[发明专利]一种高位补能型自举电路及其控制方法

说明书

本发明公开了一种高位补能型自举电路及其控制方法，在传统自举电路的基础上增加一路以母线正P为地的隔离电源，当上管自举电容电压降低时，该电源通过电阻、开关管给上管自举电容充电，解决了传统自举电路的突出问题，即使上管持续开通，或者持续高占空比开通，都能保证上管驱动电压稳定，大大拓展了自举电路的适应工况和应用场合。且与隔离电源方案相比，本发明的方案能够减少N‑1路隔离电源，其中N为桥式电路的相数，大大简化电源设计，缩小电源体积，降低电源成本。

技术领域

本发明涉及一种高位补能型自举电路及其控制方法。

背景技术

由于桥式电路的中点电平是浮动的，因此桥式电路中上管驱动需要采用隔离电源，通常的解决方案是每一相上管驱动都需要由隔离电源供电，下管驱动可以合用一路隔离电源，系统总共需要N+1个隔离电源，其中N为桥式电路的相数，如图1所示，这无疑增加了系统中辅助电源的复杂度、体积和成本。

针对隔离电源方案的不足，自举电路应运而生。图2是现有技术传统的自举电路结构，当下管开通时，桥臂中点电平拉低，电容C_L通过自举二极管、限流电阻给电容C_H充电，电容C_H提供上管驱动供电，不再需要上三路隔离电源。该电路的优势是能够大大简化电源设计，缩小电源体积，降低电源成本，相数越多，优势越明显；劣势是只有下管开通，上管驱动供电电容C_H才能得到充电，假如某相上管持续开通，或开通占空比超过一定值持续一段时间，则会造成C_H补充的能量小于消耗的能量，导致驱动供电电压降低，增加管子导通损耗，甚至产生门极驱动电源欠压报警而停机。该问题在某些应用场合尤其突出，如大功率MOSFET工作在20kHz以上时，驱动电源的功耗较大，自举电容容易发生欠压，限制了自举电路的应用。

发明内容

针对隔离电源方案和现有传统自举电路的缺点，本发明提出一种高位补能型自举电路，在传统自举电路的基础上增加一路以母线正P为地的隔离电源，当上管自举电容电压降低时，该电源通过电阻、开关管给上管自举电容充电，解决了传统自举电路的突出问题，即使上管持续开通，或者持续高占空比开通，都能保证上管驱动电压稳定，大大拓展了自举电路的适应工况和应用场合。且与隔离电源方案相比，本发明的方案能够减少（N-1）路隔离电源（其中N为桥式电路的相数），大大简化电源设计，缩小电源体积，降低电源成本。

本发明高位补能型自举电路，其特征是：在自举电路的基础上，增加一路以母线正P为地的隔离电源V_P，隔离电源V_P一路经电容Cp接母线正P，隔离电源V_P另一路经电阻R后连接到各开关S_i （i=1，2，……，N）的一端，开关S_i的另一端分别连接各上管自举电容；其控制方法是：当上管自举电容电压降低时，隔离电源V_P通过电阻R、开关S_i （i=1，2，……，N）给上管自举电容充电。

本发明高位补能型自举电路，所述开关S_i （i=1，2，……，N），与对应相的上管逻辑上共用PWM_iu驱动。

本发明高位补能型自举电路的进一步改进方案是：每一相上管对应设置上管驱动电压比较电路，当某相上管的驱动电压低于门限值时，输出使能信号，使能信号和上管PWM信号做“与”逻辑产生该相的开关信号，控制对应的开关S_i （i=1，2，……，N）。

本发明高位补能型自举电路的进一步改进方案是：复用系统控制的MCU/CPU，根据每一相上管占空比判断，如果某一相上管持续开通t₁时间，或者上管导通占空比超过D₁持续一段时间t₂，则输出使能信号，使能信号和该相上管PWM信号做“与”逻辑产生开关的PWM信号。