[发明专利]一种基于Buck-Boost变换器的IR2110驱动电路及其方法

说明书

本发明公开了一种基于Buck‑Boost变换器的IR2110驱动电路及其方法，该驱动方法包括：提供延时高电平信号；将Buck‑Boost变换器高边开关管的PWM驱动信号与该延时高电平信号相与；将相与后的输出信号作为IR2110非自举驱动电路的逻辑高边输入信号。本发明提出的基于Buck‑Boost变换器的IR2110驱动电路及其方法，通过给高边开关管的PWM驱动信号引入一个延迟时间为T_delay的时延，使得那些原本在变换器上电后高电平持续时间超过T_delay的高边开关管的PWM驱动信号可以在变换器上电T_delay时间后出现一个上升沿，以实现IR2110对高边开关管的正常驱动。本发明提出的驱动电路及驱动方法，可以保证变换器正常启动且在任意时刻、任意工作模式之间自由切换。

技术领域

本发明涉及卫星电源系统功率管理技术领域，具体涉及一种基于Buck-Boost变换器的IR2110驱动电路及其方法。

背景技术

作为卫星的核心组成部分，电源系统主要任务是为整星提供高品质、高可靠的连续电源，满足全机动力负载的功率需求。

随着航天技术的不断发展，人们对空间电源系统的要求进一步提高，卫星电源系统不仅需要实现大功率输出，而且为了提高系统稳定性和能源效率，对功率变换器的拓扑结构及其控制策略提出了更高的要求。

由于卫星在运行过程中受光照强度影响，太阳帆板的工作电压随环境温度改变而发生较大的变化，故需要同时兼有降压(Buck)、直通与升压(Boost)调节方式的Buck-Boost变换器(图1)，以便于实现宽输入电压范围的功率转换。该Buck-Boost变换器包括电源、电容(C_in，C_o)、二极管(D₁，D₂)、开关管(Q_buck,Q_boost)、同步管Q_syn、电感L及电阻R_L，具体连接关系参见图1所示。

图1中，U_in为输入电压，U_o为输出电压，I_in为输入电流，I_o为输出电流。记ΔU为正常数，U_{o_ref}为参考输出电压。则Buck-Boost变换器在三种工作模式下各个开关管的开关状态分别如下：

(1)降压模式(U_in-U_{o_ref}ΔU)：开关管Q_buck处于调制状态，开关管Q_boost处于常断状态，同步管Q_syn处于常通状态；

(2)直通模式(|U_in-U_{o_ref}|≤ΔU)：开关管Q_buck处于常通状态，开关管Q_boost处于常断状态，同步管Q_syn处于常通状态；

(3)升压模式(U_{o_ref}-U_inΔU)：开关管Q_buck处于常通状态，开关管Q_boost处于调制状态，同步管Q_syn处于常断状态。

当变换器工作在直通模式或升压模式时，Q_buck的驱动信号占空比为1，采用传统的变压器隔离驱动方式无法实现，因此选用双通道、栅极驱动的IR2110非自举驱动电路对变换器的开关管进行驱动。变换器的开关管Q_boost的源极与控制地直接连接，称这种连接方式的开关管为低边开关管，可以通过IR2110的低端侧对其进行驱动。而变换器的开关管Q_buck与同步管Q_syn的源极均不与控制地直接连接，称这种连接方式的开关管为高边开关管，需要通过IR2110的高端侧才能对其进行驱动。