諧振轉(zhuǎn)換器的激活電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于激活諧振轉(zhuǎn)換器的功率橋電路的激活電路，包括將借助于CMOS驅(qū)動(dòng)器生成的脈沖控制信號傳送到功率橋電路的感應(yīng)激活變壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]諧振轉(zhuǎn)換器在沒有脈沖寬度調(diào)制控制(PWM)的情況下起作用。功率橋電路總是以全脈沖占空因數(shù)被激活，其中切換頻率確定變壓比以及由此的輸出電壓。
[0003]為了激活在高電壓范圍內(nèi)的功率橋電路，需要感應(yīng)激活變壓器，以便使控制電路與功率電路電流分離。這個(gè)激活變壓器傳送控制信號，以便切換布置在功率橋電路中的斷路器。
[0004]通常借助于所謂的CMOS驅(qū)動(dòng)器來生成控制信號?？刂菩盘栐谶@種情況中是交替的正和負(fù)脈沖的序列，并且在每個(gè)實(shí)例中停滯時(shí)間(dead time)出現(xiàn)在其間。在控制信號的脈沖之間的停滯時(shí)間在零電壓的情況下提供切換(零電壓切換，ZVS)，并保護(hù)斷路器免受同時(shí)接通。否則，將產(chǎn)生短路。
[0005]CMOS驅(qū)動(dòng)器涉及串聯(lián)連接的兩個(gè)M0SFET，其中第一 M0SFET朝著供應(yīng)電壓拉CMOS驅(qū)動(dòng)器輸出，且第二 M0SFET朝著地電位拉CMOS驅(qū)動(dòng)器輸出。
[0006]為了通過激活變壓器激活橋電路，需要兩個(gè)CMOS驅(qū)動(dòng)器。它們的輸出在這樣的情況下通過激活變壓器的初級繞組來連接。激活變壓器包括在次級側(cè)上的鏡面對稱地纏繞的兩個(gè)次級繞組?？稍诖渭壚@組上引出(tap)的脈沖因此同樣是相反的，換句話說，門脈沖是正的，而存在于另一次級繞組上的門脈沖是負(fù)的，并且反之亦然。
[0007]在切換循環(huán)的情況下，CMOS驅(qū)動(dòng)器在第一脈沖期間切換，方式是這樣的即使得電流流過初級繞組。例如，第一 CMOS驅(qū)動(dòng)器的第一 M0SFET將它的輸出切換到供應(yīng)電壓，且第二 CMOS驅(qū)動(dòng)器的第二 M0SFET將它的輸出切換到地電位。在這個(gè)第一脈沖結(jié)束時(shí)，所有M0SFET斷開達(dá)預(yù)定的停滯時(shí)間。然后第一 CMOS驅(qū)動(dòng)器的第二 M0SFET在第二脈沖期間將它的輸出切換到第一地電位，且第二 CMOS驅(qū)動(dòng)器的第一 M0SFET將它的輸出切換到供應(yīng)電壓，使得電流在另一方向上流過初級繞組。
[0008]集成CMOS驅(qū)動(dòng)器在大多數(shù)實(shí)例中被優(yōu)化用于在沒有激活變壓器的情況下直接激活。因此它們并不非常適合于驅(qū)動(dòng)感應(yīng)變壓器。CMOS驅(qū)動(dòng)器的尺寸過大(overdimens1ning)在大多數(shù)實(shí)例中有幫助。然而，這樣的措施然而通常不是經(jīng)濟(jì)的。
[0009]特別是由于停滯時(shí)間而出現(xiàn)問題，在停滯時(shí)間期間，能量從功率橋電路經(jīng)由激活變壓器流回到CMOS驅(qū)動(dòng)器。在CMOS驅(qū)動(dòng)器的不足尺寸的情況下，可能出現(xiàn)斷路器不正確地阻塞以及過高的門殘留電壓由于直立的能量流而存在。
[0010]這個(gè)問題由于泄漏電流和不利的狀態(tài)(例如諸如高溫)而被提出，作為其結(jié)果，這可最終導(dǎo)致功率橋電路的同時(shí)接通，這常常以由于短路而引起的對電路的損壞告終。
[0011]另一問題在于CMOS驅(qū)動(dòng)器電路的高阻抗，因?yàn)閮蓚€(gè)CMOS驅(qū)動(dòng)器串聯(lián)連接。在切換期間振蕩可在這里出現(xiàn)，這消極地影響電磁兼容性(EMC)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的根本目的是明確說明在介紹中提到的類型的激活電路的與現(xiàn)有技術(shù)比較的改進(jìn)。
[0013]根據(jù)本發(fā)明由權(quán)利要求1的特征實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的?？蓮膹膶贆?quán)利要求推斷有利的發(fā)展。
[0014]箝位電路在這里布置在每個(gè)CMOS驅(qū)動(dòng)器的輸出處，所述箝位電路在控制信號的兩個(gè)脈沖之間的停滯時(shí)間期間相對于地電位將激活變壓器的初級繞組箝位。否則在切換激活變壓器電感線圈時(shí)出現(xiàn)的過電壓因此在停滯時(shí)間期間被箝位，且斷路器安全地被斷開。CMOS驅(qū)動(dòng)器也由于較小的損耗而放電。換句話說在半切換周期期間經(jīng)由被指派的箝位電路朝著地電位拉CMOS驅(qū)動(dòng)器的輸出。而且，停滯時(shí)間脈沖對CMOS驅(qū)動(dòng)器開關(guān)不具有影響，但是改為被箝位電路短路。
[0015]發(fā)明的措施允許簡單和節(jié)省成本地集成的CMOS驅(qū)動(dòng)器的使用，作為其結(jié)果，諧振轉(zhuǎn)換器可以更節(jié)約成本地被制造為設(shè)備且具有更小的安裝尺寸。這樣，與常規(guī)激活電路相比，在CMOS模塊和激活變壓器之間的距離較不重要，因?yàn)轶槲浑娐繁恢苯硬贾迷诩せ钭儔浩鞯妮斎胩帯?br>[0016]EMC問題也減輕了，因?yàn)楦哳l振蕩在斷路器被接通和斷開時(shí)減小。
[0017]如果功率橋電路在高電壓范圍中操作，則這個(gè)解決方案是特別有效的，因?yàn)榧磳砼R的短路將接著由于高電壓而更加成問題。
[0018]本發(fā)明的簡單版本規(guī)定，每個(gè)箝位電路包括阻塞元件，其布置在被指派的CMOS驅(qū)動(dòng)器的輸出和激活變壓器的初級繞組的端子之間的連接線中，這個(gè)連接線經(jīng)由切換元件連接到地電位，以及切換元件借助于在傳導(dǎo)狀態(tài)中在阻塞元件上下降的磁通電壓被激活，使得切換元件使用傳導(dǎo)阻塞元件被斷開。這樣提供相應(yīng)的箝位電路的簡單激活，其直接從CMOS驅(qū)動(dòng)器的開關(guān)狀態(tài)導(dǎo)出。
[0019]如果用于限制存在于切換元件上的負(fù)電壓的限制元件與切換元件并行地布置，則其在這里是有利的。在停滯時(shí)間期間，激活變壓器的初級繞組然后在正電壓的情況下經(jīng)由箝位電路的切換元件且在負(fù)電壓的情況下經(jīng)由限制元件連接到地電位。
[0020]如果相應(yīng)的限制元件是肖特基二極管，則其在這里是有利的。
[0021]另一改進(jìn)規(guī)定，平滑元件在每種情況中布置在阻塞元件和指派的CMOS驅(qū)動(dòng)器的輸出之間。干擾振蕩以這種方式衰減。
[0022]這樣的平滑元件在簡單的實(shí)施例中是電阻器。
[0023]在相應(yīng)的箝位電路中用于激活切換元件的阻塞元件有利地被具體實(shí)施為雙二極管。下降的磁通電壓于是在任何情況下足夠高以斷開切換元件。
[0024]如果切換元件是PNP晶體管，則其是進(jìn)一步有利的，PNP晶體管的基極端子和發(fā)射極端子通過阻塞元件彼此連接，且PNP晶體管的集電極端子連接到地電位。由此提供了簡單的電路布置，其最佳地實(shí)現(xiàn)箝位功能。
[0025]本發(fā)明的有利特征規(guī)定，功率橋電路被設(shè)計(jì)為半橋，其借助于兩個(gè)CMOS驅(qū)動(dòng)器被激活。諧振轉(zhuǎn)換器的這個(gè)設(shè)計(jì)對于確定尺寸(dimens1n)是簡單的并適合于在具有最小安裝尺寸同時(shí)的高電壓。
[0026]結(jié)構(gòu)被簡化，因?yàn)槊總€(gè)CMOS驅(qū)動(dòng)器被具體實(shí)施為兩個(gè)M0SFET的集成串聯(lián)電路。由于發(fā)明的解決方案，這樣的集成CMOS驅(qū)動(dòng)器可確定尺寸為相應(yīng)地小，這再次對諧振轉(zhuǎn)換器的安裝尺寸和制造成本具有積極的影響。
【附圖說明】
[0027]下面參考附圖而作為示例來解釋本發(fā)明，其中:
圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的激活電路的初級側(cè)的示意性表示；
圖2示出具有箝位電路的激活電路的初級側(cè)的示意性表示；
圖3示出具有功率半橋的激活電路的次級側(cè)的示意性表示。
【具體實(shí)施方式】
[0028]圖1中所示的已知激活電路的初級側(cè)包括兩個(gè)CMOS驅(qū)動(dòng)器1、2，其輸出3、4通過激活變壓器6的初級繞組5彼此連接。每個(gè)CMOS驅(qū)動(dòng)器1、2包括兩個(gè)M0SFET 7、8，其中第一 M0SFET 7將相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器輸出3、4切換到供應(yīng)電壓9，且第二 M0SFET 8將相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)器輸出3、4切換到