專利名稱：驅(qū)動功率開關(guān)元件的驅(qū)動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種驅(qū)動器，特別是有關(guān)于一種控制功率開關(guān)元件的驅(qū)動器。
背景技術(shù)：
功率開關(guān)元件通常需要一組驅(qū)動器控制此功率開關(guān)元件的導通與關(guān)閉。在一些需要隔離的場合會使用變壓器傳遞驅(qū)動信號至功率開關(guān)元件，如Mosfet，IGBT等，如圖1所示。由于變壓器T只需要傳遞驅(qū)動能量，相對于主電路，變壓器T的體積通常相對較小。然而，隨著市場對電源功率密度與效率的要求不斷提高，特別是低頻場合，如頻率低于10kHz， 變壓器的體積與損耗就會受到關(guān)注?，F(xiàn)有的驅(qū)動器如2圖所示的電路200。通過設(shè)計電容器Cy的電容值使變壓器T兩端在驅(qū)動信號210的上升緣與下降緣分別產(chǎn)生正負脈沖。變壓器T上的正脈沖通過二極管 Dl與D2對功率開關(guān)元件Q3的柵極電容器Ciss充電至高電位。由于此時晶體管Q4處于關(guān)閉狀態(tài)，功率開關(guān)元件Q3的柵極因沒有放電回路而維持高電位。變壓器的負脈沖則通過二極管D3與D4導通晶體管Q4，因此功率開關(guān)元件Q3的柵極上的電壓通過晶體管Q4放電至低電位。圖3是圖2的電路的波形圖。PWMout是驅(qū)動信號210、Vct是電壓器T的一次側(cè) 270所串聯(lián)的電容器Cy的電壓波形、Ip是變壓器T 一次側(cè)的電流波形、V1/2與V3/4分別是變壓器T 一次側(cè)270與二次側(cè)觀0的電壓波形、Ve/S是被驅(qū)動的功率開關(guān)元件Q3的柵極的電壓波形。當變壓器T兩側(cè)的匝數(shù)相同時，V1/2與V3/4會有幾乎相同的波形。通過這個電路可以把驅(qū)動信號210調(diào)制成寬度很小的脈沖信號，如V1/2與V3/4的波形。如此，變壓器T就工作于窄脈沖信號的情況，這樣，變壓器T處理的電壓伏秒乘積就比較小。因此，在電路設(shè)計上可以縮小變壓器T的體積。然而上述的先前技術(shù)亦有很多缺點。首先，驅(qū)動耗損大。從圖2與圖3可以了解到，該技術(shù)雖然只有在驅(qū)動信號210的上升緣與下降緣時通過變壓器T傳遞脈沖信號，然而，實際上，由于電容器Cy存在，變壓器T 一次側(cè)270必須維持平均電流接近于零。所以電容器Cy在上升緣儲存的能量必須在下次上升緣到來前釋放方能維持運作，也因此造成明顯上升的損耗。其次，功率開關(guān)元件Q3的柵極上的驅(qū)動信號上升速度慢。由于要通過電容器Cy實現(xiàn)變壓器T上所需要的波形，電容器Cy的電容值需要與功率開關(guān)元件Q3的柵極電容器Ciss 的電容值匹配。如果電容器Cy的電容值太大會造成無法產(chǎn)生寬度很窄的脈沖信號。另外， 匹配的電容器Cy則會產(chǎn)生具影響性的阻抗，導致阻礙能量傳遞并且降低驅(qū)動信號上升的速度，進而造成功率開關(guān)元件Q3導通的損耗增加。此外，先前技術(shù)的電路可靠度較差。當變壓器T負脈沖消失后，晶體管Q4的柵極處于高阻抗狀態(tài)，進而使功率開關(guān)元件Q3的柵極處于初始狀態(tài)為低電位的懸浮狀態(tài)，而不是預(yù)期的低阻抗導通狀態(tài)。因此，若有別的因素對功率開關(guān)元件Q3充電，如米勒效應(yīng)等，將無法使功率開關(guān)元件Q3的柵極維持應(yīng)有的低電位狀態(tài)而造成誤動作。雖然可以通過增加負脈沖寬度延長功率開關(guān)元件Q3的低阻抗狀態(tài)時間，但是脈沖寬度延長意味要增加變壓器T 的耗損。為了解決上述的缺點，有必要提供一種驅(qū)動器滿足小體積、高可靠度、快速的驅(qū)動信號上升速度以及低驅(qū)動耗損等要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種驅(qū)動器，包括一信號源，提供一方波信號；一第一調(diào)制電路，根據(jù)該方波信號的上升緣提供一導通脈沖，以及根據(jù)該方波信號的下降緣提供一關(guān)閉脈沖； 一變壓器，耦接該第一調(diào)制電路，耦合該第一調(diào)制電路的輸出信號至該變壓器的二次側(cè)形成一耦合信號；一第二調(diào)制電路，耦接該變壓器的二次側(cè)，根據(jù)該耦合信號中的一耦合的導通脈沖提供一第一操作脈沖，以及根據(jù)該耦合信號中的一耦合的關(guān)閉脈沖提供一第二操作脈沖；一單向?qū)ㄑb置，耦接該變壓器的二次側(cè)的第一端、一驅(qū)動元件的控制端，用于防止充電該驅(qū)動元件的一等效柵極電容器的電流反向流動；一開關(guān)裝置，具有控制端耦接該第二調(diào)制電路、第一端耦接該驅(qū)動元件的控制端以及第二端耦接該變壓器的二次側(cè)的第二端，根據(jù)該第一操作脈沖關(guān)閉該開關(guān)裝置，以及根據(jù)該第二操作脈沖導通該開關(guān)裝置；其中當該開關(guān)裝置關(guān)閉時，耦合的該導通脈沖充電該等效柵極電容器至一第一驅(qū)動電位以導通該驅(qū)動元件，當該開關(guān)裝置導通時，該等效柵極電容器通過該開關(guān)裝置放電至一第二驅(qū)動電位以關(guān)閉該驅(qū)動元件；以及其中該導通脈沖的寬度小于等于500ns。本發(fā)明還提供一種用于驅(qū)動一驅(qū)動元件的驅(qū)動電路，包括一信號源，提供一方波信號；一第一調(diào)制電路，根據(jù)該方波信號的邊緣提供一導通脈沖以及一關(guān)閉脈沖；一變壓器，耦接該第一調(diào)制電路，耦合該第一調(diào)制電路的輸出信號至該變壓器的二次側(cè)形成一耦合信號；一第二調(diào)制電路，耦接該變壓器的二次側(cè)，根據(jù)該耦合信號中的一耦合的導通脈沖提供一第一操作脈沖，以及根據(jù)該耦合信號中的一耦合的關(guān)閉脈沖提供一第二操作脈沖； 一單向?qū)ㄑb置，耦接該變壓器的二次側(cè)的第一端、該驅(qū)動元件的控制端；一單向開關(guān)元件，具有第一端耦接該驅(qū)動元件的控制端以及第二端耦接該變壓器的二次側(cè)的第二端，根據(jù)該第一操作脈沖關(guān)閉該單向開關(guān)元件，以及根據(jù)該第二操作脈沖導通該開關(guān)裝置；其中當該開關(guān)裝置關(guān)閉時，耦合的該導通脈沖充電該驅(qū)動元件的一等效柵極電容器至一第一驅(qū)動電位以導通該驅(qū)動元件，當該開關(guān)裝置導通時，該等效柵極電容器通過該開關(guān)裝置放電至一第二驅(qū)動電位以關(guān)閉該驅(qū)動元件。由于本發(fā)明的驅(qū)動器以及驅(qū)動方法可以平衡激磁電流因此相對先前技術(shù)可避免電容充放電所造成的損耗，提高驅(qū)動效率以及減少能量傳遞的阻抗，進而加速了信號的上升與下降。另外驅(qū)動器以及驅(qū)動方法亦可以在滿足等效柵極電容的上升時間下縮短導通脈沖的寬度，因此變壓器承受脈沖的時間減少，對于縮小變壓器的體積相對有利。此外，通過驅(qū)動器中的調(diào)節(jié)電路可以減少等效充電回路總阻抗，藉此增大等效諧振電路的質(zhì)量因素Q， 減小驅(qū)動耗損。


圖1是已知技術(shù)的驅(qū)動器的示意圖；圖2是已知技術(shù)的驅(qū)動器的電路圖3是圖2的電路的電壓波形圖；圖4是本發(fā)明的驅(qū)動器的示意圖；圖fe是當信號源是較低工作頻率且信號源占空比接近50%時的方波時本發(fā)明的驅(qū)動器的波形圖；圖恥是當信號源為占空比較小的方波時本發(fā)明的驅(qū)動器的波形5c是當信號源為占空比較小的方波時本發(fā)明的驅(qū)動器的波形5d是當信號源為占空比較大的方波時本發(fā)明的驅(qū)動器的波形k是當信號源為占空比較大的方波時本發(fā)明的驅(qū)動器的波形5f是當信號源是高頻方波時本發(fā)明的驅(qū)動器的波形圖；圖6是本發(fā)明的驅(qū)動器中第一調(diào)制電路的實施例的示意圖；圖7是本發(fā)明的第一調(diào)制電路的一個實施例的電路圖；圖8是本發(fā)明的第一調(diào)制電路的另一個實施例的電路圖；圖9是本發(fā)明的第一調(diào)制電路的另一個實施例的電路圖；圖10是本發(fā)明的第一調(diào)制電路的另一個實施例的電路圖；圖11是本發(fā)明的驅(qū)動器中第二調(diào)制電路的實施例的示意圖；圖12a是本發(fā)明的第二調(diào)制電路的一個實施例的電路圖；圖12b是本發(fā)明的第二調(diào)制電路的又一個實施例的電路圖；圖13是本發(fā)明的第二調(diào)制電路的另一個實施例的電路14是本發(fā)明的第二調(diào)制電路的另一個實施例的電路15是本發(fā)明的第二調(diào)制電路的另一個實施例的電路16是本發(fā)明的驅(qū)動器的另一個實施例的電路圖；圖17a是本發(fā)明的驅(qū)動器的另一個實施例的示意圖；圖17b是本發(fā)明的驅(qū)動器的另一個實施例的示意圖；圖17c是圖17a_17b的實施例的電路的波形圖；圖18a是本發(fā)明的驅(qū)動器的另一個實施例的示意圖；圖18b是圖2 之中保護電路的一種具體實施例；圖19是本發(fā)明的驅(qū)動器的等效電路圖；圖20是圖19的等效電路的波形圖；圖21是本發(fā)明的驅(qū)動器的輸入輸出功率比值與質(zhì)量因素的關(guān)系；圖2 是測試脈沖的電路圖；圖22b是說明圖22a的輸入與輸出的波形圖；圖23a到圖23c說明導通脈沖和關(guān)閉脈沖輸出阻抗的定義；以及圖M顯示變壓器尺寸與導通脈沖寬度的之間的線性關(guān)系。[主要元件標號說明]400 驅(qū)動器410 信號源420 第一調(diào)制電路430 第二調(diào)制電路Ds 單向?qū)ㄩ_關(guān)Qs 開關(guān)裝置Ql 驅(qū)動元件Ciss 驅(qū)動元件的等效柵極電容T 變壓器422 第一脈沖電路
似4 第二脈沖電路430 第二調(diào)制電路
426 調(diào)節(jié)電路 432 控制電路 434推挽式電路 440 保護電路Sl 開關(guān)電路435輔助電源Dl D12、DK 二極管Rl R18 電阻器
Cl ClO 電容器Ul 非反相器U3 異或門& 限流電阻
U2 反相器 U4、U5 與門 Q1、Q2、Q 3 晶體管QSl QS7三端開關(guān)元件Rg 等效總電阻
Lleak 等效總電感 Qx 雙向開關(guān)元件 ZDl ZD4 齊納二極管D理想二極管Al 比較器
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下圖4是本發(fā)明的驅(qū)動器400的示意圖。驅(qū)動器400包括信號源410、第一調(diào)制電路 420、變壓器T、第二調(diào)制電路430、單向?qū)ㄩ_關(guān)Ds以及開關(guān)裝置Qs。信號源410提供一個方波信號，其工作頻率及占空比變化范圍都可以較大。例如該方波信號的工作頻率可以是低頻如10kHz，或是高頻如大于IMHz ；而其占空比可以比較小如2 %，或比較大如98%。第一調(diào)制電路420根據(jù)方波信號的邊緣如上升緣提供一導通脈沖，經(jīng)由變壓器T以及單向開關(guān)Ds傳輸?shù)揭或?qū)動元件Qp例如功率開關(guān)元件IGBT或MOS 開關(guān)等的控制端如柵極，用于導通驅(qū)動元件從。另外，第一調(diào)制電路420亦根據(jù)方波信號的邊緣如下降緣提供一關(guān)閉脈沖，用于關(guān)閉驅(qū)動元件從。(第一調(diào)制電路420亦可根據(jù)上升緣提供一關(guān)閉脈沖，根據(jù)下降緣提供一導通脈沖。)變壓器T 一次側(cè)耦接第一調(diào)制電路420， 用于接收來自第一調(diào)制電路420的信號并將其傳遞至變壓器T的二次側(cè)以產(chǎn)生對應(yīng)的耦合脈沖，如變壓器T一次側(cè)接收導通脈沖后將其傳遞至二次側(cè)后產(chǎn)生對應(yīng)的耦合導通脈沖。 第二調(diào)制電路430的一側(cè)耦接變壓器T的二次側(cè)，另一側(cè)耦接一開關(guān)裝置延的控制端，開關(guān)裝置延可以是MOS或BJT晶體管或是開關(guān)元件的組合如BJT晶體管與二極管的串聯(lián)等。 第二調(diào)制電路430會根據(jù)耦合的導通脈沖提供第一操作脈沖以關(guān)閉開關(guān)裝置儀，以及根據(jù)耦合的關(guān)閉脈沖提供第二操作脈沖導通開關(guān)裝置Qs。當開關(guān)裝置延關(guān)閉時，耦合的導通脈沖將元件Ql的等效柵極電容Ciss充電至一第一驅(qū)動電位以導通驅(qū)動元件Qy當開關(guān)裝置Qs 導通時，等效柵極電容Ciss通過開關(guān)裝置延放電至一第二驅(qū)動電位以關(guān)閉該驅(qū)動元件Qy藉此達到控制功率開關(guān)元件的功能。此外，單向?qū)ㄑb置Ds，例如二極管，會耦接于變壓器T的二次側(cè)第一端與驅(qū)動元件從的控制端之間，用于防止充電驅(qū)動元件^的等效柵極電容Ciss反向放電。此外，導通脈沖與關(guān)閉脈沖會在變壓器T的一次側(cè)產(chǎn)生激磁電流，為了防止激磁電流造成變壓器T飽和， 第一調(diào)制電路420會根據(jù)導通脈沖或關(guān)閉脈沖產(chǎn)生一或多個復(fù)位脈沖以平衡激磁電流。實際的做法是第一調(diào)制電路420根據(jù)導通脈沖的幅值與寬度的乘積(即伏特時間乘積)以及關(guān)斷脈沖的幅值與寬度的乘積分別決定對應(yīng)的一或多個復(fù)位脈沖的幅值與寬度。舉例來說，一個正電位的導通脈沖會伴隨一個負電位的復(fù)位脈沖，此導通脈沖的幅值與寬度的乘積等于復(fù)位脈沖的幅值與寬度的乘積(即伏特時間乘積相等)。同理，負電位的關(guān)閉脈沖也會產(chǎn)生與之平衡的正電位復(fù)位脈沖。藉此平衡變壓器T上的激磁電流。圖fe是當信號源是較低工作頻率如IOkHz 100kHz，并且信號源開通時間(即信號源為高電位時的脈寬)，關(guān)斷時間(即信號源為低電位時的脈寬)接近(即占空比接近50%)時本發(fā)明的驅(qū)動器的波形圖。在t0時，信號源410的上升緣觸發(fā)第一調(diào)制電路 420，使得第一調(diào)制電路420的輸出端的電壓VP*VP+，維持時間為tp+，形成所謂的導通脈沖。當導通脈沖被傳送到變壓器T的二次側(cè)后，經(jīng)由單向?qū)ㄩ_關(guān)Ds向驅(qū)動元件Ql的等效柵極電容Ciss充電，使驅(qū)動元件Ql的控制端電壓Vo在11時被充電至電位Vtl+。由于單向?qū)ㄩ_關(guān)Ds不能反向，當驅(qū)動元件Ql的控制端電壓Vtl被充電至電位Vtl+后即可自行保持在電位％+。此時撤除導通脈沖使導通脈沖維持的時間tp+盡可能短。此外，開關(guān)裝置延也要處于關(guān)閉狀態(tài)。因此，第二調(diào)制電路430的輸出端的電壓Vffi會根據(jù)導通脈沖形成高電位電壓使開關(guān)裝置QsF能導通(于以下實施例中，開關(guān)裝置Qs SPNP BJT，驅(qū)動元件從為匪05 晶體管，但不限于此)。于本實施例中，第二調(diào)制電路430分別設(shè)定臨界值Vths+與VTHs_以判斷接收的脈沖是否為導通脈沖或是關(guān)閉脈沖。也就是說，當輸入的正脈沖的電位超過VTHS+則判定為導通脈沖，當輸入的負脈沖的絕對值超過絕對值則判定為關(guān)閉脈沖。另外，第二調(diào)制電路430所設(shè)定的臨界值Vths+與VTHs_分別對應(yīng)于第一調(diào)制電路420所設(shè)定的臨界值Vthp+與 VTHP_。于本實施例中，設(shè)定變壓器T兩側(cè)的線圈比為1 1，但不限于此。因此，在線圈比為 1 1的狀況下，臨界值VTHs+與、3_分別等于臨界值Vthp+與VTHP_。變壓器T會受到導通脈沖的激勵形成激磁電流im。當導通脈沖移除后，第一調(diào)制電路420產(chǎn)生負電位Vk-的復(fù)位脈沖，維持到激磁電流在t2時間歸零為止。為避免第二調(diào)制電路430將負電位的復(fù)位脈沖認定為關(guān)閉脈沖而誤導通開關(guān)裝置延造成放電柵極電容Ciss的電荷。第一調(diào)制電路420設(shè)定所輸出的復(fù)位脈沖的電位Vk-絕對值低于臨界值VTHP_的絕對值。相對地，第二調(diào)制電路 430所接收的信號Vs中的復(fù)位脈沖的電位絕對值亦低于臨界值VTHs_的絕對值，因此可以保證第二調(diào)制電路430的輸出端的電壓Vre維持高電壓或高阻抗使開關(guān)裝置延維持關(guān)閉狀態(tài)以利于驅(qū)動元件的控制端電壓Vo維持高電位。在t3時，信號源410的方波產(chǎn)生下降緣，觸發(fā)第一調(diào)制電路420輸出電壓Vp-，維持時間為tp-，形成關(guān)閉脈沖。第二調(diào)制電路430根據(jù)關(guān)閉脈沖輸出低電位的電壓使開關(guān)裝置Qs快速導通以利于柵極電容Ciss的電壓通過開關(guān)裝置延放電至低電位以關(guān)閉驅(qū)動元件 Qlo當驅(qū)動元件Ql關(guān)閉時，亦就是在t4時，第一調(diào)制電路420撤除關(guān)閉脈沖使變壓器T承受脈沖的時間tp-盡可能的短。同樣地，變壓器會因為負電位的關(guān)閉脈沖產(chǎn)生負激磁電流 im。關(guān)閉脈沖移除后，第一調(diào)制電路420接著輸出正電位Vk+的復(fù)位脈沖，維持到激磁電流在t6時間歸零為止。同樣地，為避免第二調(diào)制電路430誤將正電位的復(fù)位脈沖認為是導通脈沖而關(guān)閉開關(guān)裝置Qs。第一調(diào)制電路420輸出的復(fù)位脈沖的電位Vk+需低于臨界值Vthp+ 使得第二調(diào)制電路430所接收的信號Vs中的復(fù)位脈沖的電位亦低于臨界值VTHs+，因此可以保證第二調(diào)制電路430輸出端的電壓Vffi盡可能為低電位且低阻抗狀態(tài)，使得驅(qū)動元件Ql可維持關(guān)閉狀態(tài)。脈沖寬度通過在第一調(diào)制電路420的輸出端SOA或SOB與GND之間接入一個負載 RLl或RL2進行測試，如圖2 所示。圖22b中所示的Vin為輸入的方波信號；VSOA為第一調(diào)制電路420的輸出端SOA與GND之間的波形；同理，VSOB為SOB與GND之間的波形。Vp 如圖如所示為第一調(diào)制電路420輸出波形，即波形VSOA與VSOB的差。因此，導通脈沖維持時間即導通脈沖寬度tp+，也就是VSOA的正向脈沖寬度，其定義為RLl等于IOk歐姆時， 導通脈沖上升緣上升到其幅值VP+的50%時所對應(yīng)的時刻與其下降緣下降到其幅值Vp+的 50%時所對應(yīng)的時刻的時間間隔。同理可得到關(guān)閉脈沖維持時間即關(guān)閉脈沖寬度tp-的定義。圖恥是當信號源為占空比較小的方波時本發(fā)明的驅(qū)動器的波形圖。當方波信號的高電位脈寬遠小于低電位脈寬時，例如方波信號頻率為100kHz，工作時間(即t0_t2時段為高電位的時間)為整個工作周期的2% (即占空比為2%)的狀況下，實施復(fù)位脈沖平衡變壓器T的激磁電流的機制將與圖fe的情況不一樣。然而不變的是，讓施加于變壓器T 的正電位的脈沖的寬度幅值的乘積等于施加于電壓器T的負電位的脈沖的寬度幅值的乘積以平衡激磁電流。如圖恥所示，信號源410所提供的方波的高電位工作時間很小，使得磁重置(產(chǎn)生復(fù)位脈沖平衡激磁電流)的時間tl-t2非常短，若要在這時段內(nèi)完成磁重置則需要大幅值的脈沖，很顯然這樣會引起誤驅(qū)動。因此在tl-t2的時段是無法實現(xiàn)變壓器 T的磁重置。圖恥的導通脈沖的寬度與幅值的乘積小于關(guān)閉脈沖的寬度與幅值的乘積，因此整體上會出現(xiàn)負的激磁電流，因此在t3-t5時段以正電位的復(fù)位脈沖平衡激磁電流。圖5c的導通脈沖的寬度與幅值的乘積大于關(guān)閉脈沖的寬度與幅值的乘積，因此整體上會出現(xiàn)正的激磁電流，因此在t3-t5時段以負電位的復(fù)位脈沖平衡激磁電流。在這情況下存在足夠長的復(fù)位時間t3-t5，可以確保變壓器T達到磁重置不會進入飽和狀態(tài)。圖5d也是當信號源是占空比比較大的方波時本發(fā)明的驅(qū)動器的波形圖。與第 5b-5c圖的差別在于信號源410的方波的高電位寬度遠大于低電位寬度，例如工作頻率 100kHz，工作時間(t0-t2時段為高電位)占整個工作98% (即占空比為98%)。因此在 t3-t5時段無法實現(xiàn)磁重置，必須在tl-t2時段實施磁重置。圖5d是導通脈沖的寬度與幅值的乘積大于關(guān)閉脈沖的寬度與幅值的乘積，因此整體上會出現(xiàn)正的激磁電流，因此在tl-t2 時段以負電位的復(fù)位脈沖平衡激磁電流。圖5e是導通脈沖的寬度與幅值的乘積小于關(guān)閉脈沖的寬度與幅值的乘積，因此整體上會出現(xiàn)負的激磁電流，因此在t3-t5時段以正電位的復(fù)位脈沖平衡激磁電流。圖5f是當信號源是高頻方波時本發(fā)明的驅(qū)動器的波形圖。在高頻時，例如工作頻率1MHz，可能會呈現(xiàn)tl-t2時段與t3-t5時段都無法通過復(fù)位脈沖使變壓器T磁重置的情形(亦即是激磁電流不能歸零)。因此只要導通脈沖與關(guān)閉脈沖不平衡則變壓器T很容易進入飽和狀態(tài)。因此需要維持導通脈沖與關(guān)閉脈沖的持續(xù)平衡，以保持變壓器的磁路平衡， 防止變壓器進入飽和狀態(tài)。圖6是本發(fā)明的驅(qū)動器中第一調(diào)制電路的實施例的示意圖。第一調(diào)制電路420可分為第一脈沖電路422、第二脈沖電路424以及調(diào)節(jié)電路426。第一脈沖電路422根據(jù)方波信號的上升緣產(chǎn)生一第一脈沖。第二脈沖電路似4根據(jù)方波信號的下降緣產(chǎn)生一第二脈沖。調(diào)節(jié)電路4 根據(jù)第一脈沖與該第二脈沖輸出導通脈沖、關(guān)閉脈沖以及一或多個復(fù)位脈沖。圖7是本發(fā)明的第一調(diào)制電路的一個實施例的電路圖。調(diào)節(jié)電路426電路包括第一晶體管Ql (例如NPN BJT)、第二晶體管Q2(例如NMOS晶體管)、第一二極管Dl以及第二二極管D2。第一晶體管Ql的控制端耦接第一脈沖電路422、第一端耦接直流電源Vcc， 以及第二端耦接變壓器T的一次側(cè)的第一端。第一二極管Dl耦接于第一晶體管Ql的第二端與地端之間。第二二極管D2耦接于第一晶體管Ql的控制端與第二端之間。第二晶體管 Q2的控制端耦接信號源410、第一端耦接第二脈沖電路4M與變壓器T的一次側(cè)的第二端， 以及第二端耦接地端。這里，第一二極管Dl最好為快恢復(fù)二極管甚至是肖特基二極管。為更方便說明，以圖恥所示的驅(qū)動工作狀態(tài)為例。在tl時刻，當圖7中的第一調(diào)制電路的導通脈沖消失后，由于變壓器激磁電流的不可突變，會通過第一二極管Dl續(xù)流，形成第一二極管D1、接地端(GND)、第二晶體管Q2以及變壓器T的續(xù)流回路。如果在t2時刻，第一調(diào)制電路輸出關(guān)閉脈沖，由于第一二極管Dl的續(xù)流電流在之前并未結(jié)束，因此就會出現(xiàn)二極管的反向恢復(fù)效應(yīng)，造成額外損耗，降低驅(qū)動效率。第一脈沖電路422包括非反相器Ul (例如為緩沖器)、第一電阻器R1、第二電阻器 R2以及第一電容器Cl。非反相器Ul的輸入端耦接第一電阻器R1、輸出端輸出第一脈沖。 第二電阻器R2耦接于第一電阻器Rl的另一端與地端之間。第一電容器Cl的第一端耦接信號源410以及第二端耦接第一電阻器Rl與第二電阻器R2。在不考慮非反相器的門坎電壓的影響的狀況下，其中第一電容器Cl、第一電阻器Rl與第二電阻器R2的值決定第一脈沖的寬度(相對地也決定導通脈沖的寬度)。第二脈沖電路似4包括反相器U2、第二電容器C2、第三電阻器R3、第四電阻器R4、 第五電阻器R5以及第一穩(wěn)壓裝置ZDl (例如齊納二極管)。反相器U2的輸入端耦接第三電阻器R3、輸出端輸出第二脈沖。第二電容器C2的第一端耦接信號源410，以及第二端耦接第三電阻器R3。第四電阻器R4的第一端耦接第二電容器C2的第二端以及第二端耦接至直流電源Vcc。第一穩(wěn)壓裝置ZDl串聯(lián)第五電阻器R5，設(shè)置于第二電容器C2的第二端與地端之間。在不考慮反相器的門坎電壓影響的狀況下，其中第二電容器C2、第三電阻器R3、第四電阻器R4與第五電阻器R5的值決定第二脈沖的寬度(相對地亦決定關(guān)閉脈沖的寬度)。圖8是本發(fā)明的第一調(diào)制電路的另一個實施例的電路圖。于本實施例中，在原第一脈沖電路422中加入一個第一維持電路423。第一維持電路423用于當信號源410的方波信號的高電位維持時間比較長的情況下，使第一調(diào)制電路間隔發(fā)送導通脈沖，維持驅(qū)動元件從柵極的高電平，以維持其導通。第一維持電路423包括第三晶體管Q3 (例如NPN BJT)、第三電容器C3、第三二極管D3以及第六電阻器R6。第三晶體管Q3的控制端耦接非反相器Ul的輸出端、第一端通過第六電阻器R6耦接至直流電源Vcc以及第二端耦接地端。 第三電容器C3耦接于第三晶體管Q3的第一端與第二端之間。第三二極管D3耦接第一電容器Cl的第二端與第三晶體管Q3的第一端。圖9是本發(fā)明的第一調(diào)制電路的另一個實施例的電路圖。于本實施例中，在原第二脈沖電路4M中加入一個第二維持電路425。第二維持電路425用于當方波信號的低電位的時間持續(xù)時間比較長的情況下，使第一調(diào)制電路420間隔發(fā)送關(guān)閉脈沖，維持開關(guān)裝置 Qs開通狀態(tài)，使驅(qū)動元件Ql柵極處于低電平，低阻抗狀態(tài)。第二維持電路425包括第四二極管D4、第五二極管D5、第七電阻器R7以及第四電容器C4。第四二極管D4的第一端通過第五二極管D5耦接到信號源410、第二端耦接反相器U2的輸出端。第七電阻器R7的第一端耦接到第四電阻器R4以及第二端耦接第四二極管D4的第一端。圖10是本發(fā)明的第一調(diào)制電路的另一個實施例的電路圖。第一脈沖電路422包括異或門U3、第八電阻器R8、第五電容器C5以及第一與門U4。異或門U3的第一輸入端耦接信號源410。第八電阻器R8耦接于異或門U3的第一與第二輸入端之間。第五電容器C5 耦接于異或門U3的第二輸入端與地端之間。第一與門U4，具有第一輸入端耦接異或門U3 的輸出端、第二輸入端耦接信號源410以及輸出端輸出第一脈沖。第二脈沖電路4M包括第二與門U5。第二與門U5的第一輸入端耦接異或門U3的輸出端、第二輸入端耦接異或門U3的第二輸入端，以及輸出端輸出第二脈沖。在不考慮U3、 U4、U5的門坎電壓的影響下，其中第八電阻器R8與該第五電容器C5的值決定導通脈沖與關(guān)閉脈沖的寬度。圖11是本發(fā)明的驅(qū)動器中第二調(diào)制電路的實施例的示意圖。第二調(diào)制電路430 包括開關(guān)電路Sl以及控制電路432。開關(guān)電路Sl的第一端耦接變壓器T的二次側(cè)的第一端，以及第二端耦接開關(guān)裝置延的控制端?？刂齐娐?32的第一端耦接開關(guān)電路Sl的第一端，以及第二端點耦接開關(guān)電路Sl的控制端，用于控制開關(guān)電路Si。在該實施例中，開關(guān)電路Sl為一開關(guān)元件。當控制電路確定接收導通脈沖時，開關(guān)電路Sl的第一端與第二端斷開(即開關(guān)元件Sl關(guān)斷)，這樣該開關(guān)電路Sl的第二端的電壓維持高電位。由于此時開關(guān)裝置延的控制端是懸浮，因此可以在開關(guān)裝置( 的控制端與第一端之間加入電阻&以確保開關(guān)裝置延維持關(guān)閉。另外開關(guān)裝置延在關(guān)閉時會有漏電流存在，電阻&亦可旁路漏電流。當控制電路432確定接收關(guān)閉脈沖時，會控制開關(guān)電路Sl導通。圖12a是本發(fā)明的第二調(diào)制電路的一個實施例的電路圖。第二調(diào)制電路430包括第一三端開關(guān)元件QSl (例如NMOS晶體管)、第二穩(wěn)壓器ZD2 (例如齊納二極管)、第六電容器C6、串聯(lián)電阻器Rss以及限流電阻器Rqs。第一三端開關(guān)元件QSl的控制端通過第二穩(wěn)壓裝置ZD2 (例如齊納二極管)耦接至變壓器T的二次側(cè)的第二端、第一端耦接變壓器T的二次側(cè)的第一端以及第二端耦接至開關(guān)裝置( 的控制端。第六電容器C6耦接第一三端開關(guān)元件QSl的控制端與第一端，其可能是外加電容亦或寄生電容。其中，第一三端開關(guān)元件QSl 的控制端也可以通過一串聯(lián)電阻器Rss耦接至第二穩(wěn)壓裝置ZD2以控制對第一三端開關(guān)元件QSl的門極與源極間第六電容器C6的充電速度。為了防止開關(guān)裝置( 、第一三端開關(guān)元件Qsi以及電壓器T所形成的回路上的電流太大，可設(shè)置限流電阻Rqs于開關(guān)裝置延的控制端與第一三端開關(guān)元件Qsi的第二端之間。圖12b是本發(fā)明的第二調(diào)制電路的又一個實施例的電路圖。圖12b與圖12a的區(qū)別是第二調(diào)制電路添加了由第九電阻&和第六二極管D6組成的網(wǎng)絡(luò)，其中第九二電阻&的阻值會比串聯(lián)電阻器I^ss的小。目的是為了適當增加關(guān)閉脈沖通過變壓器耦合到變壓器二次側(cè)的耦合脈沖對第一三端開關(guān)器件Qsi門極與源極之間電容充電的電流，使在關(guān)閉脈沖的幅值較低或者寬度較窄的情況下，也能關(guān)閉驅(qū)動元件QL并使其在導通脈沖到來前始終維持低電平，低阻抗狀態(tài)。圖13是本發(fā)明的第二調(diào)制電路的另一個實施例的電路圖。第二調(diào)制電路430包括第二三端開關(guān)元件QS2 (例如NMOS晶體管)、第三穩(wěn)壓裝置ZD3 (例如齊納二極管)、第十電阻器R10、第十一電阻器R11、第七電容C7以及限流電阻RQS。第二三端開關(guān)元件QS2，具有控制端通過第三穩(wěn)壓裝置ZD3耦接至變壓器T的二次側(cè)的第二端、第一端耦接變壓器T 的二次側(cè)的第一端以及第二端通過電阻Rqs耦接至開關(guān)裝置延的控制端。第十電阻器RlO 并聯(lián)第三穩(wěn)壓裝置ZD3。第十一電阻器Rll并聯(lián)第七電容C7，耦接于第二三端開關(guān)元件QS2 的控制端與第一端之間。圖14是本發(fā)明的第二調(diào)制電路的另一個實施例的電路圖。第二調(diào)制電路430包括第三三端開關(guān)元件QS3 (例如NMOS晶體管)、第八電容器C8以及第四三端開關(guān)元件QS4 (例如NMOS晶體管)。第三三端開關(guān)元件QS3的第一端耦接變壓器T的二次側(cè)的第一端，以及第二端耦接開關(guān)裝置延的控制端。第四三端開關(guān)元件QS4具有第一端耦接第三三端開關(guān)元件QS3的控制端、控制端耦接至變壓器T的二次側(cè)的第一端以及第二端耦接至變壓器T的二次側(cè)的第二端。第八電容器C8耦接第三三端開關(guān)元件QS3的第一端與控制端。其中，第四三端開關(guān)元件QS4的第一端可以通過一電阻(未顯示)耦接第三三端開關(guān)元件QS3的控制端以控制第三三端開關(guān)元件QS3的門極(控制端)與源極(第一端)間第八電容器C8的充電速度。另外，第三三端開關(guān)元件QS3與第四三端開關(guān)元件QS4的第一端與第二端之間分別包含一并聯(lián)的第七二極管D7與第八二極管D8。二極管D7與D8可能是開關(guān)元件的內(nèi)部二極管亦或外接的二極管。圖15是本發(fā)明的第二調(diào)制電路的另一個實施例的電路圖。第二調(diào)制電路430包括第五三端開關(guān)元件QS5 (例如NPN BJT)，電阻Rqs以及第九二極管D9。第五三端開關(guān)元件 QS5的第一端耦接開關(guān)置延的控制端、第二端通過第九二極管D9耦接至變壓器T的二次側(cè)的第一端，以及控制端耦接變壓器T的二次側(cè)的第二端。圖16是本發(fā)明的驅(qū)動器的另一個實施例的電路圖。在第二調(diào)制電路430中加入一個推挽式電路434設(shè)置于變壓器T的二次側(cè)的第一端與單向?qū)ㄩ_關(guān)Ds之間。于本實施例中，推挽式電路434是串接一個NPN晶體管、一個PNP晶體管與一個二極管所完成。變壓器T 二次側(cè)所需要的功率可經(jīng)由推挽式電路434提供。因此，變壓器T僅傳輸信號而不傳輸功率，減少變壓器T繞線耗損。圖17a是本發(fā)明的驅(qū)動器的另一個實施例的示意圖。驅(qū)動器400更加上一二極管元件DK，其一端連接在二次側(cè)開關(guān)裝置Qs的一端，另一端連接在驅(qū)動元件QL的一端，使開關(guān)裝置Qs成為單向開關(guān)裝置，用以阻擋開關(guān)裝置Qs承受反向電壓時引起的開通，減緩關(guān)閉期間驅(qū)動元件QL柵極端電壓Vo負電平的釋放，維持柵極電容Ciss在驅(qū)動元件Ql關(guān)閉期間維持較長的負電位以增強驅(qū)動元件Ql的關(guān)閉能力。此外，另有第十九電阻R19連接于單向?qū)ㄑb置Ds的陰極以及開關(guān)裝置Qs的控制端之間。開關(guān)裝置Qs以PNP BJT為例說明，圖 17c所示波形Vo和Vo (1)分別為加二極管元件Dk之前與之后的波形，增加二極管元件Dk使其負電平的復(fù)位時間從t5延長至t5’。沒有二極管元件Dk的情況下，當驅(qū)動元件Ql柵極電容Ciss的端電壓Vo為負電平且變壓器T 二次側(cè)的關(guān)閉脈沖撤除后，柵極電容Ciss的電荷會通過開關(guān)裝置Qs的寄生二極管快速釋放；而二極管元件Dk的加入就可以阻止開關(guān)裝置Qs寄生二極管的導通，切斷該放電回路。由此，負電平釋放的回路必然會經(jīng)過變壓器T 二次側(cè)繞組，繞組的漏感可以延長負電平放電時間從t5至t5’。圖17b所示是本發(fā)明又一實施例，是在圖17a的基礎(chǔ)上更增加了一雙向開關(guān)器件 Qx,圖中電路符號及本段以下說明以NMOS為例，但不限于此。目的是在驅(qū)動元件QL關(guān)斷后， 通過雙向開關(guān)器件Qx的阻擋，維持此時驅(qū)動元件QL柵極的長時間負電平，增加其抗干擾能力。在導通脈沖通過變壓器T耦合到二次側(cè)的信號的電平超過雙向開關(guān)器件Qx的柵極閾值電壓時，雙向開關(guān)器件Qx開通，其工作過程與圖4導通脈沖對被驅(qū)動元件QL的柵極充電是一致的，只是在回路中增加了一個導通的雙向開關(guān)器件Qx ；在關(guān)閉脈沖通過變壓器T耦合到二次側(cè)的信號的電平低于雙向開關(guān)器件Qx的柵極閾值電壓時，雙向開關(guān)器件Qx關(guān)閉。 當這個耦合脈沖的幅值的絕對值大于VTHS-的絕對值時，第二調(diào)制電路430判定其為關(guān)閉脈沖；此時驅(qū)動元件QL柵極電容的放電過程與圖4所示的電路相同，且會出現(xiàn)柵極負的驅(qū)動電平，所不同的是在關(guān)閉脈沖撤除后，由于雙向開關(guān)器件Qx處于關(guān)斷狀態(tài)，此時雙向開關(guān)器件Qx的柵極負電平將維持，從而增加其抗干擾能力。本發(fā)明中其余的實施例也可適用圖17b所示的電路，在此不再贅述。圖18a是本發(fā)明的驅(qū)動器的又一個實施例的示意圖。它是在圖4的第二調(diào)制電路 430的基礎(chǔ)上更增加了一個二次側(cè)輔助電源435及快速保護電路440。主要是因為在很多電路中，為了保護電路安全，或者為了將故障損失限制在盡量小的范圍內(nèi)，通常會要求電路具備過流保護、過溫保護之類的功能。而這些保護的實現(xiàn)，通常是通過檢測電流、溫度等信息，判斷需要進行保護后，關(guān)斷相應(yīng)器件。在本發(fā)明關(guān)注的隔離驅(qū)動場合，這類功能的實現(xiàn)往往代價較大，以過流保護為例將器件對應(yīng)的電流信息通過隔離采樣，比如電流互感器取得，供給控制電路?？刂齐娐方?jīng)過判斷，需要關(guān)斷器件時，輸送關(guān)斷信息給隔離驅(qū)動，驅(qū)動再送出關(guān)斷驅(qū)動信號關(guān)斷相應(yīng)器件。這樣的方式，不僅成本較大，體積較大，還由于驅(qū)動的延遲，造成關(guān)斷信息不能及時傳遞。如圖18a所示，在本發(fā)明所描述的隔離驅(qū)動場合，可以在取得電路的相關(guān)信息，如通過電流變壓器CT采樣或者直接檢測驅(qū)動元件Ql的電壓降以得到流過驅(qū)動元件Ql的電流信息Vi，或者通過溫度檢測裝置如負溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)得到溫度信息VT后，將相應(yīng)的信息提供給保護電路440。保護電路440中的比較電路(如比較器)分別將電流信息Vi 以及溫度信息與相應(yīng)的參考信號比較后輸出保護信號給第二調(diào)制電路430。如電流信息Vi 反映流過驅(qū)動元件Ql的電流超出了預(yù)定的值，第二調(diào)制電路430接收保護信號后會相應(yīng)產(chǎn)生一信號給開關(guān)裝置Qs，使驅(qū)動元件^迅速關(guān)斷。這樣一來，保護的速度加快了，電路的可靠性也得到了提高。另外，圖18a中的輔助電源電路435連接至變壓器T的二次側(cè)，通過二極管將能量傳送并存儲至電容器。這樣，電容器上的能量即可提供給保護電路440或者變壓器T 二次側(cè)其余的電路如第二調(diào)制電路430使用。圖18b是圖18a中過流保護電路的一種具體實施。圖中第十二極管D10，第十二電阻R12，第九電容C9以及第四穩(wěn)壓裝置ZD4(例如齊納二極管)組成了輔助電源電路，用以給保護電路中的比較器Al供電，并通過第十三電阻R13與第十四電阻R14分壓提供給比較器A的非反相端一個參考電平Vref，在驅(qū)動電路正常工作過程基本維持不變。第十五電阻 R15，第十六電阻R16，第十一二極管D11，第十電容ClO以及第六三端開關(guān)元件Qs6，第七三端開關(guān)元件Qs7組成電路采樣屏蔽及抗干擾電路，當被驅(qū)動元件QL的柵極電壓為高(即驅(qū)動元件QL導通時)且維持一段時間后電流過流檢測電路才起作用。第十七電阻R17，第十八電阻R18，第十二二極管D12組成被驅(qū)動元件QL導通電流采樣電路，并用于跟Vref比較后產(chǎn)生保護信號Vpro。其工作原理為通過采樣元件導通時的兩功率端點電壓，如MOS的漏極、源極兩端電壓，以反映其電流特性，并將該電壓與參考值比較后產(chǎn)生電路保護信號。如當驅(qū)動輸出Vgs為低時，第六三端開關(guān)元件Q6的柵極電壓Vgs_Q6為低，第六三端開關(guān)元件 Q6關(guān)閉，因此第七三端開關(guān)元件Q7的柵極電壓為高，第七三端開關(guān)元件Q7開通，比較器A 輸出為高，保護電路屏蔽；當Vgs輸出為高時，第十五電阻器R15與第十電容器ClO組成的網(wǎng)絡(luò)延遲第六三端開關(guān)元件Q6的導通，如上所述，繼續(xù)產(chǎn)生保護屏蔽作用直至Vgs_Q6上升至使第六三端開關(guān)元件Q6導通為止，第六三端開關(guān)元件Q6導通后，第七三端開關(guān)元件Q7 的柵極電壓被拉低，第七三端開關(guān)元件Q7關(guān)閉，釋放電路保護功能，此時比較器反向端電
7 11
壓為:V2 = Vds +態(tài)+細御2-m) V2隨Vds增大而增大，當Vds增大到某一
個值時，V2 > Vref,比較器Al輸出Vpro為低，用以釋放驅(qū)動元件QL的柵極電荷使其關(guān)斷， 實現(xiàn)電路的快速保護。圖18a、18b中的輔助電源及保護功能電路440，也適用于前面所述的其余實施例中。圖19是本發(fā)明的驅(qū)動器給驅(qū)動元件Ql充電時刻的等效電路圖。驅(qū)動器只在驅(qū)動元件^的等效柵極電容Ciss需要充電時提供主要能量，那么，在可保證等效柵極電容的充電速度和幅值前提下減少充電能量，即可有效減少驅(qū)動損耗。于實施例中，由于希望驅(qū)動的損耗盡可能小，變壓器T的激磁電感設(shè)定較大，例如 200uH，以減小變壓器T的激磁電流。另外，匝比假設(shè)為1 1。這樣，就可以忽略變壓器T。 電阻Rg為充電回路等效總電阻，主要包括第一調(diào)制電路420在此期間輸出的電阻阻抗、變壓器內(nèi)阻、單向?qū)ㄑb置Ds的電阻阻抗、驅(qū)動元件^的柵極等效串聯(lián)電阻及回路引線電阻等等。單向?qū)ㄑb置Ds可理解為理想二極管與其電阻阻抗以及通態(tài)電壓源(即Ds通態(tài)時的壓降)串聯(lián)，D即為Ds的理想二極管。Ve為等效充電激勵源，于本實施例中，Ve可理解為是第一調(diào)制電路420供電電壓Vcc減去充電回路等效總電壓源的壓降。這些壓降包括如單向?qū)ㄑb置Ds的通態(tài)壓降等。當Ve越接近Vcc，也就是充電回路等效總電壓源的壓降越小時，引起損耗越小。Lleak為充電回路等效總電感，主要包括變壓器漏感、回路引線電感及驅(qū)動元件Ql的柵極等效串聯(lián)電感等等。圖20是圖19的等效電路的波形圖?？煽闯鰣D19的等效電路為LCR諧振電路。但是由于單向?qū)ㄑb置D，例如二極管的關(guān)系，諧振電路只能完成半個諧振周期。亦即是等效柵極電容Ciss的電壓從零到最高值后停止充放電。I為該諧振電路電流，Vo為等效柵極電容Ciss上的電壓。圖21是本發(fā)明的驅(qū)動器的輸入輸出功率比值與質(zhì)量因素的關(guān)系。LCR諧振電路的諧振質(zhì)量因子Q可由以下公式表示
Stored EnergyQ =Q =
Disspated Energy 丄 * ι L1- 于本實施例中，忽略二極管的通態(tài)壓降及其動態(tài)內(nèi)阻抗可求得圖21的輸入輸出功率比值與質(zhì)量因素的關(guān)系。其中LCR諧振電路輸入功率Pin亦即為Ve的輸出功率。 0. 5CiSS*VgS~2*fS即為等效柵極電容Ciss實際得到的功率，亦即是LCR諧振電路輸出功率。 輸入功率Pin與等效柵極電容Ciss實際得到功率的比值越小，則代表驅(qū)動能量損耗越小。
根據(jù)圖21，Q小于等于0. 5時，輸入能量為所得能量兩倍；Q大于等于1. 5時，輸入能量為所得能量的1. 5倍，損耗已經(jīng)減少；Q大于6乃至接近10時，輸入能量為所得能量的 1. 1倍或更小，已經(jīng)很接近輸入能量約等于所得能量。Q值越大則要求回路總電阻Rg越小； 或者增加充電回路等效總電感Lleak,減緩驅(qū)動的上升沿速度。如前文所述，回路總電阻Rg包含了第一調(diào)制電路420在此期間輸出的電阻阻抗也即第一調(diào)制電路420輸出導通脈沖時的輸出電阻阻抗。因此為減小驅(qū)動能量損耗，需要較低的第一調(diào)制電路420輸出導通脈沖時的輸出電阻阻抗，如5歐，2歐甚至1歐或更低。而當?shù)谝徽{(diào)制電路420輸出關(guān)閉脈沖時，通過變壓器耦合只提供關(guān)斷信號，因此第一調(diào)制電路420輸出關(guān)閉脈沖時的輸出阻抗并不影響驅(qū)動能量損耗。而同時考慮到制程以及成本等因素關(guān)閉脈沖時的輸出阻抗可以設(shè)置得比開通脈沖的輸出阻抗大一點，如5歐，10歐，20歐或更高，只需要使該關(guān)閉脈沖時的輸出阻抗不至于大到影響開關(guān)元件QL的關(guān)斷，要遠小第二調(diào)制電路430的輸入阻抗?？梢园褜}沖的輸出阻抗設(shè)定為關(guān)斷脈沖輸出阻抗的0. 5倍以下，這樣不僅可以降低成本，也由于較大的關(guān)斷脈沖輸出阻抗，而具有較高的復(fù)位電平，有利于變壓器的磁復(fù)位，防止飽和。圖23a為導通脈沖和關(guān)閉脈沖輸出阻抗的定義說明，前面描述的導通脈沖為圖 23a所示SOA和SOB分別為高電平和低電平的狀態(tài)，關(guān)閉脈沖為SOA和SOB分別為低電平和高電平的狀態(tài)。因此導通脈沖和關(guān)閉脈沖的輸出阻抗可以通過在SOA與SOB之間加一個負載電容Cload(如IOOpF)，測試其上升或者下降的時間以獲取輸出阻抗。圖2 所示為導通脈沖輸出阻抗測試波形，在導通脈沖出現(xiàn)后，負載電容Cload的幅值從零上升到其峰值Vp， 負載電容Cload的電壓從零上升到Vp · (1-e—1) ^ 0. 63Vp的時間tr_load，即為其時間常數(shù)
權(quán)利要求
1.一種用于驅(qū)動一驅(qū)動元件的驅(qū)動電路，包括 信號源，提供方波信號；第一調(diào)制電路，根據(jù)該方波信號的邊緣提供導通脈沖以及關(guān)閉脈沖； 變壓器，耦接該第一調(diào)制電路，耦合該第一調(diào)制電路的輸出信號至該變壓器的二次側(cè)形成耦合信號；第二調(diào)制電路，耦接該變壓器的二次側(cè)，根據(jù)該耦合信號中的耦合的導通脈沖提供第一操作脈沖，以及根據(jù)該耦合信號中的耦合的關(guān)閉脈沖提供第二操作脈沖；單向?qū)ㄑb置，耦接于該變壓器的二次側(cè)的第一端及該驅(qū)動元件的控制端之間； 開關(guān)裝置，具有控制端耦接該第二調(diào)制電路、第一端耦接該驅(qū)動元件的控制端以及第二端耦接該變壓器的二次側(cè)的第二端，根據(jù)該第一操作脈沖關(guān)閉該開關(guān)裝置，以及根據(jù)該第二操作脈沖導通該開關(guān)裝置；其中當該開關(guān)裝置關(guān)閉時，耦合的該導通脈沖充電該驅(qū)動元件的等效柵極電容器至第一驅(qū)動電位以導通該驅(qū)動元件，當該開關(guān)裝置導通時，該等效柵極電容器通過該開關(guān)裝置放電至第二驅(qū)動電位以關(guān)閉該驅(qū)動元件；以及該導通脈沖的寬度小于等于500ns。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其中該導通脈沖的寬度小于等于300ns。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其中該驅(qū)動電路的質(zhì)量因素Q大于1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其中該第一調(diào)制電路包括 第一脈沖電路，根據(jù)該方波信號的上升緣產(chǎn)生第一脈沖；第二脈沖電路，根據(jù)該方波信號的下降緣產(chǎn)生第二脈沖；以及調(diào)節(jié)電路，根據(jù)該第一脈沖與該第二脈沖輸出該導通脈沖以及該關(guān)閉脈沖。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的驅(qū)動器，其中該調(diào)節(jié)電路還包括第一晶體管，具有控制端耦接該第一脈沖電路、第一端耦接直流電源，以及第二端耦接該變壓器的一次側(cè)的第一端；第一二極管，耦接于該第一晶體管的第二端與地端之間； 第二二極管耦接于該第一晶體管的控制端與第二端之間；以及第二晶體管，具有控制端耦接該信號源、第一端耦接該第二脈沖電路與該變壓器的一次側(cè)的第二端，以及第二端耦接地端。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的驅(qū)動器，其中該第一脈沖電路包括非反相器，具有輸入端耦接第一電阻器及輸出端輸出該第一脈沖；第二電阻器，耦接于該第一電阻器的另一端與地端之間；以及第一電容器，具有第一端耦接該信號源以及第二端耦接該第一電阻器與該第二電阻器；其中該第一電容器、第一電阻器與第二電阻器的值決定該導通脈沖的寬度； 其中該第二脈沖電路包括反相器，具有輸入端耦接第三電阻器及輸出端輸出該第二脈沖；第二電容器，具有第一端耦接該信號源，以及第二端耦接該第三電阻器；第四電阻器；具有第一端耦接該第二電容器的第二端以及第二端耦接該直流電源；以第一穩(wěn)壓裝置串聯(lián)第五電阻器，設(shè)置于該第二電容器的第二端與地端之間； 其中該第二電容器、該第三電阻器、該第四電阻器與該第五電阻器的值決定該關(guān)閉脈沖的寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動器，其中該第一脈沖電路還包括第一維持電路，當該方波信號的高電位時間延長時用于維持該驅(qū)動元件導通。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動器，其中該第二脈沖電路還包括第二維持電路，用于當該方波信號的低電位的時間延長時用于使該驅(qū)動元件柵極處于低電平，低阻抗狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的驅(qū)動器，其中該第一維持電路包括第三晶體管，具有控制端耦接該非反相器的輸出端、第一端通過第六電阻器耦接至直流電源以及第二端耦接地端；第三電容器，耦接于該第三晶體管的第一端與第二端之間；以及第三二極管耦接該第一電容器的第二端與該第三晶體管的第一端。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的驅(qū)動器，其中該第二維持電路包括第四二極管，具有第一端通過第五二極管耦接到該信號源、第二端耦接該反相器的輸出端；第七電阻器，具有第一端耦接于該第四電阻器，以及第二端耦接該第四二極管的第一端；以及第四電容器，具有第一端耦接該第四電阻器與該第七電阻器，以及第二端耦接地端。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的驅(qū)動器，其中該第一脈沖電路包括 異或門，具有第一輸入端耦接該信號源； 第八電阻器，耦接于該異或門的第一與第二輸入端之間； 第五電容器，耦接于該異或門的第二輸入端與地端之間；以及第一與門，具有第一輸入端耦接該異或門的輸出端、第二輸入端耦接該信號源，以及輸出端輸出該第一脈沖；其中該第八電阻器與該第五電容器的值決定該導通脈沖與該關(guān)閉脈沖的寬度； 其中該第二脈沖電路包括第二與門，具有第一輸入端耦接該異或門的輸出端、第二輸入端耦接該異或門的第二輸入端以及一輸出端輸出該第二脈沖。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其中該導通脈沖寬度大于等于5/12諧振周期。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其中該第二調(diào)制電路包括開關(guān)電路，具有第一端耦接該變壓器的二次側(cè)的第一端，以及第二端耦接該開關(guān)裝置的控制端；以及控制電路，具有第一端耦接該開關(guān)電路的第一端，以及第二端點耦接該開關(guān)電路的控制端，用于控制該開關(guān)電路；其中當該導通脈沖的幅值大于一既定臨界值時，該開關(guān)電路的第一端與第二端斷開使得該開關(guān)電路的第二端的電壓維持高電位；以及其中當該開關(guān)電路接收該關(guān)閉脈沖時，該開關(guān)電路的第一端與第二端導通。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其中該第二調(diào)制電路包括第一三端開關(guān)元件，具有控制端通過串聯(lián)電阻器及第二穩(wěn)壓裝置耦接至該變壓器的二次側(cè)的第二端、第一端耦接該變壓器的二次側(cè)的第一端、第二端耦接至該開關(guān)裝置的控制端；以及第六電容器，耦接該第一三端開關(guān)元件的該第一端與該控制端。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的驅(qū)動器，還包括第九電阻器串聯(lián)第六二極管，耦接于該第一三端開關(guān)元件的該控制端及該變壓器的二次側(cè)的第二端。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其中該第二調(diào)制電路包括第二三端開關(guān)元件，具有控制端通過第三穩(wěn)壓裝置耦接至該變壓器的二次側(cè)的第二端、第一端耦接該變壓器的二次側(cè)的第一端以及第二端耦接至該開關(guān)裝置的控制端；第十電阻器，并聯(lián)該第三穩(wěn)壓裝置；以及第十一電阻器，并聯(lián)第七電容，耦接于該第二三端開關(guān)元件的控制端與第一端之間。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其中該第二調(diào)制電路包括第三三端開關(guān)元件，具有第一端耦接該變壓器的二次側(cè)的第一端，以及第二端耦接該開關(guān)裝置的控制端；第四三端開關(guān)元件，具有第一端耦接該第三三端開關(guān)元件的控制端、控制端耦接至該變壓器的二次側(cè)的第一端，以及第二端耦接至該變壓器的二次側(cè)的第二端；第八二極管，耦接該第四三端開關(guān)元件的該第一端及該第二端；以及第八電容器，耦接該第三三端開關(guān)元件的該第一端及該控制端。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其中該第二調(diào)制電路包括第五三端開關(guān)元件，具有第一端耦接該開關(guān)裝置的控制端、第二端通過第九二極管耦接至該變壓器的二次側(cè)的第一端，以及控制端耦接該變壓器的二次側(cè)的第二端。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其中該第二調(diào)制電路還包括推挽式電路，設(shè)置于該變壓器的二次側(cè)的第一端與該單向?qū)ㄩ_關(guān)之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其中該導通脈沖的輸出阻抗小于該關(guān)閉脈沖的輸出阻抗。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的驅(qū)動器，其中該導通脈沖的輸出阻抗小于等于0.5倍的關(guān)閉脈沖的輸出阻抗。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其中該導通脈沖的寬度小于該關(guān)閉脈沖的寬度。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，還包括保護電路耦接于該變壓器的二次側(cè)的第一端及該第二調(diào)制電路之間，該保護電路包括比較器，具有第一輸入端耦接第十三電阻、第十四電阻、第二輸入端耦接第十七電阻及第十八電阻以及一輸出端耦接該開關(guān)裝置的控制端；第四穩(wěn)壓裝置，并聯(lián)第九電容，具有第一端耦接該第十三電阻的另一端，以及第二端耦接接地端及該第十四電阻的另一端；第十二極管，串聯(lián)第十二電阻，具有一端耦接該第四穩(wěn)壓裝置的第一端、第十六電阻器及第十七電阻器的另一端；第十五電阻器，并聯(lián)第十一二極管，具有一端耦接該第十二極管的另一端及該單向?qū)ㄑb置；第六三端開關(guān)元件，具有第一端耦接該第十六電阻的另一端、第二端耦接接地端以及控制端耦接該第十五電阻器的另一端；第十電容器，耦接該第六三端開關(guān)元件的控制端及接地端之間； 第七三端開關(guān)元件，具有控制端耦接該第六三端開關(guān)元件的第一端、第一端耦接該第十八電阻的另一端及第二端耦接接地端；以及第十二二極管，具有一端耦接該第七三端開關(guān)元件的第一端及一端耦接該驅(qū)動元件。
24.一種用于驅(qū)動一驅(qū)動元件的驅(qū)動電路，包括 信號源，提供方波信號；第一調(diào)制電路，根據(jù)該方波信號的邊緣提供導通脈沖以及關(guān)閉脈沖； 變壓器，耦接該第一調(diào)制電路，耦合該第一調(diào)制電路的輸出信號至該變壓器的二次側(cè)形成耦合信號；第二調(diào)制電路，耦接該變壓器的二次側(cè)，根據(jù)該耦合信號中的耦合的導通脈沖提供第一操作脈沖，以及根據(jù)該耦合信號中的耦合的關(guān)閉脈沖提供第二操作脈沖； 單向?qū)ㄑb置，耦接該變壓器的二次側(cè)的第一端、該驅(qū)動元件的控制端； 單向開關(guān)裝置，具有第一端耦接該驅(qū)動元件的控制端以及第二端耦接該變壓器的二次側(cè)的第二端，根據(jù)該第一操作脈沖關(guān)閉該單向開關(guān)裝置，以及根據(jù)該第二操作脈沖導通該單向開關(guān)裝置；其中當該單向開關(guān)裝置關(guān)閉時，耦合的該導通脈沖充電該驅(qū)動元件的等效柵極電容器至第一驅(qū)動電位以導通該驅(qū)動元件，當該單向開關(guān)裝置導通時，該等效柵極電容器通過該單向開關(guān)裝置放電至第二驅(qū)動電位以關(guān)閉該驅(qū)動元件。
25.根據(jù)權(quán)利要求M所述的驅(qū)動器，其中該單向開關(guān)裝置包括開關(guān)裝置，具有控制端耦接該第二調(diào)制電路、第一端耦接該驅(qū)動元件的控制端； 二極管元件耦接于該開關(guān)裝置的第二端與該變壓器的第二端之間；以及第十九電阻耦接于該開關(guān)裝置的第一端及該開關(guān)裝置的控制端。
26.根據(jù)權(quán)利要求M所述的驅(qū)動器，其中還包括雙向開關(guān)元件，具有第一端耦接該變壓器的二次側(cè)的第二端、第二端耦接該單向開關(guān)裝置第二端以及控制端耦接該變壓器的二次側(cè)的第一端。
27.根據(jù)權(quán)利要求M所述的驅(qū)動器，其中該驅(qū)動電路的質(zhì)量因素Q大于1。
28.根據(jù)權(quán)利要求M所述的驅(qū)動器，其中該導通脈沖寬度大于等于5/12諧振周期。
29.根據(jù)權(quán)利要求M所述的驅(qū)動器，其中該導通脈沖的輸出阻抗小于該關(guān)閉脈沖的輸出阻抗。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的驅(qū)動器，其中該導通脈沖的輸出阻抗小于等于0.5倍的關(guān)閉脈沖的輸出阻抗。
31.根據(jù)權(quán)利要求M所述的驅(qū)動器，其中該導通脈沖的寬度小于該關(guān)閉脈沖的寬度。
全文摘要
一種驅(qū)動器，包括第一調(diào)制電路，根據(jù)方波信號的上升緣提供導通脈沖以及根據(jù)方波信號的下降緣提供關(guān)閉脈沖；第二調(diào)制電路，根據(jù)耦合的導通脈沖提供第一操作脈沖以及根據(jù)耦合的關(guān)閉脈沖提供第二操作脈沖；開關(guān)裝置，根據(jù)第一操作脈沖關(guān)閉開關(guān)裝置以及根據(jù)第二操作脈沖導通開關(guān)裝置；其中當開關(guān)裝置關(guān)閉時耦合的導通脈沖導通驅(qū)動元件，當開關(guān)裝置導通時驅(qū)動元件的等效柵極電容器通過開關(guān)裝置放電以關(guān)閉驅(qū)動元件；該導通脈沖的寬度小于等于500ns。
文檔編號H02M1/08GK102315757SQ20101021964
公開日2012年1月11日 申請日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者葉奇峰, 應(yīng)建平, 曾劍鴻, 江劍 申請人:臺達電子工業(yè)股份有限公司, 臺達能源技術(shù)(上海)有限公司