉冲分别对应于所述矩形波电压的上升沿和下降沿。
进一步地,对应于矩形波电压的上升沿输出的脉冲为导通脉冲,对应于矩形波电压的下降沿输出的脉冲为关断脉冲。
进一步地,所述脉冲隔离变压器驱动模块有两个,分别为脉冲隔离变压器驱动模块1和脉冲隔离变压器驱动模块2,所述脉冲隔离变压器驱动模块1的脉冲输入单元接收所述导通脉冲,所述脉冲隔离变压器驱动模块1的控制电压输入单元接收所述导通控制电压,所述脉冲隔离变压器驱动模块1的驱动电压输出单元输出导通电压;所述脉冲隔离变压器驱动模块2的脉冲输入单元接收所述关断脉冲,所述脉冲隔离变压器驱动模块2的控制电压输入单元接收所述关断控制电压,所述脉冲隔离变压器驱动模块1的驱动电压输出单元输出所述关断电压。
进一步地,所述脉冲变换模块还包括反向施密特触发器、与非施密特触发器。
进一步地,所述脉冲隔离变压器驱动模块还包括反向施密特触发器、信号放大单元。
在本发明的较佳实施方式中,本发明提供的一种新型的隔离驱动电路,采用了矩形波到脉冲波的转换电路,同时应用2组脉冲隔离变压器,实现了灵活控制负责导通和关断MOSFET的Uout+和Uout-电压,包括控制其幅值和周期。该隔离驱动电路保留了脉冲电压驱动电路的响应速度快、抗干扰能力强,且成本较低的特点,同时兼备了光耦隔离驱动电路导通和关断电压分别控制的优点。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明,以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的新型隔离驱动电路的原理示意图;
图2是本发明的一个较佳实施例的脉冲变换电路输入和输出波形示意;
图3是本发明的一个较佳实施例的脉冲变换电路具体实施电路图;
图4是本发明的一个较佳实施例的脉冲隔离变压器驱动电路具体实施电路图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例,使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现,本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中,结构相同的部件以相同数字标号表示,各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的,本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰,附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
实施例
如图1所示,为本发明的一个较佳实施例的维持中频等离子电源MOS管电压均衡的驱动电路原理示意图。输入的矩形波经过脉冲变换模块,变化成2路脉冲信号,分别为用于使MOSFET导通和关断。这两路脉冲信号配合导通控制电压V+和关断控制V-,并分别经过脉冲隔离变压器驱动电路1和脉冲隔离变压器驱动电路2后,转换为MOSFET的Uout+导通电压和Uout-关断电压。其中,导通控制电压V+和关断控制V-幅值可以不同,Uout+导通电压和Uout-关断电压的幅值也可以不同。
如图2所示,为本发明一个较佳实施例的脉冲变换电路输入和输出波形示意图。脉冲变换电路输出的导通脉冲信号出现在输入矩形波的上升沿,而关断脉冲出现在输入矩形波的下降沿,二者跟随矩形波的变化呈周期性交替出现。通过调整矩形波的周期及正负变化频率可以实现脉冲信号的变化频率控制。
如图3所示,本发明一个较佳实施例中,脉冲变换模块包括电压输入单元、脉冲输出单元、反向施密特触发器、与非施密特触发器。输入的矩形波经过反向施密特触发器和四2输入的与非施密特触发器组合电路,在矩形波上升沿和下降沿分别产生脉冲信号。
如图4所示,本发明一个较佳实施例中,脉冲隔离变压器驱动模块包括控制电压输入单元、脉冲输入单元、驱动电压输出单元、反向施密特触发器、信号放大单元。
脉冲信号经过反向施密特触发器和信号放大之后,在控制电压的指导下导通或关断MOS管,从而控制脉冲隔离变压器的信号传递与否。导通和关断脉冲分别走2路隔离的此电路,以此实现提供给MOSFET的驱动电压可以正负幅值不同,也可以以灵活的周期出现。
本发明提供的新型电路通过在中频等离子电源中批量验证效果,达到了预期对响应速度,抗干扰能力,正负电压不一致输出,以及成本等的设计要求。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解,本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此,凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案,皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

  1. 一种维持中频等离子电源MOS管电压均衡的驱动电路,其特征在于,包括脉冲变换模块、脉冲隔离变压器驱动模块;所述脉冲变换模块包括电压输入单元、脉冲输出单元;所述脉冲隔离变压器驱动模块包括控制电压输入单元、脉冲输入单元、驱动电压输出单元;所述电压输入单元接收输入电压,所述输入电压经过所述脉冲变换模块变换成脉冲信号,所述脉冲输出单元与所述脉冲隔离变压器驱动模块的脉冲输入单元相连,所述脉冲输出单元输出的脉冲信号作为所述脉冲输入单元的输入信号;所述控制电压输入单元接收控制电压,所述控制电压和所述脉冲输入模块接收的脉冲信号输入所述脉冲隔离变压器驱动模块后,转换成驱动电压,由所述驱动电压输出单元输出。
  2. 如权利要求1所述的维持中频等离子电源MOS管电压均衡的驱动电路,其特征在于,所述脉冲信号为导通脉冲或关断脉冲。
  3. 如权利要求1所述的维持中频等离子电源MOS管电压均衡的驱动电路,其特征在于,所述脉冲变换模块的电压输入单元输入的电压为矩形波电压。
  4. 如权利要求1所述的维持中频等离子电源MOS管电压均衡的驱动电路,其特征在于,所述脉冲变换模块的脉冲输出单元有两个,输出的脉冲分别对应于所述矩形波电压的上升沿和下降沿。
  5. 如权利要求4所述的维持中频等离子电源MOS管电压均衡的驱动电路,其特征在于,所述脉冲信号为导通脉冲或关断脉冲,对应于矩形波电压的上升沿输出的脉冲为导通脉冲,对应于矩形波电压的下降沿输出的脉冲为关断脉冲。
  6. 如权利要求1所述的维持中频等离子电源MOS管电压均衡的驱动电路,其特征在于,所述控制电压为导通控制电压或关断控制电压。
  7. 如权利要求1所述的维持中频等离子电源MOS管电压均衡的驱动电路,其特征在于,所述驱动电压为导通电压或关断电压。
  8. 如权利要求1所述的维持中频等离子电源MOS管电压均衡的驱动电路,其特征在于,所述脉冲隔离变压器驱动模块有两个,分别为脉冲隔离变压器驱动模块1和脉冲隔离变压器驱动模块2,所述脉冲隔离变压器驱动模块1的脉冲输入单元接收所述导通脉冲,所述脉冲隔离变压器驱动模块1的控制电压输入单元接收所述导通控制电压,所述脉冲隔离变压器驱动模块1的驱动电压输出单元输出导通电压;所述脉冲隔离变压器驱动模块2的脉冲输入单元接收所述关断脉冲,所述脉冲隔离变压器驱动模块2的控制电压输入单元接收所述关断控制电压,所述脉冲隔离变压器驱动模块1的驱动电压输出单元输出所述关断电压。
  9. 如权利要求1所述的维持中频等离子电源MOS管电压均衡的驱动电路,其特征在于,所述脉冲变换模块还包括反向施密特触发器、与非施密特触发器。
  10. 如权利要求1所述的维持中频等离子电源MOS管电压均衡的驱动电路,其特征在于,所述脉冲隔离变压器驱动模块还包括反向施密特触发器、信号放大单元。
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