基于数字条幅技术的频谱搬移MOS驱动电路与方法.pdf

《基于数字条幅技术的频谱搬移MOS驱动电路与方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于数字条幅技术的频谱搬移MOS驱动电路与方法.pdf（13页完成版）》请在专利查询网上搜索。

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010260029.9 (22)申请日 2020.04.03 (71)申请人 宁波安信数控技术有限公司 地址 315801 浙江省宁波市北仑区小港街 道小浃江中路518号 (72)发明人 林中轩陈振宇章江锋虞乾恒 朱钜録张晓峰谢子方袁世博 陈赛虎周兵兵 (74)专利代理机构 浙江中桓联合知识产权代理 有限公司 33255 代理人 陈道升 (51)Int.Cl. H02M 1/08(2006.01) (54)发明名称 一种基于数字条幅技术的频谱搬移MOS驱动 电路与方法 (5。

2、7)摘要 本发明公开了一种基于数字条幅技术的频 谱搬移MOS驱动电路与方法， 涉及开关电源驱动 领域， 包括调制模块、 高频变压器、 解调模块和开 关模块。 通过将输入信号加载到倍频信号上的方 式， 实现了输入信号频谱向高频段移动的目的， 从而减小了对耦合变压器线圈的需求， 减小了开 关电源整体的占用体积， 同时利用整流模块， 使 得无论输入信号输入的是高电平还是低电平， 都 能保持开关模块输入端输入的是高电平， 保证开 关模块不因输入信号电平的变换而导致导通状 态的改变。 权利要求书2页 说明书5页 附图5页 CN 111371294 A 2020.07.03 CN 111371294 A 。

3、1.一种基于数字调幅技术的频谱搬移MOS驱动电路， 其特征在于， 包括调制模块、 高频 变压器、 解调模块和开关模块， 其中： 调制模块， 用于在接收输入信号后将输入信号的频谱搬移至倍频信号上得到高频信 号， 并通过输出端将高频信号传输至高频变压器前级； 高频变压器， 用于将高频信号耦合至高频电压器后级； 解调模块， 用于将高频信号中的输入信号解调得到输出信号， 并通过输出端将输出信 号传输至开关模块； 开关模块， 用于在接收到的输出信号为高电平时导通， 并在接收到的输出信号为空时 关断。 2.如权利要求1所述的一种基于数字调幅技术的频谱搬移MOS驱动电路， 其特征在于， 所述调制模块包括第一。

4、触发芯片， 含有第一至第五引脚， 其中： 第一引脚空置； 第二引脚通过第二电容接地； 第三引脚接地； 第四引脚同时连接第四电 阻、 第七电阻和第四MOS管的栅极， 所述第四电阻另一端接第二引脚， 第七电阻另一端接地， 第四MOS管的源极同时接地和第五稳压二极管的负极， 漏极作为调制模块输出端， 所述第五 稳压二极管的正极接第四MOS管的漏极； 第五引脚通过第三电容接地， 同时通过第五电阻作 为驱动信号输入端。 3.如权利要求1所述的一种基于数字调幅技术的频谱搬移MOS驱动电路， 其特征在于， 所述高频变压器包含第一至第四引脚， 其中： 第一引脚作为高频信号输入端连接调制模块输出端； 第二引脚接。

5、正向电源； 第三和第 四引脚分别对应与第二和第一引脚。 4.如权利要求4所述的一种基于数字调幅技术的频谱搬移MOS驱动电路， 其特征在于， 所述解调模块包含有第一至第三串联二极管， 所述串联二极管由两个正负极串联的二极管 组成， 包括输入端、 输出端和串联端， 其中： 所述第一串联二极管的输入端连接高频变压器的第四引脚， 输出端连接第一电阻的一 端， 所述第一电阻的另一端同时连接第二三极管的发射极和第三三极管的集电极， 并作为 解调模块的输出端； 所述第二串联二极管的串联端连接高频变压器的第三引脚， 输出端同时连接第一串联 二极管的串联端、 第二电阻的一端和第二三极管的基极， 输入端连接第二电。

6、阻的另一端、 第 二三极管的集电极和第三三极管的基极； 所述第三串联二极管的输出端连接高频变压器的第四引脚， 串联段连接第二串联二极 管的输入端， 输入端同时连接第三三极管的发射极和第一电容的一端， 所述第一电容的另 一端接地。 5.如权利要求1所述的一种基于数字调幅技术的频谱搬移MOS驱动电路， 其特征在于， 所述开关模块包括第一MOS管， 其中： 所述第一MOS管的漏极接正向直流电源， 栅极同时连接第三电阻的一端和第四稳压二 极管的正极， 所述第四稳压二极管的负极、 第三电阻的另一端和第一MOS管的源极并联通过 第一电容接地， 同时源极作为开关模块的输出端。 6.如权利要求1至4所述的任意。

7、一种基于数字调幅技术的频谱搬移MOS驱动电路， 所述 输入信号为高低电平， 其特征在于： 权利要求书 1/2 页 2 CN 111371294 A 2 当输入信号在高低电平切换过程中为高电平时， 第四MOS管导通， 此时由高频变压器的 第三引脚输出高频信号， 解调模块输出的输出信号为高电平， 开关模块导通； 当输入信号在高低电平切换过程中为低电平时， 第四MOS管断开， 此时由高频变压器的 第四引脚输出高频信号， 解调模块输出的输出信号为高电平， 开关模块导通； 当输入信号持续为低电平时， 第四MOS管持续关断， 此时高频变压器运行中止， 开关模 块停止输出。 7.如权利要求6所述的一种基于数。

8、字调幅技术的频谱搬移MOS驱动电路， 其特征在于， 所述高频信号是数字调幅信号， 其中： 当输入信号在高低电平切换过程中为高电平时， 调制模块和高频变压器输出的高频信 号与倍频信号的频率和幅度保持一致； 当输入信号在高低电平切换过程中为低电平时， 调制模块和高频变压器输出的高频信 号均为低电平。 8.一种基于数字调幅技术的频谱搬移MOS驱动方法， 其特征在于， 包括调制模块、 高频 变压器、 解调模块和开关模块， 包括步骤： S1： 发送输入信号至调制模块， 通过调制模块将输入信号的频谱搬移至倍频信号上得 到高频信号； S2： 通过高频变压器将高频信号耦合至解调模块； S3： 通过解调模块将高。

9、频信号中的输入信号解调得到输出信号； S4： 根据输出信号控制开关模块， 当输出信号为高电平时控制开关模块导通， 当输出信 号为空时控制开关模块关闭。 9.如权利要求8所述的一种基于数字调幅技术的频谱搬移MOS驱动方法， 其特征在于， 所述输入信号为高低电平， 其中： 当输入信号在高低电平之间切换时， 解调模块的输出信号均为高电平； 当输入信号持 续为低电平时， 解调模块的输出信号为空。 10.如权利要求9所述的一种基于数字调幅技术的频谱搬移MOS驱动方法， 其特征在于， 所述高频信号是数字调幅信号， 其中： 当输入信号在高低电平切换过程中为高电平时， 调制模块和高频变压器输出的高频信 号与倍。

10、频信号的频率和幅度保持一致； 当输入信号在高低电平切换过程中为低电平时， 调制模块和高频变压器输出的高频信 号均为低电平。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111371294 A 3 一种基于数字条幅技术的频谱搬移MOS驱动电路与方法 技术领域 0001 本发明涉及开关电源驱动领域， 具体涉及一种基于数字调幅技术的频谱搬移MOS 驱动电路与方法。 背景技术 0002 伺服驱动器是现代运动控制中的重要组成部分， 被广泛应用于工业机器人及数控 加工中心等自动化设备中， 而随着科技的进步， 人们对伺服驱动器的要求越来越高。 而用于 伺服驱动器的开关电源， 由于伺服驱动器功率大、 频率高的特性， 传。

11、统的耦合开关电源往往 需要很大的耦合变压器来实现驱动信号的传递。 这无疑造成伺服驱动器开关设备占用非常 大的空间， 对于耦合变压器的后期维护也非常困难， 同时对于开关信号的响应不够迅速， 容 易造成安全事故。 0003 现有技术中， 如公开号为CN109417351A的中国专利， 公开了一种伺服驱动器开关 电源及伺服驱动器， 其通过其所述的开关电源， 为伺服驱动器提供较优调整率的多路不同 电压直流电源的同时， 减少电磁干扰， 但并未解决开关电源体积占用大的问题。 发明内容 0004 为了减小伺服驱动器开关电源中耦合变压器的体积， 从而减小开关电源的整体体 积， 本发明提出了一种基于数字调幅技术。

12、的频谱搬移MOS驱动电路， 包括调制模块、 高频变 压器、 解调模块和开关模块， 其中： 0005 调制模块， 用于在接收输入信号后将输入信号的频谱搬移至倍频信号上得到高频 信号， 并通过输出端将高频信号传输至高频变压器前级； 0006 高频变压器， 用于将高频信号耦合至高频电压器后级； 0007 解调模块， 用于将高频信号中的输入信号解调得到输出信号， 并通过输出端将输 出信号传输至开关模块； 0008 开关模块， 用于在接收到的输出信号为高电平时导通， 并在接收到的输出信号为 空时关断。 0009 进一步地， 所述调制模块包括第一触发芯片， 含有第一至第五引脚， 其中： 0010 第一引脚。

13、空置； 第二引脚通过第二电容接地； 第三引脚接地； 第四引脚同时连接第 四电阻、 第七电阻和第四MOS管的栅极， 所述第四电阻另一端接第二引脚， 第七电阻另一端 接地， 第四MOS管的源极同时接地和第五稳压二极管的负极， 漏极作为调制模块输出端， 所 述第五稳压二极管的正极接第四MOS管的漏极； 第五引脚通过第三电容接地， 同时通过第五 电阻作为驱动信号输入端。 0011 进一步地， 所述高频变压器包含第一至第四引脚， 其中： 0012 第一引脚作为高频信号输入端连接调制模块输出端； 第二引脚接正向电源； 第三 和第四引脚分别对应与第二和第一引脚。 0013 进一步地， 所述解调模块包含有第一。

14、至第三串联二极管， 所述串联二极管由两个 说明书 1/5 页 4 CN 111371294 A 4 正负极串联的二极管组成， 包括输入端、 输出端和串联端， 其中： 0014 所述第一串联二极管的输入端连接高频变压器的第四引脚， 输出端连接第一电阻 的一端， 所述第一电阻的另一端同时连接第二三极管的发射极和第三三极管的集电极， 并 作为解调模块的输出端； 0015 所述第二串联二极管的串联端连接高频变压器的第三引脚， 输出端同时连接第一 串联二极管的串联端、 第二电阻的一端和第二三极管的基极， 输入端连接第二电阻的另一 端、 第二三极管的集电极和第三三极管的基极； 0016 所述第三串联二极管。

15、的输出端连接高频变压器的第四引脚， 串联段连接第二串联 二极管的输入端， 输入端同时连接第三三极管的发射极和第一电容的一端， 所述第一电容 的另一端接地。 0017 进一步地， 所述开关模块包括第一MOS管， 其中： 0018 所述第一MOS管的漏极接正向直流电源， 栅极同时连接第三电阻的一端和第四稳 压二极管的正极， 所述第四稳压二极管的负极、 第三电阻的另一端和第一MOS管的源极并联 通过第一电容接地， 同时源极作为开关模块的输出端。 0019 进一步地， 所述输入信号为高低电平， 其特征在于： 0020 当输入信号在高低电平切换过程中为高电平时， 第四MOS管导通， 此时由高频变压 器的。

16、第三引脚输出高频信号， 解调模块输出的输出信号为高电平， 开关模块导通； 0021 当输入信号在高低电平切换过程中为低电平时， 第四MOS管断开， 此时由高频变压 器的第四引脚输出高频信号， 解调模块输出的输出信号为高电平， 开关模块导通； 0022 当输入信号持续为低电平时， 第四MOS管持续关断， 此时高频变压器运行中止， 开 关模块停止输出。 0023 进一步地， 所述高频信号是数字调幅信号， 其中： 0024 当输入信号在高低电平切换过程中为高电平时， 调制模块和高频变压器输出的高 频信号与倍频信号的频率和幅度保持一致； 0025 当输入信号在高低电平切换过程中为低电平时， 调制模块和。

17、高频变压器输出的高 频信号均为低电平。 0026 本发明还提出了一种基于数字调幅技术的频谱搬移MOS驱动方法， 包括调制模块、 高频变压器、 解调模块和开关模块， 包括步骤： 0027 S1： 发送输入信号至调制模块， 通过调制模块将输入信号的频谱搬移至倍频信号 上得到高频信号； 0028 S2： 通过高频变压器将高频信号耦合至解调模块； 0029 S3： 通过解调模块将高频信号中的输入信号解调得到输出信号； 0030 S4： 根据输出信号控制开关模块， 当输出信号为高电平时控制开关模块导通， 当输 出信号为空时控制开关模块关闭。 0031 进一步地， 所述输入信号为高低电平， 其中： 003。

18、2 当输入信号在高低电平之间切换时， 解调模块的输出信号均为高电平； 当输入信 号持续为低电平时， 解调模块的输出信号为空。 0033 进一步地， 所述高频信号是数字调幅信号， 其中： 0034 当输入信号在高低电平切换过程中为高电平时， 调制模块和高频变压器输出的高 说明书 2/5 页 5 CN 111371294 A 5 频信号与倍频信号的频率和幅度保持一致； 0035 当输入信号在高低电平切换过程中为低电平时， 调制模块和高频变压器输出的高 频信号均为低电平。 0036 与现有技术相比， 本发明至少含有以下有益效果： 0037 (1)本发明所述的一种基于数字条幅技术的频谱搬移MOS驱动电。

19、路与方法， 通过将 输入信号加载到倍频信号上的方式， 实现了输入信号频谱的高频段移动， 从而减小了对耦 合变压器线圈的需求， 减小了开关电源整体的占用体积； 0038 (2)将输入信号加载到倍频信号上， 使驱动信号延迟更低， 降低了设计成本； 0039 (3)同时利用整流模块， 使得无论输入信号输入的是高电平还是低电平， 都能保持 开关模块输入端输入的是高电平， 保证开关模块不因输入信号电平的变换而导致导通状态 的改变。 附图说明 0040 图1为一种基于数字条幅技术的频谱搬移MOS驱动电路的电路示意图； 0041 图2为一种基于数字条幅技术的频谱搬移MOS驱动电路于方法的模块示意图； 004。

20、2 图3为调制模块电路示意图； 0043 图4为高频变压器示意图； 0044 图5为解调模块电路示意图； 0045 图6为开关模块电路示意图； 0046 图7为一种基于数字条幅技术的频谱搬移MOS驱动方法的方法步骤图。 具体实施方式 0047 以下是本发明的具体实施例并结合附图， 对本发明的技术方案作进一步的描述， 但本发明并不限于这些实施例。 0048 为了减小伺服驱动器开关电源中耦合变压器的体积， 从而减小开关电源的整体体 积， 本发明提出了一种基于数字调幅技术的频谱搬移MOS驱动电路， 如图1和图2所示， 包括 调制模块、 高频变压器、 解调模块和开关模块， 其中： 0049 调制模块，。

21、 用于在接收输入信号后将输入信号的频谱搬移至倍频信号上得到高频 信号， 并通过输出端将高频信号传输至高频变压器前级； 0050 高频变压器， 用于将高频信号耦合至高频电压器后级； 0051 解调模块， 用于将高频信号中的输入信号解调得到输出信号， 并通过输出端将输 出信号传输至开关模块； 0052 开关模块， 用于在接收到的输出信号为高电平时导通， 并在接收到的输出信号为 空时关断。 0053 其中， 如图3所示， 所述调制模块包括第一触发芯片U1， 含有第一至第五引脚， 其 中： 0054 第一引脚空置； 第二引脚通过第二电容接地； 第三引脚接地； 第四引脚同时连接第 四电阻、 第七电阻和第。

22、四MOS管的栅极， 所述第四电阻另一端接第二引脚， 第七电阻另一端 接地， 第四MOS管的源极同时接地和第五稳压二极管的负极， 漏极作为调制模块输出端， 所 说明书 3/5 页 6 CN 111371294 A 6 述第五稳压二极管的正极接第四MOS管的漏极； 第五引脚通过第三电容接地， 同时通过第五 电阻作为驱动信号输入端。 0055 本实例所述的第一触发器选用的是施密特触发器， 型号为TC4S584F， 通过其第五 引脚引入驱动信号， 并通过外置的第四电阻R4、 第二电容C2， 将原输入信号调制到倍频信号 上， 此时得到的高频信号的频率于幅度与倍频信号保持一致为高频高幅信号， 因此提高了 。

23、高频变压器的响应速度， 进而改善了开通关断延时。 0056 进一步地， 如图4所示， 所述高频变压器包含第一至第四引脚， 其中： 0057 第一引脚作为高频信号输入端连接调制模块输出端； 第二引脚接正向电源； 第三 和第四引脚分别对应与第二和第一引脚。 0058 进一步地， 所述解调模块包含有第一至第三串联二极管， 所述串联二极管由两个 正负极串联的二极管组成， 包括输入端、 输出端和串联端， 其中： 0059 所述第一串联二极管的输入端连接高频变压器的第四引脚， 输出端连接第一电阻 的一端， 所述第一电阻的另一端同时连接第二三极管的发射极和第三三极管的集电极， 并 作为解调模块的输出端； 0。

24、060 所述第二串联二极管的串联端连接高频变压器的第三引脚， 输出端同时连接第一 串联二极管的串联端、 第二电阻的一端和第二三极管的基极， 输入端连接第二电阻的另一 端、 第二三极管的集电极和第三三极管的基极； 0061 所述第三串联二极管的输出端连接高频变压器的第四引脚， 串联段连接第二串联 二极管的输入端， 输入端同时连接第三三极管的发射极和第一电容的一端， 所述第一电容 的另一端接地。 0062 在解调模块作用下， 能够当输入信号在高低电平切换过程中为高电平时， 调制模 块中的第四MOS管导通， 从而高频变压器第一和第二引脚导通(第一引脚电压高于第二引 脚)， 此时高频信号耦合至高频变压。

25、器后级， 由第三引脚输出高频信号， 并经由第二串联二 极管、 第一串联二极管和多个三极管整流， 解调出输出信号， 此时输出信号与输入信号保持 一致， 从而保证输出高电平至开关模块； 0063 而当输入信号在高低电平切换过程中为低电平时， 调制模块中的第四MOS管不导 通， 由于变压器耦合线圈的特性(第二引脚电压高于第一引脚)， 高频变压器依旧输出高频 信号至后级， 但此时是由第四引脚输出高频信号， 并经由第一串联二极管和多个三极管整 流， 解调出输出信号(仍为高电平)， 保持了输入信号为低电平时解调模块依旧输出高电平 至开关模块； 0064 当输入信号持续为低电平时， 调制模块中的第四MOS管。

26、持续关断， 此时高频变压器 运行中止， 开关模块也因此停止输出。 0065 其中， 所述高频信号是数字调幅信号， 其中： 0066 当输入信号在高低电平切换过程中为高电平时， 调制模块和高频变压器输出的高 频信号与倍频信号的频率和幅度保持一致； 0067 当输入信号在高低电平切换过程中为低电平时， 调制模块和高频变压器输出的高 频信号均为低电平。 0068 因此通过该模块， 能够在输入信号持续输入阶段， 保证开关模块中第一MOS管导通 状态的连续， 同时在输入信号停止输入后， 能够及时响应， 快速关断第一MOS管。 说明书 4/5 页 7 CN 111371294 A 7 0069 进一步地，。

27、 所述开关模块包括第一MOS管， 其中： 0070 所述第一MOS管的漏极接正向直流电源， 栅极同时连接第三电阻的一端和第四稳 压二极管的正极， 所述第四稳压二极管的负极、 第三电阻的另一端和第一MOS管的源极并联 通过第一电容接地， 同时源极作为开关模块的输出端。 0071 本发明所述的一种基于数字条幅技术的频谱搬移MOS驱动电路， 通过将输入信号 加载到倍频信号上的方式， 实现了输入信号频谱的高频段移动， 从而减小了对耦合变压器 线圈的需求， 减小了开关电源整体的占用体积； 将输入信号加载到倍频信号上， 使驱动信号 延迟更低， 降低了设计成本； 同时利用整流模块， 使得无论输入信号输入的是。

28、高电平还是低 电平， 都能保持开关模块输入端输入的是高电平， 保证开关模块不因输入信号电平的变换 而导致导通状态的改变。 0072 实施例二 0073 为了更好的对本发明进行阐述， 使关于本发明相关技术要点的整体步骤有一个更 加清晰概念， 本实施例通过方法步骤的形势来对本发明进行描述， 如图7所示， 一种基于数 字调幅技术的频谱搬移MOS驱动方法， 包括调制模块、 高频变压器、 解调模块和开关模块， 包 括步骤： 0074 S1： 发送输入信号至调制模块， 通过调制模块将输入信号的频谱搬移至倍频信号 上得到高频信号； 0075 S2： 通过高频变压器将高频信号耦合至解调模块； 0076 S3：。

29、 通过解调模块将高频信号中的输入信号解调得到输出信号； 0077 S4： 根据输出信号控制开关模块， 当输出信号为高电平时控制开关模块导通， 当输 出信号为空时控制开关模块关闭。 0078 其中， 所述输入信号为高低电平： 0079 当输入信号在高低电平之间切换时， 解调模块的输出信号均为高电平； 当输入信 号持续为低电平时， 解调模块的输出信号为空。 0080 进一步地， 所述高频信号是数字调幅信号， 其中： 0081 当输入信号在高低电平切换过程中为高电平时， 调制模块和高频变压器输出的高 频信号与倍频信号的频率和幅度保持一致； 0082 当输入信号在高低电平切换过程中为低电平时， 调制模。

30、块和高频变压器输出的高 频信号均为低电平。 0083 综合实施例一和实施例二所述， 本发明所述的一种基于数字条幅技术的频谱搬移 MOS驱动电路与方法， 通过将输入信号加载到倍频信号上的方式， 实现了输入信号频谱的高 频段搬移， 从而减小了对耦合变压器线圈的需求， 减小了开关电源整体的占用体积； 将输入 信号加载到倍频信号上， 使驱动信号延迟更低， 降低了设计成本； 同时利用整流模块， 使得 无论输入信号输入的是高电平还是低电平， 都能保持开关模块输入端输入的是高电平， 保 证开关模块不因输入信号电平的变换而导致导通状态的改变。 0084 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。 本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代， 但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。 说明书 5/5 页 8 CN 111371294 A 8 图1 说明书附图 1/5 页 9 CN 111371294 A 9 图2 图3 说明书附图 2/5 页 10 CN 111371294 A 10 图4 图5 说明书附图 3/5 页 11 CN 111371294 A 11 图6 说明书附图 4/5 页 12 CN 111371294 A 12 图7 说明书附图 5/5 页 13 CN 111371294 A 13 。