本發(fā)明涉及電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)涉及一種功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電平調(diào)節(jié)電路及功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、lc并聯(lián)諧振電路因其易于實(shí)現(xiàn)zvs（zero?voltage?switching，零電壓開關(guān)）而廣泛應(yīng)用于千瓦級(jí)功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中。例如，在電磁爐中，通過(guò)lc并聯(lián)諧振電路產(chǎn)生高頻交流電流，驅(qū)動(dòng)線圈盤產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，使鍋具內(nèi)部產(chǎn)生渦流從而實(shí)現(xiàn)加熱。以下以電磁爐為例進(jìn)行相關(guān)介紹。

2、如圖1所示，現(xiàn)有電磁爐的加熱系統(tǒng)主要由諧振模塊（l2、c2）、驅(qū)動(dòng)模塊、功率開關(guān)及微控制單元構(gòu)成。為了降低輸入電壓的功率源阻抗并減少電網(wǎng)噪聲和系統(tǒng)開關(guān)噪聲的相互干擾，系統(tǒng)輸入端通常配有濾波模塊（l1、c1），諧振模塊通過(guò)低阻抗的c1獲取能量。然而，當(dāng)諧振模塊停止工作超過(guò)一個(gè)交流周期后，c1會(huì)被充電至電網(wǎng)電壓峰值，重新啟動(dòng)時(shí)，由于c1的存在，功率開關(guān)（如igbt）導(dǎo)通時(shí)會(huì)產(chǎn)生大的浪涌電流，這會(huì)對(duì)igbt造成沖擊，降低其可靠性。在初始脈沖后，系統(tǒng)進(jìn)入zvs狀態(tài)，沖擊電流消失。但隨著負(fù)載降低，系統(tǒng)逐漸退出zvs模式，沖擊電流再次增大，從而限制了系統(tǒng)安全工作的最小負(fù)載功率。雖然采用低谷底電壓開通的斷續(xù)工作模式可以減少浪涌電流，但每次脈沖停止后，c1又會(huì)充電至峰值電壓，導(dǎo)致重新啟動(dòng)時(shí)浪涌電流再次出現(xiàn)。

3、為了抑制各種工作條件下的浪涌電流，業(yè)內(nèi)提出了一種通過(guò)調(diào)整功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)控制浪涌電流的方法。該方法在功率開關(guān)初始開啟或恢復(fù)開啟時(shí)，將驅(qū)動(dòng)電壓降至欠飽和的柵極電壓水平，從而強(qiáng)制減少開啟電流。然而，由于不同型號(hào)和廠家功率開關(guān)的欠飽和柵極電壓存在差異，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)電壓的設(shè)定無(wú)法適應(yīng)不同類型的功率開關(guān)。因此，需要提供一種可調(diào)節(jié)的功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，以滿足使用不同功率開關(guān)的浪涌電流限制條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電平調(diào)節(jié)電路及功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓實(shí)現(xiàn)對(duì)浪涌電流的有效控制，滿足不同工作模式及功率開關(guān)的需求，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性和可靠性。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明一方面提供一種功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電平調(diào)節(jié)電路，包括：

4、諧振模塊，基于lc并聯(lián)諧振原理進(jìn)行電磁加熱或功率轉(zhuǎn)換；

5、功率開關(guān)，與所述諧振模塊連接，用于調(diào)節(jié)所述諧振模塊的工作模式，包括zvs連續(xù)模式和斷續(xù)模式；

6、驅(qū)動(dòng)模塊，與所述功率開關(guān)連接，用于輸出驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate至所述功率開關(guān)，以控制所述功率開關(guān)的開閉狀態(tài)以及低壓與高壓工作狀態(tài)；

7、微控制單元，與所述驅(qū)動(dòng)模塊連接，用于輸出使能信號(hào)en和開關(guān)信號(hào)sw至所述驅(qū)動(dòng)模塊，所述使能信號(hào)en根據(jù)所述諧振模塊的工作模式調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)模塊輸出的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate，以控制所述功率開關(guān)在zvs連續(xù)模式或斷續(xù)模式下的狀態(tài)；所述開關(guān)信號(hào)sw通過(guò)所述驅(qū)動(dòng)模塊調(diào)節(jié)所述功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate，以控制所述功率開關(guān)的開閉狀態(tài)以及低壓與高壓工作狀態(tài)。

8、可選地，上述的功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電平調(diào)節(jié)電路，所述諧振模塊的工作模式包括zvs連續(xù)模式和斷續(xù)模式；

9、當(dāng)所述諧振模塊工作在zvs連續(xù)模式時(shí)，所述使能信號(hào)en=l=0，所述驅(qū)動(dòng)模塊輸出高驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate至所述功率開關(guān)，以使所述功率開關(guān)在高壓狀態(tài)下工作；

10、當(dāng)所述諧振模塊工作在斷續(xù)模式時(shí)，所述使能信號(hào)en=h=1，在所述功率開關(guān)開啟時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)模塊先輸出低驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate至所述功率開關(guān)，使所述功率開關(guān)在低壓狀態(tài)下開啟，然后經(jīng)預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)后，所述驅(qū)動(dòng)模塊再輸出高驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate至所述功率開關(guān)，以使所述功率開關(guān)在高壓狀態(tài)下正常工作。

11、可選地，上述的驅(qū)動(dòng)電平調(diào)節(jié)電路，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括延時(shí)模塊td、與門and、第二非門inv2和或門or；其中，

12、所述延時(shí)模塊td的輸入端接入所述開關(guān)信號(hào)sw，其輸出端與所述與門and的一輸入端連接；所述與門and的另一輸入端接入所述使能信號(hào)en，所述與門and的輸出端與所述或門or的第一輸入端連接；所述開關(guān)信號(hào)sw經(jīng)所述第二非門inv2后接入所述或門or的第二輸入端，所述或門or的輸出端輸出控制信號(hào)s。

13、可選地，上述的功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電平調(diào)節(jié)電路，所述諧振模塊的工作模式包括zvs連續(xù)模式、輕斷續(xù)模式和重?cái)嗬m(xù)模式，所述使能信號(hào)en包括en_h和en_l；

14、當(dāng)所述諧振模塊工作在zvs連續(xù)模式時(shí)，所述使能信號(hào)en_h=0且en_l=0，所述驅(qū)動(dòng)模塊輸出高驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate至所述功率開關(guān)，以使所述功率開關(guān)在高壓狀態(tài)下工作；

15、當(dāng)所述諧振模塊工作在輕斷續(xù)模式時(shí)，所述使能信號(hào)en_h=1且en_l=0，在所述功率開關(guān)開啟時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)模塊先輸出低驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate至所述功率開關(guān)，使所述功率開關(guān)在低壓狀態(tài)下開啟，然后經(jīng)預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)后，所述驅(qū)動(dòng)模塊再輸出高驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate至所述功率開關(guān)，以使所述功率開關(guān)在高壓狀態(tài)下正常工作；

16、當(dāng)所述諧振模塊工作在重?cái)嗬m(xù)模式時(shí)，所述使能信號(hào)en_h=0且en_l=1，所述驅(qū)動(dòng)模塊輸出低驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate至所述功率開關(guān)，以使所述功率開關(guān)在低壓狀態(tài)下工作。

17、可選地，上述的功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電平調(diào)節(jié)電路，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括延時(shí)模塊td、與門and、第二非門inv2和或門or；其中，

18、所述延時(shí)模塊td的輸入端接入所述開關(guān)信號(hào)sw，其輸出端與所述與門and的一輸入端連接；所述與門and的另一輸入端接入所述使能信號(hào)en_h，所述與門and的輸出端與所述或門or的第一輸入端連接；所述開關(guān)信號(hào)sw經(jīng)所述第二非門inv2后接入所述或門or的第二輸入端；所述使能信號(hào)en_l接入所述或門or的第三輸入端；所述或門or的輸出端輸出控制信號(hào)s。

19、進(jìn)一步的，上述的功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電平調(diào)節(jié)電路，所述驅(qū)動(dòng)模塊還包括電流源i、第一電阻r1、第二電阻r2、第一開關(guān)k1、第二開關(guān)k2、第一開關(guān)管m1、第二開關(guān)管m2、第一非門inv1和跟隨器buffer；其中，

20、電源電壓vcc依次經(jīng)所述電流源i與所述第二電阻r2接地；所述電源電壓vcc還依次經(jīng)所述第一開關(guān)管m1與所述第一電阻r1接地；所述電源電壓vcc還依次經(jīng)所述第二開關(guān)管m2與所述第二開關(guān)k2接地；所述跟隨器buffer的正向輸入端接至所述電流源i與所述第二電阻r2之間的節(jié)點(diǎn)a，所述第一開關(guān)管m1的電流輸出端與所述第二開關(guān)管m2的電流輸出端連接并接至所述跟隨器buffer的反向輸入端，并作為所述驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate的輸出端；所述第一開關(guān)管m1的控制端接至所述跟隨器buffer的輸出端，所述第二開關(guān)管m2的控制端接入所述控制信號(hào)s；所述開關(guān)信號(hào)sw還經(jīng)所述第一非門inv1后分別接入所述第一開關(guān)k1的控制端與所述第二開關(guān)k2的控制端。

21、可選地，上述的功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電平調(diào)節(jié)電路，所述第二電阻r2為外接可調(diào)電阻，用于生成驅(qū)動(dòng)低壓va，且所述驅(qū)動(dòng)低壓va的幅度與所述第二電阻r2的阻值成正比。

22、可選地，上述的功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電平調(diào)節(jié)電路，所述功率開關(guān)為igbt管，所述第一開關(guān)管m1為nmos管，所述第二開關(guān)管m2為pmos管。

23、可選地，上述的功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電平調(diào)節(jié)電路，所述延時(shí)模塊td的預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)設(shè)置為大于3μs且小于所述開關(guān)信號(hào)sw的最小開通時(shí)長(zhǎng)。

24、可選地，上述的功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電平調(diào)節(jié)電路，當(dāng)所述諧振模塊的工作模式包括zvs連續(xù)模式和斷續(xù)模式時(shí)：

25、在所述諧振模塊工作在zvs連續(xù)模式時(shí)，所述微控制單元輸出使能信號(hào)en=l=0；當(dāng)開關(guān)信號(hào)sw為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate接至電源電壓vcc，所述功率開關(guān)為高壓工作狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)信號(hào)sw為低電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate被拉低，所述功率開關(guān)截止；

26、在所述諧振模塊工作在斷續(xù)模式時(shí)，所述微控制單元輸出使能信號(hào)en=h=1；當(dāng)開關(guān)信號(hào)sw從低電平轉(zhuǎn)為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate在所述延時(shí)模塊td的預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)內(nèi)接入所述第一電阻r1的電壓va，所述功率開關(guān)為低壓工作狀態(tài)；當(dāng)所述延時(shí)模塊td的預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)結(jié)束后，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate接至電源電壓vcc，所述功率開關(guān)轉(zhuǎn)為高壓工作狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)信號(hào)sw由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate被拉低，所述功率開關(guān)截止。

27、可選地，上述的功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電平調(diào)節(jié)電路，當(dāng)所述諧振模塊的工作模式包括zvs連續(xù)模式、輕斷續(xù)模式和重?cái)嗬m(xù)模式時(shí)：

28、在所述諧振模塊工作在zvs連續(xù)模式時(shí)，所述微控制單元輸出使能信號(hào)en_h=0且en_l=0；當(dāng)開關(guān)信號(hào)sw為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate接至電源電壓vcc，所述功率開關(guān)為高壓工作狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)信號(hào)sw為低電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate被拉低，所述功率開關(guān)截止；

29、在所述諧振模塊工作在輕斷續(xù)模式時(shí)，所述微控制單元輸出使能信號(hào)en_h=1且en_l=0；當(dāng)開關(guān)信號(hào)sw從低電平轉(zhuǎn)為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate在所述延時(shí)模塊td的預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)td內(nèi)接入所述第一電阻r1的電壓va，所述功率開關(guān)為低壓工作狀態(tài)；當(dāng)所述延時(shí)模塊td的預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)td結(jié)束后，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate接至電源電壓vcc，所述功率開關(guān)轉(zhuǎn)為高壓工作狀態(tài)；當(dāng)開關(guān)信號(hào)sw由高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate被拉低，所述功率開關(guān)截止。

30、在所述諧振模塊工作在重?cái)嗬m(xù)模式時(shí)，所述微控制單元輸出使能信號(hào)en_h=0且en_l=1；所述驅(qū)動(dòng)模塊輸出va作為低驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate至所述功率開關(guān)，所述功率開關(guān)為低壓工作狀態(tài)。

31、可選地，上述的功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電平調(diào)節(jié)電路，所述驅(qū)動(dòng)電平調(diào)節(jié)電路還包括：

32、整流模塊，用于對(duì)輸入的電網(wǎng)電壓進(jìn)行整流；

33、濾波模塊，用于對(duì)整流后的電壓進(jìn)行濾波；

34、電源模塊，用于為所述功率開關(guān)提供18v高壓，以及為所述微控制單元提供5v低壓。

35、本發(fā)明另一方面提供一種功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，包括如第一方面所述的功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電平調(diào)節(jié)電路。

36、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
中提供的效果僅僅是實(shí)施例的效果，而不是發(fā)明所有的全部效果，上述技術(shù)方案中的一個(gè)技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：

37、本技術(shù)提供的一種功率開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電平調(diào)節(jié)電路及功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其驅(qū)動(dòng)電平調(diào)節(jié)電路諧振模塊、功率開關(guān)、驅(qū)動(dòng)模塊和微控制單元。諧振模塊基于lc并聯(lián)諧振原理進(jìn)行電磁加熱或功率轉(zhuǎn)換；功率開關(guān)與諧振模塊連接，調(diào)節(jié)諧振模塊的工作模式；驅(qū)動(dòng)模塊輸出驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate至功率開關(guān)，控制其開閉狀態(tài)及低壓與高壓工作狀態(tài)；微控制單元?jiǎng)t通過(guò)輸出使能信號(hào)en和開關(guān)信號(hào)sw，對(duì)驅(qū)動(dòng)模塊的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)gate適應(yīng)不同的工作模式。本方案通過(guò)各個(gè)模塊單元的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)功率開關(guān)驅(qū)動(dòng)電壓的靈活調(diào)節(jié)，從而有效控制了浪涌電流，滿足了不同工作模式及功率開關(guān)的需求，提高了系統(tǒng)的適應(yīng)性和可靠性。