專利名稱：開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，且特別是有關(guān)于一種用以驅(qū)動(dòng)全控型功率開(kāi)關(guān)元件組合的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
在大功率電子裝置(如工業(yè)電腦、服務(wù)器、電力設(shè)備等)的應(yīng)用中，對(duì)產(chǎn)品的可靠性有著非常高的要求。通常用來(lái)衡量可靠性的指標(biāo)是平均故障間隔時(shí)間(mean timebetween failures, MTBF)。電子裝置的平均故障間隔時(shí)間越大,則其可靠性越高。目前的電子設(shè)備的電力供應(yīng)器中，通常采用光纖將控制信號(hào)傳遞到高壓側(cè)，來(lái)對(duì)電力供應(yīng)器中的輸出端高壓側(cè)的功率開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。采用光纖而不用電性連接的傳遞方式，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓模塊的高壓側(cè)與低壓側(cè)之間，以及高壓側(cè)各功率開(kāi)關(guān)元件之間進(jìn)行電性隔離，避免其間的電力雜訊干擾。 然而，相比于系統(tǒng)中其他電子元件，一般來(lái)說(shuō)，光纖收發(fā)器有著非常低的平均故障間隔時(shí)間，因而光纖成為整個(gè)系統(tǒng)可靠性提升的瓶頸。其次，由于每一功率開(kāi)關(guān)元件都需要與低壓側(cè)及同處高壓側(cè)的其他功率開(kāi)關(guān)元件進(jìn)行隔離，所以每個(gè)功率開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳遞都需要一套光纖。因此，采用光纖進(jìn)行隔離的方法，會(huì)大幅增加系統(tǒng)的成本和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。此外，由于光纖傳遞會(huì)給信號(hào)帶來(lái)較長(zhǎng)的延時(shí)時(shí)間，進(jìn)而導(dǎo)致在傳送相同信號(hào)時(shí)的一致性(或同步性)較差。在對(duì)一致性要求較高的情況下，會(huì)影響功率開(kāi)關(guān)元件安全可
靠的工作。采用磁隔離來(lái)代替光纖，進(jìn)行驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳遞，實(shí)現(xiàn)電氣隔離，可以大幅提高系統(tǒng)的可靠性、降低系統(tǒng)成本、簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、減少延時(shí)時(shí)間以及提高信號(hào)的一致性，有效解決了采用光纖隔離所帶來(lái)的主要問(wèn)題。采用磁隔離傳遞串聯(lián)開(kāi)關(guān)單元驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方法，在半控型功率開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)驅(qū)動(dòng)電路中曾有過(guò)應(yīng)用。例如，將低壓側(cè)的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)經(jīng)過(guò)串聯(lián)的變壓器，將具有驅(qū)動(dòng)能力的觸發(fā)脈沖傳遞到高壓側(cè)以驅(qū)動(dòng)串聯(lián)的多個(gè)半控型功率開(kāi)關(guān)元件。較常見(jiàn)的半控型功率開(kāi)關(guān)元件如晶閘管(Silicon Controlled Rectifier, SCR) 由于半控型功率開(kāi)關(guān)元件的特性，晶閘管對(duì)其驅(qū)動(dòng)信號(hào)的要求為(1)只需提供一個(gè)非常窄的脈沖觸發(fā)其導(dǎo)通即可，無(wú)需關(guān)斷信號(hào)，因半控型功率開(kāi)關(guān)元件無(wú)法透過(guò)驅(qū)動(dòng)訊號(hào)進(jìn)行關(guān)斷；以及(2)由于半控型功率開(kāi)關(guān)元件的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)脈寬較窄，可同時(shí)通過(guò)脈沖變壓器傳遞驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及驅(qū)動(dòng)功率。另一方面，全控型功率開(kāi)關(guān)元件對(duì)驅(qū)動(dòng)訊號(hào)的要求，與半控型功率開(kāi)關(guān)元件存在許多差異，例如(1)全控型功率開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)通、關(guān)斷均由驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制；(2)全控型功率開(kāi)關(guān)元件在導(dǎo)通時(shí)需要提供一個(gè)穩(wěn)定的高電壓準(zhǔn)位，在關(guān)斷時(shí)通常需要提供一個(gè)穩(wěn)定的低電壓準(zhǔn)位；以及(3)對(duì)于全控型功率開(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)信號(hào)脈寬會(huì)比半控型功率開(kāi)關(guān)元件(如SCR)采用的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)得寬，因此，在全控型功率開(kāi)關(guān)器件上必須將驅(qū)動(dòng)信號(hào)和驅(qū)動(dòng)功率分開(kāi)傳遞。因此，已知技術(shù)中采用磁隔離傳遞半控型功率開(kāi)關(guān)元件(如SCR)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方法無(wú)法套用于全控型功率開(kāi)關(guān)元件上。

發(fā)明內(nèi)容
為解決已知技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種采用磁隔離方式傳遞全控型功率開(kāi)關(guān)元件組合驅(qū)動(dòng)信號(hào)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，用以為全控型功率開(kāi)關(guān)元件組合提供快速、穩(wěn)定且可靠的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)。本發(fā)明的一方面是在提供一種開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，用以驅(qū)動(dòng)一全控型功率開(kāi)關(guān)組合，該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路包含一第一脈寬調(diào)變單元、一高壓隔離脈沖變壓模塊以及多個(gè)輸出模塊。高壓隔離脈沖變壓模塊包含一磁芯單元、繞設(shè)于該磁芯單元上的一一次側(cè)繞線以及多個(gè)二次側(cè)繞線。該一次側(cè)繞線耦接至該第一脈寬調(diào)變單元。多個(gè)輸出模塊各自包含一第二脈寬調(diào)變單元以及一驅(qū)動(dòng)功率放大單元。該多個(gè)二次側(cè)繞線分別耦接至該多個(gè)輸出模塊的該第 二脈寬調(diào)變單元。該全控型功率開(kāi)關(guān)組合包含多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件，該驅(qū)動(dòng)功率放大單元耦接于該第二脈寬調(diào)變單元與其中一個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件之間。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，該全控型功率開(kāi)關(guān)組合中的該多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件彼此串聯(lián)或耦接于一單相全橋電路中一個(gè)橋臂的上管與另一橋臂的下管，該多個(gè)輸出模塊分別產(chǎn)生相同相位且彼此隔離的多個(gè)驅(qū)動(dòng)輸出訊號(hào)至該多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，一驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)輸入至該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的一輸入端，該第一脈寬調(diào)變單元耦接該輸入端，用以將該驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)轉(zhuǎn)換為一窄脈寬訊號(hào)。于此實(shí)施例中，該驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)為一脈寬調(diào)變型訊號(hào)，該窄脈寬訊號(hào)包含多個(gè)正脈沖以及多個(gè)負(fù)脈沖，該多個(gè)正脈沖分別對(duì)應(yīng)該驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)的多個(gè)上升緣，該多個(gè)負(fù)脈沖分別對(duì)應(yīng)該驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)的多個(gè)下降緣。本發(fā)明的另一方面是在提供一種開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，用以驅(qū)動(dòng)一全控型功率開(kāi)關(guān)組合，該全控型功率開(kāi)關(guān)組合包含多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件，該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路包含一第一脈寬調(diào)變單元、一高壓隔離脈沖變壓模塊以及多個(gè)輸出模塊。高壓隔離脈沖變壓模塊包含多個(gè)磁芯單元、多個(gè)一次側(cè)繞線以及多個(gè)二次側(cè)繞線。每一該多個(gè)磁芯單元上分別繞設(shè)有該多個(gè)一次側(cè)繞線其中的一以及該多個(gè)二次側(cè)繞線其中的一，該多個(gè)一次側(cè)繞線串接后耦接至該第一脈寬調(diào)變單元。多個(gè)輸出模塊各自包含一第二脈寬調(diào)變單元以及一驅(qū)動(dòng)功率放大單元。該多個(gè)二次側(cè)繞線分別耦接至該多個(gè)輸出模塊的該第二脈寬調(diào)變單元。驅(qū)動(dòng)功率放大單元耦接于該第二脈寬調(diào)變單元與其中一個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件之間。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，該全控型功率開(kāi)關(guān)組合中的該多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件彼此串聯(lián)，或耦接于一單相全橋電路中一個(gè)橋臂的上管與另一橋臂的下管，該多個(gè)輸出模塊分別產(chǎn)生相同相位且彼此隔離的多個(gè)驅(qū)動(dòng)輸出訊號(hào)至該多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，一驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)輸入至該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的一輸入端，該第一脈寬調(diào)變單元耦接該輸入端，用以將該驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)轉(zhuǎn)換為一窄脈寬訊號(hào)。于此實(shí)施例中，該驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)為一脈寬調(diào)變型訊號(hào)，該窄脈寬訊號(hào)包含多個(gè)正脈沖以及多個(gè)負(fù)脈沖，該多個(gè)正脈沖分別對(duì)應(yīng)該驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)的多個(gè)上升緣，該多個(gè)負(fù)脈沖分別對(duì)應(yīng)該驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)的多個(gè)下降緣。


圖I繪示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中一種開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的功能方塊圖；圖2繪示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路中各訊號(hào)的波形示意圖；圖3繪示根據(jù)本發(fā)明第一具體實(shí)施例中高壓隔離脈沖變壓模塊與多個(gè)輸出模塊之間的架構(gòu)示意圖；圖4繪示根據(jù)本發(fā)明第二具體實(shí)施例中高壓隔離脈沖變壓模塊與多個(gè)輸出模塊之間的架構(gòu)示意圖；圖5繪示根據(jù)本發(fā)明的第一操作實(shí)例中開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路以及全控型功率開(kāi)關(guān)組合 的不意圖；圖6繪示根據(jù)本發(fā)明的第一操作實(shí)例中開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路以及全控型功率開(kāi)關(guān)組合的不意圖；以及圖7繪示根據(jù)本發(fā)明的第一操作實(shí)例中開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路以及全控型功率開(kāi)關(guān)組合的示意圖。主要組件符號(hào)說(shuō)明本發(fā)明100:開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路120 :第一脈寬調(diào)變單元140, 140a, 140b :高壓隔離脈沖變壓模塊142 :磁芯單元Wl : 一次側(cè)繞線W2 : 二次側(cè)繞線160 :輸出模塊162 :第二脈寬調(diào)變單元164 :驅(qū)動(dòng)功率放大單元200, 200a, 200b, 200c :全控型功率開(kāi)關(guān)組合202 :全控型功率開(kāi)關(guān)元件204 :單相全橋電路220 :驅(qū)動(dòng)級(jí)DRin :驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)NPW1、NPW2 :窄脈寬訊號(hào)DRcon :驅(qū)動(dòng)控制訊號(hào)DRout, DRoutl, DRout2 :驅(qū)動(dòng)輸出訊號(hào)
具體實(shí)施例方式以下將以附圖揭露本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方式，為明確說(shuō)明起見(jiàn)，許多實(shí)務(wù)上的細(xì)節(jié)將在以下敘述中一并說(shuō)明。然而，應(yīng)了解到，這些實(shí)務(wù)上的細(xì)節(jié)不應(yīng)用以限制本發(fā)明。也就是說(shuō)，在本發(fā)明部分實(shí)施方式中，這些實(shí)務(wù)上的細(xì)節(jié)是非必要的。此外，為簡(jiǎn)化附圖起見(jiàn)，一些已知慣用的結(jié)構(gòu)與元件在附圖中將以簡(jiǎn)單示意的方式繪示。
請(qǐng)參閱圖1，其繪示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中一種開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路100的功能方塊圖。如圖I所示，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路100包含第一脈寬調(diào)變單元120、高壓隔離脈沖變壓模塊140以及多個(gè)輸出模塊160。其中，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路100耦接于驅(qū)動(dòng)級(jí)220與全控型功率開(kāi)關(guān)組合200之間，用以將驅(qū)動(dòng)級(jí)220提供的驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)DRin轉(zhuǎn)換為多個(gè)彼此隔離的驅(qū)動(dòng)輸出訊號(hào)DRout，多個(gè)驅(qū)動(dòng)輸出訊號(hào)DRout分別用以控制全控型功率開(kāi)關(guān)組合200中的多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件202。于本揭示文件的實(shí)施例中，全控型功率開(kāi)關(guān)元件202可為絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)。于本發(fā)明中為方便說(shuō)明，僅示意地繪示兩輸出模塊160以及兩全控型功率開(kāi)關(guān)元件202，但本揭示文件并不以兩組為限，實(shí)際應(yīng)用中，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路100可包含η組輸出模塊160對(duì)應(yīng)η個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件202，其中η為2以上的正整數(shù)。

其中，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路100通過(guò)高壓隔離脈沖變壓模塊140在驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)DRin與驅(qū)動(dòng)輸出訊號(hào)DRout之間進(jìn)行磁隔離，避免驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)DRin與驅(qū)動(dòng)輸出訊號(hào)DRout之間相互影響。此外，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路100通過(guò)高壓隔離脈沖變壓模塊140在多個(gè)驅(qū)動(dòng)輸出訊號(hào)DRout彼此間進(jìn)行磁隔離，避免驅(qū)動(dòng)輸出訊號(hào)DRout與其他驅(qū)動(dòng)輸出訊號(hào)DRout之間相互影響。請(qǐng)一并參閱圖2，其繪示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例中開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路100中各訊號(hào)的波形示意圖。于圖2的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)級(jí)220提供驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)DRin輸入至開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路100的輸入端，第一脈寬調(diào)變單元120耦接至開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路100的輸入端。于此實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)DRin為脈寬調(diào)變型(pulse-width modulation, PWM)訊號(hào),第一脈寬調(diào)變單元120脈寬調(diào)變型的將驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)DRin轉(zhuǎn)換成窄脈寬訊號(hào)NPWl，其中窄脈寬訊號(hào)NPWl包含多個(gè)正脈沖(如圖2中的正脈沖Pl，P3)以及多個(gè)負(fù)脈沖(如圖2中的負(fù)脈沖P2，P4)，該多個(gè)正脈沖(P1，P3)分別對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)DRin的多個(gè)上升緣(rising edge),該多個(gè)負(fù)脈沖(P2，P4)分別對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)DRin的多個(gè)下降緣(falling edge)，如圖2所示。第一脈寬調(diào)變單元120轉(zhuǎn)換完成的窄脈寬訊號(hào)NPWl傳送至高壓隔離脈沖變壓模塊140的一次側(cè)(primary side)。高壓隔離脈沖變壓模塊140以磁感應(yīng)方式在二次側(cè)形成多個(gè)窄脈寬訊號(hào)NPW2，并分別輸出至多個(gè)輸出模塊160，借此實(shí)現(xiàn)在一次側(cè)(于部份實(shí)施例中可為低壓側(cè))與二次側(cè)(于部份實(shí)施例中可為高壓側(cè))之間的磁隔離效果。多個(gè)窄脈寬訊號(hào)NPW2分別傳送至各輸出模塊160中的第二脈寬調(diào)變單元162，第二脈寬調(diào)變單元162用以將其轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)變型(PWM)的驅(qū)動(dòng)控制訊號(hào)DRcon。各輸出模塊160中的驅(qū)動(dòng)功率放大單元164隨后對(duì)驅(qū)動(dòng)控制訊號(hào)DRcon進(jìn)行功率放大，并各自產(chǎn)生具有正、負(fù)驅(qū)動(dòng)電位的驅(qū)動(dòng)輸出訊號(hào)DRout并傳送到全控型功率開(kāi)關(guān)組合200其中一個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件202。請(qǐng)一并參閱圖3，其繪示根據(jù)本揭示文件第一具體實(shí)施例中高壓隔離脈沖變壓模塊140a與多個(gè)輸出模塊160之間的架構(gòu)示意圖。如圖3所示，于第一具體實(shí)施例中高壓隔離脈沖變壓模塊140a(對(duì)應(yīng)圖I與圖2中的高壓隔離脈沖變壓模塊140)包含一磁芯單元142、一次側(cè)繞線Wl以及多個(gè)二次側(cè)繞線W2，其中一次側(cè)繞線Wl繞設(shè)于磁芯單元142上并耦接至第一脈寬調(diào)變單元120。多個(gè)二次側(cè)繞線W2皆繞設(shè)于磁芯單元142上并分別耦接至各個(gè)輸出模塊160的第二脈寬調(diào)變單元162。
如此一來(lái)，如圖I、圖2以及圖3所示，高壓隔離脈沖變壓模塊140a便可將一次側(cè)的窄脈寬訊號(hào)NPWl以磁感應(yīng)方式在二次側(cè)形成多個(gè)窄脈寬訊號(hào)NPW2，并分別輸出至多個(gè)輸出模塊160。借此，可在窄脈寬訊號(hào)NPWl與各窄脈寬訊號(hào)NPW2之間形成磁隔離，并且可在多個(gè)窄脈寬訊號(hào)NPW2彼此間形成磁隔離。隨后，多個(gè)窄脈寬訊號(hào)NPW2分別由各輸出模塊160中的第二脈寬調(diào)變單元162用以將其轉(zhuǎn)換為脈寬調(diào)變型的驅(qū)動(dòng)控制訊號(hào)DRcon，并經(jīng)驅(qū)動(dòng)功率放大單元164的功率放大形成具有正、負(fù)驅(qū)動(dòng)電位的驅(qū)動(dòng)輸出訊號(hào)DRout并傳送到全控型功率開(kāi)關(guān)元件202。請(qǐng)一并參閱圖4，其繪示根據(jù)本發(fā)明第二具體實(shí)施例中高壓隔離脈沖變壓模塊140b (對(duì)應(yīng)圖I與圖2中的高壓隔離脈沖變壓模塊140)與多個(gè)輸出模塊160之間的架構(gòu)示意圖。如圖4所示，于第二具體實(shí)施例中高壓隔離脈沖變壓模塊140b包含多個(gè)磁芯單元142、多個(gè)一次側(cè)繞線Wl以及多個(gè)二次側(cè)繞線W2，每一磁芯單元142上分別繞設(shè)有其中一條一次側(cè)繞線Wl以及其中一條二次側(cè)繞線W2。上述多條一次側(cè)繞線Wl串接后耦接至該第一脈寬調(diào)變單元120，如圖4的實(shí)施例中，多條一次側(cè)繞線Wl彼此串聯(lián)并耦接至第一脈寬調(diào)變單元120。多個(gè)輸出模塊160各自包含第二脈寬調(diào)變單元162以及驅(qū)動(dòng)功率放大單元164。 上述多個(gè)二次側(cè)繞線W2分別耦接至該多個(gè)輸出模塊160的第二脈寬調(diào)變單元162。驅(qū)動(dòng)功率放大單元164則耦接于第二脈寬調(diào)變單元162與其中一個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件202之間。如此一來(lái)，高壓隔離脈沖變壓模塊140b便可將一次側(cè)的窄脈寬訊號(hào)NPWl以磁感應(yīng)方式在二次側(cè)形成多個(gè)窄脈寬訊號(hào)NPW2，并分別輸出至多個(gè)輸出模塊160。借此，可在窄脈寬訊號(hào)NPWl與各窄脈寬訊號(hào)NPW2之間形成磁隔離，并且可在多個(gè)窄脈寬訊號(hào)NPW2彼此間形成磁隔離。綜上所述，第一具體實(shí)施例與第二具體實(shí)施例分別揭露透過(guò)單一磁芯單元以一對(duì)多方式對(duì)應(yīng)多輸出模組的驅(qū)動(dòng)I禹接架構(gòu)，以及，透過(guò)多磁芯單兀以一對(duì)一方式對(duì)應(yīng)多輸出模組的驅(qū)動(dòng)耦接架構(gòu)。以下以多個(gè)操作實(shí)例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明驅(qū)動(dòng)一全控型功率開(kāi)關(guān)組合的運(yùn)作。請(qǐng)參閱圖5，其繪示根據(jù)本發(fā)明的第一操作實(shí)例中開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路100以及全控型功率開(kāi)關(guān)組合200a (對(duì)應(yīng)先前實(shí)施例中的全控型功率開(kāi)關(guān)組合200)的示意圖。如圖5所示的第一操作實(shí)例中，全控型功率開(kāi)關(guān)組合200a包含彼此串聯(lián)的多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件202,其可分別為絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate BipolarTransistor, IGBT)。該多個(gè)輸出模塊160分別產(chǎn)生相同相位且彼此隔離的多個(gè)驅(qū)動(dòng)輸出訊號(hào)DRoutl及DRout2至上述多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件202。請(qǐng)一并參閱圖3與圖4，于圖5的第一操作實(shí)施例中，各個(gè)輸出模塊160的第二脈寬調(diào)變單元162可耦接至二次側(cè)繞線W2 ( 二次側(cè)繞線W2采用相同的繞線方向)，借此，可形成相同相位的驅(qū)動(dòng)輸出訊號(hào)DRoutl及DRout2。接著，請(qǐng)參閱圖6，其繪示根據(jù)本發(fā)明的第二操作實(shí)例中開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路100以及全控型功率開(kāi)關(guān)組合200b (對(duì)應(yīng)先前實(shí)施例中的全控型功率開(kāi)關(guān)組合200)的示意圖。如圖6所示的第二操作實(shí)例中，全控型功率開(kāi)關(guān)組合200a包含耦接于單相全橋電路204中相對(duì)兩側(cè)(分別為單相全橋電路中一個(gè)橋臂的上管與另一橋臂的下管)的多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件202,其可分別為絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate BipolarTransistor, IGBT)。該多個(gè)輸出模塊160分別產(chǎn)生相同相位且彼此隔離的多個(gè)驅(qū)動(dòng)輸出訊號(hào)DRoutl及DRout2，傳送至單相兩電平的單相全橋電路204中對(duì)管全控型功率開(kāi)關(guān)元件202(如圖6所示)。相似于第一操作實(shí)例，各個(gè)輸出模塊160的第二脈寬調(diào)變單元162可耦接至二次側(cè)繞線W2的同名端(且二次側(cè)繞線W2可采相同的繞線方向)。請(qǐng)參閱圖7，其繪示根據(jù)本發(fā)明的第三操作實(shí)例中開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路100以及全控型功率開(kāi)關(guān)組合200c (對(duì)應(yīng)先前實(shí)施例中的全控型功率開(kāi)關(guān)組合200)的示意圖。
如圖7所示的第三操作實(shí)例中，全控型功率開(kāi)關(guān)組合200c包含兩電平橋臂電路的兩橋臂上的(上、下兩管)全控型功率開(kāi)關(guān)元件202，其可分別為絕緣柵雙極電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)。綜上所述，本發(fā)明提出了一種采用磁隔離方式傳遞全控型功率開(kāi)關(guān)元件組合驅(qū)動(dòng)信號(hào)的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，用以為全控型功率開(kāi)關(guān)元件組合提供快速、穩(wěn)定且可靠的驅(qū)動(dòng)訊號(hào)。雖然本發(fā)明已以實(shí)施方式揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，用以驅(qū)動(dòng)一全控型功率開(kāi)關(guān)組合，該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路包含 一第一脈寬調(diào)變單兀； 一高壓隔離脈沖變壓模塊，其包含一磁芯單元、繞設(shè)于該磁芯單元上的一一次側(cè)繞線以及多個(gè)二次側(cè)繞線，其中該一次側(cè)繞線耦接至該第一脈寬調(diào)變單元；以及 多個(gè)輸出模塊，各自包含 一第二脈寬調(diào)變單元，該多個(gè)二次側(cè)繞線分別耦接至該多個(gè)輸出模塊的該第二脈寬調(diào)變單元；以及 一驅(qū)動(dòng)功率放大單元，該全控型功率開(kāi)關(guān)組合包含多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件，該驅(qū)動(dòng)功率放大單元耦接于該第二脈寬調(diào)變單元與其中一個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，該全控型功率開(kāi)關(guān)組合中的該多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件彼此串聯(lián)，或耦接于一單相全橋電路中一個(gè)橋臂的上管與另一橋臂的下管，該多個(gè)輸出模塊分別產(chǎn)生相同相位且彼此隔離的多個(gè)驅(qū)動(dòng)輸出訊號(hào)至該多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，一驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)輸入至該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的一輸入端，該第一脈寬調(diào)變單元耦接該輸入端，用以將該驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)轉(zhuǎn)換為一窄脈寬訊號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)為一脈寬調(diào)變型訊號(hào)，該窄脈寬訊號(hào)包含多個(gè)正脈沖以及多個(gè)負(fù)脈沖，該多個(gè)正脈沖分別對(duì)應(yīng)該驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)的多個(gè)上升緣，該多個(gè)負(fù)脈沖分別對(duì)應(yīng)該驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)的多個(gè)下降緣。
5.一種開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，用以驅(qū)動(dòng)一全控型功率開(kāi)關(guān)組合，該全控型功率開(kāi)關(guān)組合包含多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件，該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路包含 一第一脈寬調(diào)變單兀； 一高壓隔離脈沖變壓模塊，其包含多個(gè)磁芯單元、多個(gè)一次側(cè)繞線以及多個(gè)二次側(cè)繞線，每一該多個(gè)磁芯單元上分別繞設(shè)有該多個(gè)一次側(cè)繞線其中之一以及該多個(gè)二次側(cè)繞線其中之一，該多個(gè)一次側(cè)繞線均耦接至該第一脈寬調(diào)變單元；以及 多個(gè)輸出模塊，各自包含 一第二脈寬調(diào)變單元，該多個(gè)二次側(cè)繞線分別耦接至該多個(gè)輸出模塊的該第二脈寬調(diào)變單元；以及 一驅(qū)動(dòng)功率放大單元，耦接于該第二脈寬調(diào)變單元與其中一個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，該全控型功率開(kāi)關(guān)組合中的該多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件彼此串聯(lián)或耦接于一單相全橋電路中一個(gè)橋臂的上管與另一橋臂的下管，該多個(gè)輸出模塊分別產(chǎn)生相同相位且彼此隔離的多個(gè)驅(qū)動(dòng)輸出訊號(hào)至該多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，一驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)輸入至該開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的一輸入端，該第一脈寬調(diào)變單元耦接該輸入端，用以將該驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)轉(zhuǎn)換為一窄脈寬訊號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)為一脈寬調(diào)變型訊 號(hào)，該窄脈寬訊號(hào)包含多個(gè)正脈沖以及多個(gè)負(fù)脈沖，該多個(gè)正脈沖分別對(duì)應(yīng)該驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)的多個(gè)上升緣，該多個(gè)負(fù)脈沖分別對(duì)應(yīng)該驅(qū)動(dòng)輸入訊號(hào)的多個(gè)下降緣。
全文摘要
一種開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，用以驅(qū)動(dòng)一全控型功率開(kāi)關(guān)組合，開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路包含第一脈寬調(diào)變單元、高壓隔離脈沖變壓模塊以及多個(gè)輸出模塊。高壓隔離脈沖變壓模塊包含一磁芯單元以一對(duì)多方式連接到多個(gè)輸出模塊，或是包含多個(gè)磁芯單元以一對(duì)一方式連接到多個(gè)輸出模塊。多個(gè)輸出模塊各自包含第二脈寬調(diào)變單元以及驅(qū)動(dòng)功率放大單元。該全控型功率開(kāi)關(guān)組合包含多個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件，該驅(qū)動(dòng)功率放大單元耦接于該第二脈寬調(diào)變單元與其中一個(gè)全控型功率開(kāi)關(guān)元件之間。
文檔編號(hào)H02M1/08GK102801286SQ20121029746
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者甘鴻堅(jiān), 付煒亮, 王明, 應(yīng)建平 申請(qǐng)人:臺(tái)達(dá)電子工業(yè)股份有限公司