申请/专利权人：东南大学;东南大学—无锡集成电路技术研究所

申请日：2022-03-09

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN114598158B

主分类号：H02M3/335

分类号：H02M3/335;H02M1/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2022.06.24#实质审查的生效;2022.06.07#公开

摘要：本发明公开了一种具有前沿自适应调节的PWM驱动电路，包括驱动电路，功率级和PWM信号发生器，变压器驱动LLC桥式拓扑的大功率晶体管，结构在保证PWM信号后沿位置不变的情况下，通过对驱动电路关键节点电压信号进行采样，并采用延时补偿电路消除环路延时带来的误差来自适应调节PWM信号有效前沿位置，从而实现了死区时间自适应可调的定频PWM控制。

主权项：1.一种具有前沿自适应调节的PWM驱动电路，其特征在于，包括：驱动电路（1）、功率级（2）和PWM信号发生器（3）；驱动电路（1）用于驱动功率级（2），PWM信号发生器（3）用于产生所述驱动电路（1）的控制信号；所述驱动电路（1）包括驱动变压器，受控开关、驱动电压VDR和谐振电容C；所述驱动电压VDR由外部系统提供；所述驱动变压器用于传输驱动信号，所述驱动变压器包括原边线圈和副边线圈；所述原边线圈包括第一原边线圈P1、第二原边线圈P2、第三原边线圈P3；所述副边线圈包括第一副边线圈S1、第二副边线圈S2、第三副边线圈S3；所述功率级包括第一晶体管Q1和第二晶体管Q2；所述副边线圈感应原边线圈上的驱动电压VDR，并驱动功率级（2）的第一晶体管Q1和第二晶体管Q2；所述受控开关在原边线圈驱动信号变为低电平时，将原边线圈电位钳位在驱动电压VDR或地，所述受控开关包括第一受控开关M1，第二受控开关M2，第三受控开关M3和第四受控开关M4；第一受控开关M1和第四受控开关M4的一端与驱动电压VDR相连，第一受控开关M1和第四受控开关M4的另一端分别与第一原边线圈P1和第三原边线圈P3相连；第二受控开关M2和第三受控开关M3一端分别连接第二原边线圈P2的两端，第二受控开关M2和第三受控开关M3另一端连接地；所述谐振电容C的两端分别连接第一受控开关M1和第四受控开关M4的另一端；所述PWM信号发生器（3）包括张弛振荡器（31），分频及初始脉宽调节电路（32）和前沿自适应脉宽调节电路（33）；所述张弛振荡器（31）产生第一信号A，所述张弛振荡器（31）包括第一电流源I1、第二电容C2、第一比较器CMP1、延时单元、第五受控开关管M5、第六受控开关管M6和参考电压Vref；所述第一电流源I1通过第五受控开关管M5对第二电容C2进行充电；所述第一比较器CMP1的同相输入端传输第二电容C2上的充电电压，反相输入端接参考电压Vref；所述第六受控开关管M6对第二电容C2电压进行复位；所述第一比较器CMP1的输出经过延时单元延时后产生第一信号A，该信号控制第五受控开关管M5和第六受控开关管M6的导通和关断；所述分频及初始脉宽调节电路（32）用于调节第一信号A的频率以及占空比，所述分频及初始脉宽调节电路（32）包括T触发器、第一或门OR1、第二或门OR2；所述T触发器的输入连接张弛振荡器（31）的输出端，T触发器的输出端Q连接第一或门OR1的输入端，T触发器的输出端Qn连接第二或门OR2的输入端；所述第一或门OR1和第二OR2的另一个输入端连接张弛振荡器（31）的输出端；所述前沿自适应脉宽调节电路（33）用于调节PWM控制信号的有效前沿位置从而控制死区时间，所述前沿自适应脉宽调节电路（33）包括参考电压调节电路（331）和调节脉宽产生电路（332）；所述参考电压调节电路（331）包括分压电路、第一采样保持电路TH1、第二采样保持电路TH2、第一积分器PI1和第二积分器PI2、参考电压Vref、第一节点电压VA和第二节点电压VD；所述分压电路包括第一电阻Res1、第二电阻Res2、第三电阻Res3、第四电阻Res4；第二电阻Res2的两端分别连接第一电阻Res1的一端和地，第一电阻Res1的另一端连接第一受控开关M1与第一原边线圈P1的连接点第一节点电压VA，第四电阻Res4的两端分别连接第三电阻Res3的一端和地，第三电阻Res3的另一端连接第四受控开关M4与第三原边线圈P3的连接点第二节点电压VD；所述第一采样保持电路TH1的两端分别连接第一电阻Res1、第二电阻Res2的连接点和第一积分器PI1的输入端，第二采样保持电路TH2的两端分别连接第三电阻Res3、第四电阻Res4的连接点和第二积分器PI2的输入端；所述第一积分器PI1和第二积分器PI2用于产生调整后的新的第一参考电压Vrefnew1和新的第二参考电压Vrefnew2；所述调节脉宽产生电路（332）包括第二比较器CMP2、第三比较器CMP3、第一边沿检测器ED1、第二边沿检测器ED2、第三边沿检测器ED3、第一与门AND1、第二与门AND2、第三与门AND3、第四与门AND4和第一触发器RS1、第二触发器RS2，第二比较器CMP2的同相和反相输入端分别连接第一采样保持电路TH1的输入端和第一积分器PI1的输出端，第三比较器CMP3的同相输入端连接第二采样保持电路TH2的输入端，第三比较器CMP3的反相输入端连接第二积分器PI2的输出端，第一边沿检测器ED1的两端分别连接第二比较器CMP2的输出端和第一与门AND1的输入端，第二边沿检测器ED2的两端分别连接第三比较器CMP3的输出端和第二与门AND2的输入端，第一与门AND1的另两个输入端分别连接振荡器的输出端和T触发器的Qn端，第二与门AND2的另两个输入端分别连接张弛振荡器31的输出端和T触发器的Q端，第一与门AND1的输出端连接第一触发器RS1的复位端，第二与门AND2的输出端连接第二触发器RS2的复位端，第一触发器RS1和第二触发器RS2的置位端连接第三边沿检测器ED3的输出端，第三边沿检测器ED3的输入端连接振荡器的输出端，第三与门AND3的输入端分别连接第一触发器RS1的Q端和第一与门OR1的输出端，第四与门AND4的输入端分别连接第二触发器RS2的Q端和第二或门OR2的输出端，第三与门AND3的输出端第一控制信号PWM1连接第一受控开关M1的栅端，第四与门AND4的输出端第二控制信号PWM2连接受控开关M4的栅端。

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