本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，更具體地，涉及一種信號(hào)功率復(fù)合隔離傳輸?shù)尿?qū)動(dòng)電路。

背景技術(shù)：

1、功率器件耐壓水平的提升顯著改善了中高壓變換器系統(tǒng)的尺寸、效率和成本，促進(jìn)了固態(tài)變壓器、中壓驅(qū)動(dòng)和中壓變流器等的中高壓應(yīng)用市場(chǎng)快速發(fā)展。但這些發(fā)展給變換器設(shè)計(jì)帶來(lái)了一些具體的挑戰(zhàn)，其中隔離柵極驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)是一個(gè)主要問(wèn)題。常規(guī)隔離柵極驅(qū)動(dòng)采用數(shù)字隔離器傳輸驅(qū)動(dòng)信號(hào)，但工作電壓等級(jí)不高于1.7kv。3.3kv及以上電壓，需要采用光纖或光耦傳輸隔離信號(hào)，但成本高、體積大、對(duì)高溫敏感(-40℃～85℃)，難以集成。驅(qū)動(dòng)信號(hào)和功率的復(fù)合傳輸將形成集成度更高的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，并也將促使隔離柵極驅(qū)動(dòng)集成到芯片和功率器件模塊封裝，提高可靠性和優(yōu)化開關(guān)特性。

2、現(xiàn)有單隔離通道復(fù)合傳輸方法中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)直接作為驅(qū)動(dòng)功率的控制信號(hào)，或經(jīng)高頻載波調(diào)制后作為驅(qū)動(dòng)功率的控制信號(hào)，形成帶有信號(hào)特征信息的功率流。但驅(qū)動(dòng)信號(hào)與功率共用同一路調(diào)制方式，功率開關(guān)頻率即信號(hào)載波頻率，調(diào)制自由度低，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳輸速率低、頻率和占空比范圍小，也影響驅(qū)動(dòng)功率傳輸效率、輸出穩(wěn)壓以及功率密度等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)相關(guān)技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種信號(hào)功率復(fù)合隔離傳輸?shù)尿?qū)動(dòng)電路，旨在解決驅(qū)動(dòng)信號(hào)與功率共用同一路調(diào)制，調(diào)制自由度低，傳輸效率低的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種信號(hào)功率復(fù)合隔離傳輸?shù)尿?qū)動(dòng)電路，包括主傳輸電路和與之連接的正向時(shí)隙分配電路、反向時(shí)隙分配電路、正向信號(hào)電路、反向信號(hào)電路；

3、所述主傳輸電路的輸入端連接主控單元，輸出端連接功率器件；

4、所述正向時(shí)隙分配電路與所述正向信號(hào)電路和主控單元連接，所述正向信號(hào)電路用于將主控單元輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并對(duì)反向信號(hào)電路調(diào)制的故障信號(hào)和反饋信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；所述正向時(shí)隙分配電路用于檢測(cè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，存在驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，控制所述主傳輸電路將調(diào)制后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)從原邊隔離傳輸至副邊；所述主控單元用于根據(jù)解調(diào)后的故障信號(hào)進(jìn)行預(yù)警，所述主傳輸電路用于根據(jù)解調(diào)后的反饋信號(hào)調(diào)節(jié)所述主傳輸電路運(yùn)行狀態(tài)；

5、所述反向時(shí)隙分配電路與所述反向信號(hào)電路和功率器件連接，所述反向信號(hào)電路用于將所述功率器件產(chǎn)生的故障信號(hào)和主傳輸電路產(chǎn)生的反饋信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，并對(duì)經(jīng)主傳輸電路傳輸?shù)尿?qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)；所述主傳輸電路還用于根據(jù)解調(diào)后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出驅(qū)動(dòng)電壓控制所述功率器件的開通與關(guān)斷；所述反向時(shí)隙分配電路用于檢測(cè)反饋信號(hào)、故障信號(hào)和驅(qū)動(dòng)信號(hào)，存在反饋信號(hào)和故障信號(hào)，且不存在驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，控制所述主傳輸電路將調(diào)制后的反饋信號(hào)和故障信號(hào)從副邊隔離傳輸至原邊；

6、所述主傳輸電路還用于在無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)、反饋信號(hào)和故障信號(hào)時(shí)，將主控單元的輸入功率從原邊傳輸至副邊。

7、可選的，所述反向信號(hào)電路還用于將解調(diào)得到的復(fù)原的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，所述主傳輸電路還用于將調(diào)制后的復(fù)原的驅(qū)動(dòng)信號(hào)從副邊隔離傳輸至原邊；

8、所述正向信號(hào)電路還用于對(duì)調(diào)制的復(fù)原的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，并將其與驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)比，若不同，則再次調(diào)制和傳輸驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

9、可選的，所述主傳輸電路包括dc-dc電路、分壓電路和輸出電路；

10、所述dc-dc電路用于驅(qū)動(dòng)功率和雙向信號(hào)的傳輸通道；

11、所述分壓電路用于產(chǎn)生源極參考電位，以使功率器件負(fù)壓驅(qū)動(dòng)；

12、所述輸出電路用于實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大，提供電流驅(qū)動(dòng)功率器件。

13、可選的，所述dc-dc電路為llc電路，包括：第一mos管q1、第二mos管q2、第一電感l(wèi)1、第一電容c1、變壓器tf和第三二極管d3、第四二極管d4、第五二極管d5、第六二極管d6、第二電容c2；

14、輸入電壓vin輸入至第一mos管q1的漏極，第一mos管q1的源極與第二mos管q2的漏極和第一電感l(wèi)1的一端連接，記為第一連接點(diǎn)；

15、第二mos管q2的源極接地并和第一電容c1的一端連接，第一電容c1的另一端和變壓器tf原邊繞組的一端連接，變壓器tf原邊繞組的另一端與第一電感l(wèi)1的另一端連接，變壓器tf副邊繞組的兩端分別連接在第三二極管d3、第四二極管d4、第五二極管d5和第六二極管d6組成的全橋整流電路的輸入端，記為第二連接點(diǎn)和第三連接點(diǎn)；全橋整流電路輸出端連接到第二電容c2的兩端，記為第四連接點(diǎn)和第五連接點(diǎn)。

16、可選的，所述分壓電路包括第二電阻r2和穩(wěn)壓二極管z；

17、所述第二電阻r2和穩(wěn)壓二極管z串聯(lián)后并聯(lián)在第二電容c2的兩端。

18、可選的，所述輸出電路包括：第六mos管q6、第七mos管q7；

19、所述連接點(diǎn)與第六mos管q6的漏極連接，第六mos管q6的源極與第七mos管q7的源極連接，連接點(diǎn)為驅(qū)動(dòng)輸出端；

20、所述第六mos管q6和第七mos管q7的柵極短接，連接點(diǎn)與反向信號(hào)電路連接。

21、可選的，所述正向時(shí)隙分配電路，包括：第一mos管q1、第二mos管q2、第三mos管q3和第一電阻r1；

22、所述第一mos管q1、第二mos管q2與llc電路共用，所述第三mos管q3的源極接地，漏極與第一電阻r1的一端連接，第一電阻r1的另一端與第一電容c1連接，連接至變壓器tf原邊繞組的一端。

23、可選的，反向時(shí)隙分配電路，包括：第四mos管q4、第五mos管q5、第一二極管d1和第二二極管d2；

24、所述第四mos管q4的源極接至驅(qū)動(dòng)輸出端，漏極與第一二極管d1的陽(yáng)極連接，第一二極管d1的陰極與變壓器tf副邊繞組的一端連接；

25、所述第五mos管q5的源極接至第五連接點(diǎn)，漏極與第二二極管d2的陰極連接，第二二極管d2的陽(yáng)極與變壓器tf副邊繞組的另一端連接。

26、通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得以下有益效果：

27、1、本發(fā)明提供了一種信號(hào)功率復(fù)合隔離傳輸?shù)尿?qū)動(dòng)電路，通過(guò)單隔離通道同時(shí)傳輸驅(qū)動(dòng)信號(hào)和驅(qū)動(dòng)功率，通過(guò)時(shí)隙分配電路根據(jù)是否存在信號(hào)在不同時(shí)隙切換主傳輸電路對(duì)信號(hào)或功率的傳輸，在不同時(shí)隙采用獨(dú)立支路分別傳輸信號(hào)流和功率流，使得驅(qū)動(dòng)信號(hào)和驅(qū)動(dòng)功率控制信號(hào)在時(shí)間上相互獨(dú)立，信號(hào)傳輸占用的時(shí)隙遠(yuǎn)小于功率傳輸時(shí)隙，從而構(gòu)建解耦傳輸架構(gòu)，可分別靈活設(shè)計(jì)電路以滿足信號(hào)和功率傳輸要求，解決了驅(qū)動(dòng)信號(hào)與功率共用同一路調(diào)制，調(diào)制自由度低，傳輸效率低的問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高保真以及驅(qū)動(dòng)功率的高效傳輸。相比于傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，不需要額外的隔離電源模塊或信號(hào)隔離單元，無(wú)需數(shù)字處理器和專用芯片，元器件數(shù)量少，成本低、體積小。

28、2、本發(fā)明提供了一種信號(hào)功率復(fù)合隔離傳輸?shù)尿?qū)動(dòng)電路，分別設(shè)計(jì)正向信號(hào)電路、正向時(shí)隙分配電路、反向信號(hào)電路和反向時(shí)隙分配電路，解決實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功率側(cè)狀態(tài)的信號(hào)需要單獨(dú)傳輸?shù)膯?wèn)題，實(shí)現(xiàn)支持了反向信號(hào)傳輸功能，包括器件故障信號(hào)(器件過(guò)流、過(guò)壓和過(guò)熱信號(hào))、復(fù)原的驅(qū)動(dòng)信號(hào)和驅(qū)動(dòng)電源反饋信號(hào)(電源輸出電壓或電流信息)，保證驅(qū)動(dòng)和器件的高效可靠運(yùn)行。

29、3、本發(fā)明提供了一種信號(hào)功率復(fù)合隔離傳輸?shù)尿?qū)動(dòng)電路，時(shí)隙分配電路通過(guò)最大化復(fù)用主傳輸電路的開關(guān)器件，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)與功率狀態(tài)的快速切換，額外器件數(shù)量和體積少，無(wú)需浮地驅(qū)動(dòng)，且控制電路簡(jiǎn)潔高效，顯著提升了系統(tǒng)集成度和成本效益。