橋式開關控制電路及其操作方法技術

本發明專利技術公開了一種橋式開關控制電路及其操作方法，控制至少一互補式開關對，包含下列步驟。首先，提供一第一驅動信號、一第二驅動信號、一第一閂鎖信號以及一第二閂鎖信號，其中該第一驅動信號與該第二驅動信號分別驅動該至少一互補式開關對。然后，判斷該第一驅動信號是否為正緣觸發。若該第一驅動信號為正緣觸發，則控制該第一閂鎖信號為高電平，同時控制該第二閂鎖信號為低電平。然后，判斷該第二驅動信號是否為正緣觸發。若該第二驅動信號為正緣觸發，則控制該第二閂鎖信號為高電平，同時控制該第一閂鎖信號為低電平。

【技術實現步驟摘要】
橋式開關控制電路及其操作方法
本專利技術有關一種橋式開關控制電路及其操作方法，尤指一種具有交錯切換功能的橋式開關控制電路及其操作方法。
技術介紹
此外，在功率開關切換電路中，由于功率開關會有導通延遲(turn-ondelay)與截止延遲(turn-offdelay)的非理想現象，因此，實際上，功率開關并不會在輸入命令到達后立即導通或截止。為了避免同一臂上兩晶體在非完全導通或截止狀態下發生短路的情況，須要在上下臂晶體導通與截止中間錯開，延遲一段時間，此段時間稱為死區時間(deadtime)或稱短路防止時間。此外，短路防止時間的做法乃將每一功率開關由截止至導通的瞬間往后延遲一時間，而此延遲的時間大小必須配合開關的切換速度。請參見圖1A，為現有技術的半橋式電路架構電路圖。為了方便說明，以具有同步整流控制的轉換器為例。該轉換器具有一變壓器，并且該變壓器的二次側以兩個金屬氧化物半導體場效晶體管(MOSFET)為開關元件，分別為一第一開關Q1與一第二開關Q2，其中，該第一開關Q1與該第二開關Q2為互補交替切換，亦即，當該第一開關Q1導通時，該第二開關Q2則截止，反之，當該第一開關Q1截止時，該第二開關Q2則導通。配合參見圖1B，為現有技術一短路防止時間(deadtime)的示意圖。承上所述，當進行切換控制時，為了防止該第一開關Q1與該第二開關Q2因為同時導通，而造成短路擊穿(shortthrough)的情況，因此，在兩開關導通與截止交越處皆提供一短路防止時間td。如圖1B所示，時間t1至時間t2、時間t3至時間t4以及時間t5至時間t6為該短路防止時間td。惟，若縮短該短路防止時間td，將增加有效工作周期，但容易因噪聲干擾或開關元件本身的非理特性而同樣發生短路擊穿情況；反之，若增加該短路防止時間td，雖然能夠改善擊穿情況發生的可能性，但該多個開關處于關閉的時間占整個切換周期時間的比例增加，而導致整體轉換效率下降。參見圖1C，為現有技術另一短路防止時間(deadtime)的示意圖。在現有技術中，為隨著該第一開關Q1與該第二開關Q2同時導通而發生短路擊穿，因此，也提出保護機制的解決方案。如圖1C所示，當時間t3至時間t4發生噪聲Sn干擾，此時，控制系統會強迫關閉該第一開關Q1的一第一驅動信號Sgl，直到噪聲消除后，控制系統會由于最小導通時間(minimumontime)機制啟動，再次送出因的前強迫關閉而未傳送完該第一驅動信號Sg1的未完成導通動作。因此，一旦互補交替切換的一第二驅動信號Sg2接續導通時，將發生該第一開關Q1與該第二開關Q2同時導通造成短路擊穿的情況，使得功率開關元件永久性損壞，進而讓產生可靠度大幅降低。因此，如何設計出一種橋式開關控制電路及其操作方法，可應用于半橋式與全橋式拓樸架構的電路，使得兩個功率開關回路不會因為同時導通而造成短路擊穿(shortthrough)情況發生，并且提高電路可靠度與噪聲免疫能力，乃為本案專利技術人所欲行克服并加以解決的一大課題。
技術實現思路
本專利技術的一目的在于提供一種橋式開關控制電路的操作方法，以克服現有技術的問題。因此本專利技術橋式開關控制電路的操作方法包含下列步驟：(a)提供一第一驅動信號、一第二驅動信號、一第一閂鎖信號以及一第二閂鎖信號，其中該第一驅動信號與該第二驅動信號分別驅動至少一互補式開關對中的多個開關；(b)判斷該第一驅動信號是否為正緣觸發該至少一互補式開關對的一開關；(c)若該第一驅動信號為正緣觸發該至少一互補式開關對的該開關，則控制該第一閂鎖信號為高電平，同時控制該第二閂鎖信號為低電平；(d)判斷該第二驅動信號是否為正緣觸發該至少一互補式開關對的另一開關；以及(e)若該第二驅動信號為正緣觸發該至少一互補式開關對的該另一開關，則控制該第二閂鎖信號為高電平，同時控制該第一閂鎖信號為低電平。本專利技術的另一目的在于提供一種橋式開關控制電路，以克服現有技術的問題。因此本專利技術橋式開關控制電路包含一橋式電路與一控制模塊。該橋式電路包含至少一互補式開關對，該至少一互補式開關對分別由兩驅動信號所控制。該控制模塊包含一判斷單元與一閂鎖單元。該判斷單元根據該至少一互補式開關對的極間電壓大小，判斷該至少一互補式開關對的導通與截止狀態，并且對應產生兩輸出信號。該閂鎖單元接收該兩輸出信號，并且根據該兩輸出信號的電平提供閂鎖操作，以對應輸出兩閂鎖信號。其中，若該驅動信號為正緣觸發該至少一互補式開關對的一開關，則控制所對應的該閂鎖信號為高電平，同時控制另一閂鎖信號為低電平，使得該至少一互補式開關對的該開關為導通狀態，而另一開關為截止狀態，以防止該至少一互補式開關對同時導通造成短路狀態。為了能更進一步了解本專利技術為達成預定目的所采取的技術、手段及功效，請參閱以下有關本專利技術的詳細說明與附圖，相信本專利技術的目的、特征與特點，當可由此得一深入且具體的了解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，并非用來對本專利技術加以限制者。附圖說明圖1A為現有技術的半橋式電路架構電路圖；圖1B為現有技術一短路防止時間(deadtime)的示意圖；圖1C為現有技術另一短路防止時間(deadtime)的示意圖；圖2為本專利技術具有交錯切換功能的橋式開關控制電路操作方法的流程圖；圖3A為本專利技術具有交錯切換功能的橋式開關控制電路操作方法第一實施例的信號波形示意圖；圖3B為本專利技術具有交錯切換功能的橋式開關控制電路操作方法第二實施例的信號波形示意圖；圖3C為本專利技術具有交錯切換功能的橋式開關控制電路操作方法第三實施例的信號波形示意圖；圖3D為本專利技術具有交錯切換功能的橋式開關控制電路操作方法第四實施例的信號波形示意圖；圖4A為本專利技術具有交錯切換功能的橋式開關控制電路第一實施例的電路方塊示意圖；圖4B為本專利技術具有交錯切換功能的橋式開關控制電路第二實施例的電路方塊示意圖；及圖5為本專利技術具有交錯切換功能的橋式開關控制電路的一閂鎖單元的電路圖。其中，附圖標記說明如下：﹝現有技術﹞Sg1第一驅動信號Sg2第二驅動信號Sn噪聲Q1第一開關Q2第二開關td短路防止時間t1～t8時間Vin輸入電壓Vout輸出電壓﹝本專利技術﹞S10～S22步驟SGD1第一驅動信號SGD2第二驅動信號SLH1第一閂鎖信號SLH2第二閂鎖信號Sn噪聲t1～t8時間td短路防止時間Q1第一開關Q2第二開關Q3第三開關Q4第四開關Qa1第一開關組Qa2第二開關組10半橋式電路架構30全橋式電路架構20控制模塊2011第一放大電壓單元2012第二放大電壓單元2021第一比較單元2022第二比較單元203判斷單元204閂鎖單元2041或非門2042或非門Vds1漏源極電壓Vds2漏源極電壓Vds1’放大漏源極電壓Vds2’放大漏源極電壓Vref1第一參考電壓Vref2第二參考電壓S1第一輸出信號S2第二輸出信號Vin輸入電壓Vout輸出電壓具體實施方式茲有關本專利技術的
技術實現思路
及詳細說明，配合圖式說明如下：請參見圖2，為本專利技術具有交錯切換功能的橋式開關控制電路操作方法的流程圖。該具有交錯切換功能的橋式開關控制電路的操作方法包含下列步驟：首先，提供一第一驅動信號SGD1、一第二驅動信號SGD2、一第一閂鎖信號SLH1以及一第二閂鎖信號SLH2，其中該第一驅動信號SGD1與該第二驅動信號SGD2分別本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種橋式開關控制電路的操作方法，包含下列步驟：(a)提供一第一驅動信號、一第二驅動信號、一第一閂鎖信號以及一第二閂鎖信號，其中該第一驅動信號與該第二驅動信號分別驅動至少一互補式開關對的多個開關；(b)判斷該第一驅動信號是否為正緣觸發該至少一互補式開關對的一開關；(c)若該第一驅動信號為正緣觸發該至少一互補式開關對的該開關，則控制該第一閂鎖信號為高電平，同時控制該第二閂鎖信號為低電平；(d)判斷該第二驅動信號是否為正緣觸發該至少一互補式開關對的另一開關；及(e)若該第二驅動信號為正緣觸發該至少一互補式開關對的該另一開關，則控制該第二閂鎖信號為高電平，同時控制該第一閂鎖信號為低電平。

【技術特征摘要】
1.一種橋式開關控制電路的操作方法，包含下列步驟：(a)提供一第一驅動信號、一第二驅動信號、一第一閂鎖信號以及一第二閂鎖信號，其中該第一驅動信號與該第二驅動信號分別驅動至少一互補式開關對的多個開關；(b)判斷該第一驅動信號是否為上升緣觸發該至少一互補式開關對的一開關；(c)若該第一驅動信號為上升緣觸發該至少一互補式開關對的該開關，則控制該第一閂鎖信號為高電平，同時控制該第二閂鎖信號為低電平，若該第一驅動信號非為上升緣觸發該至少一互補式開關對的該開關，則維持該第一閂鎖信號與該第二閂鎖信號分別為低電平與高電平；(d)判斷該第二驅動信號是否為上升緣觸發該至少一互補式開關對的另一開關；及(e)若該第二驅動信號為上升緣觸發該至少一互補式開關對的該另一開關，則控制該第二閂鎖信號為高電平，同時控制該第一閂鎖信號為低電平，若該第二驅動信號非為上升緣觸發該至少一互補式開關對的該另一開關，則維持該第一閂鎖信號與該第二閂鎖信號分別為高電平與低電平。2.如權利要求1所述的橋式開關控制電路操作方法，其中當該至少一互補式開關對為兩開關半橋式架構，該兩開關分別為一第一開關與一第二開關時，該第一驅動信號與該第二驅動信號分別驅動該第一開關與該第二開關；其中若該第一驅動信號為高電平并且該第二驅動信號為低電平時，則控制該第一閂鎖信號為高電平，同時控制該第二閂鎖信號為低電平，使得該第一開關導通并且該第二開關截止，以防止該第一開關與該第二開關同時導通造成短路狀態。3.如權利要求1所述的橋式開關控制電路操作方法，其中當該至少一互補式開關對為兩開關半橋式架構，該兩開關分別為一第一開關與一第二開關時，該第一驅動信號與該第二驅動信號分別驅動該第一開關與該第二開關；其中若該第二驅動信號為高電平并且該第一驅動信號為低電平時，則控制該第二閂鎖信號為高電平，同時控制該第一閂鎖信號為低電平，使得該第二開關導通并且該第一開關截止，以防止該第二開關與該第一開關同時導通造成短路狀態。4.如權利要求1所述的橋式開關控制電路操作方法，其中當該至少一互補式開關對為四開關全橋式架構，該四開關分別為一第一開關、一第二開關、一第三開關以及一第四開關時，并且該第一開關與該第四開關形成同時導通或截止的一第一開關組，該第二開關與該第三開關形成同時導通或截止的一第二開關組，該第一驅動信號與該第二驅動信號分別驅動該第一開關組與該第二開關組；其中若該第一驅動信號為高電平并且該第二驅動信號為低電平時，則控制該第一閂鎖信號為高電平，同時控制該第二閂鎖信號為低電平，使得該第一開關組導通并且該第二開關組截止，以防止該第一開關組與該第二開關組同時導通造成短路狀態。5.如權利要求1所述的橋式開關控制電路操作方法，其中當該至少一互補式開關對為四開關全橋式架構，該四開關分別為一第一開關、一第二開關、一第三開關以及一第四開關時，并且該第一開關與該第四開關形成同時導通或截止的一第一開關組，該第二開關與該第三開關形成同時導通或截止的一第二開關組，該第一驅動信號與該第二驅動信號分別驅動該第一開關組與該第二開關組；其中若該第二驅動信號為高電平并且該第一驅動信號為低電平時，則控制該第二閂鎖信號為高電平，同時控制該第一閂鎖信號為低電平，使得該第二開關組導通并且該第一開關組截止，以防止該第二開關組與該第一開關組同時導通造成短路狀態。6.如權利要求1所述的橋式開關控制電路操作方法，其中該至少一互補式開關對導通與截止交越處皆提供一短路防止時間。7.如權利要求1所述的橋式開關控制電路操作方法，其中該至少一互補式開關對為金屬氧化物半導體場效晶體管或絕緣柵雙極晶體管。8.一種橋式開關控制電路包含：一橋式電路，包含至少一互補式開關對，該至少一互補式開關對分別由兩驅動信號所控制；及一控制模塊，包含：一判斷單元，根據該至少一互補式開關對的極間電壓大小，判斷該至少一互補式開關對的導通與截止狀態，并且對應產生兩輸出信號；及一閂鎖單元，接收該兩輸出信號，并且根據該兩輸出信號的電平提供閂鎖操作，以對應輸出兩閂鎖信號；其中若該驅動信號為上升緣觸發該至少一互補式開關對的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭德智，牛信中，
申請(專利權)人：臺達電子工業股份有限公司，
類型：發明
國別省市：中國臺灣;71