具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本实施例提供的与开关频率无关的调制型隔离驱动电路的结构框图，参见图1，该调制型隔离驱动电路包括隔离驱动变压器T1，与隔离驱动变压器T1的初级线圈相连的调制模块，以及与隔离驱动变压器T1的次级线圈相连的解调模块；其中，调制模块包括：

高频信号发生单元，用于产生基波信号，该基波信号的作用之一在于对隔离驱动变压器进行磁复位；

脉冲信号发生单元，用于产生第一PWM脉冲信号，且高频信号发生单元输出的基波信号的频率大于该第一PWM脉冲信号；脉冲信号发生单元利用基波信号对第一PWM脉冲信号进行高频调制，即利用频率比第一PWM脉冲信号更高的基波信号对第一PWM脉冲信号进行调制，生成开关频率与第一PWM 脉冲信号相等的调制信号，并将调制信号输送给隔离驱动变压器的初级线圈；在一个具体的示例中，高频信号发生单元输出的基波信号的频率不低于1MHz，电压为第一PWM脉冲信号的电压的2倍以上。

解调模块主要用于将隔离驱动变压器T1的次级线圈输出的调制信号转换为第一PWM脉冲信号的反相信号。

在一个可选的实施例中，如图2所示，是本实施例提供的一种调制型隔离驱动电路的电路结构示意图；其中，脉冲信号发生单元包括第一控制电路和第一电子开关Q1；第一控制电路用于生成第一PWM脉冲信号，以控制第一电子开关Q1的导通或截止；第一电子开关Q1的第一端连接第一控制电路的输出端以接收第一PWM脉冲信号，第二端、第三端连接高频信号发生单元的输出端，并与隔离驱动变压器T1的初级线圈形成串联回路；

当第一控制电路输出的第一PWM脉冲信号为高电平时，第一电子开关Q1 处于导通状态，此时隔离驱动变压器T1的初级线圈被短路，次级线圈输出低电平的调制信号；

当第一控制电路输出的第一PWM脉冲信号为低电平时，第一电子开关Q1 处于截止状态，高频信号发生单元产生的基波信号被传递给隔离驱动变压器T1 的初级线圈，次级线圈输出高电平的调制信号。

作为本实施例的一个优选示例，调制型隔离驱动电路中还包括隔直电容 C1，隔直电容C1设置在隔离驱动变压器T1的初级线圈与第一电子开关Q1之间，主要用于对调制信号进行直流-交流转换，将转换后的交流的调制信号提供给隔离驱动变压器。

作为本实施例的一个具体示例，高频信号发生单元包括自激振荡电路和第一限流电阻R1；第一限流电阻R1设置在自激振荡电路的信号输出端与脉冲信号发生单元之间；自激振荡电路输出的基波信号通过第一限流电阻R1传递给脉冲信号发生单元。

图3是本实施例提供的自激振荡电路的结构示意图，参见图3，该自激振荡电路包括恒压源Vin、第二控制电路、第二电子开关Q2、第二限流电阻R4、分压电阻R5和电容C3，并且所第二限流电阻R4的阻值大于分压电阻R5；第二限流电阻R4和分压电阻R5的阻值大小本实施例不做具体限制，只要保证第二限流电阻R4的阻值远大于分压电阻R5即可；优选的，第二限流电阻R4与分压电阻R5的阻值之比大于1000。

第二电子开关Q2的第一端接第二限流电阻R2后连接恒压源Vin的正极，第二端接分压电阻R5后连接恒压源Vin的负极，第三端连接第二控制电路的输出端；电容C3的一端与第二电子开关Q2的第一端连接，另一端接分压电阻 R5后与第二电子开关Q2的第二端连接；

第二控制电路用于生成第二PWM脉冲信号，以控制第二电子开关的导通或截止；

当第二控制电路输出的第二PWM脉冲信号为高电平时，第二电子开关Q2 处于导通状态，从而输出低电平的基波信号；

当第二控制电路输出的第二PWM脉冲信号为低电平时，第二电子开关Q2 处于截止状态，从而输出高电平的基波信号。

具体的，当第二控制电路发出的第二PWM脉冲信号为高电平时，第二电子开关Q2导通，分压电阻R5相对于限流电阻R4很小，自激振荡电路输出的第二PWM脉冲信号几乎为0，相当于输出低电平的第二PWM脉冲信号(即基波信号)；当第二控制电路发出第二PWM脉冲信号为低电平时，第二电子开关 Q2断开，此时自激振荡电路输出高电平的第二PWM脉冲信号。

在一个可选的实施例中，解调模块包括整流电路和驱动保持电路：

整流模块与隔离驱动变压器T1的次级线圈连接，用于将隔离驱动变压器 T1传输过来的交流的调制信号转换为直流的调制信号；驱动保持电路用于将整流模块输出的直流的调制信号转换为与第一PWM脉冲信号的开关频率相等的反相信号。

具体的，请继续参阅图2，整流模块包括串联连接的第一二极管D1与第二二极管D2，以及串联连接的第三二极管D3与第四二极管D4，且,第三二极管 D3、第四二极管D4串联后与第一二极管D1、第二二极管D2并联设置。第一二极管的阳极D1、第二二极管D2的阴极与隔离驱动变压器T1次级绕组的同名端连接，第三整流二极管D3的阳极、第四整流二极管D4的阴极与隔离驱动变压器T1次级绕组的异名端连接；第一二极管D1和第三二极管D3的阴极作为整流模块的第一输出端、第二二极管D2和第四二极管D4的阳极作为整流模块的第二输出端与驱动保持电路相连。

驱动保持电路包括电阻R2、电阻R3和滤波电容C2；电阻R3与滤波电容 C2并联设置，滤波电容C2的一端通过电阻R2与第一二极管D1、第三二极管D3的阴极相连，滤波电容C2的另一端与第二二极管D2、第四二极管D4的阳极相连。

上述实施例中第一电子开关Q1、第二电子开关Q2选自双极型晶体管、场效应管、IGBT中的任意一种。

下面对本实施例提供的与开关频率无关的调制型变压器隔离驱动电路的具体工作原理介绍如下：

在本实施例提供的调制型隔离驱动电路中，通过脉冲信号发生单元输入到隔离驱动电路的第一PWM脉冲信号来控制第一电子开关Q1的导通与关闭，高频信号发生单元提供的高频信号作为基波参与第一PWM脉冲信号的调制，使第一PWM脉冲信号被调制为具有相同开关频率的调制信号后成功传输通过隔离驱动变压器，形成次级绕组信号，通过解调电路后恢复成与脉冲信号发生单元输入的第一PWM脉冲信号的反相信号。

当脉冲信号发生单元输出高电平时，第一电子开关Q1导通，隔离驱动变压器T1的初级绕组和隔直电容C1被短路，高频信号发生单元发出的高频基波信号与第一限流电阻R1形成回路，由于第一电流电阻R1消耗了大部分的能量，隔离驱动变压器T1初级绕组几乎不传递能量，因此从隔离驱动变压器T1次级绕组输出的脉冲信号为低电平。

当脉冲信号发生单元输出低电平时，第一电子开关Q1截止，高频信号发生单元发出的高频基波信号与第一限流电阻R1、隔直电容C1、隔离驱动变压器T1初级绕组形成回路，高频信号发生单元发出的高频信号经过第一电阻R1 后，再经过隔直电容C1将直流电压信号变为交流电压信号，通过隔离驱动变压器T1的初级绕组将信号传递到隔离驱动变压器T1的次级绕组，最后经过整流电路和驱动保持电路，最终输出高电平脉冲信号。

通过解调电路后，从隔离驱动变压器次级绕组传输过来的PWM脉冲信号被还原为与原输入的PWM脉冲信号的开关频率相等的反相信号。

本实施例中，通过高频信号发生单元产生的高频基波信号对第一PWM脉冲信号进行调制后，从隔离驱动变压器的次级线圈输出的调制信号与第一PWM 脉冲信号具有完全相等的开关频率，即开关频率没有出现任何损失；并且由于隔离驱动变压器的磁复位是由高频基波信号完成的，磁复位仅与高频基波信号的频率相关，而与第一PWM脉冲信号的开关频率无关，因此，整个系统的体积不会因为第一PWM脉冲信号的频率降低而增大。

通过仿真软件对本发明的调制型隔离驱动电路的调制与解调模块进行仿真验证，结果如图4～图5所示，脉冲信号发生单元初始输出正向幅值5V的方波直流信号，高频信号发生单元输出正向幅值30V的方波直流信号(图4)，经过信号调制以及隔直电容C1进行直流-交流转换后传递到隔离驱动变压器T1，如图5所示，隔离驱动变压器T1次级线圈输出与脉冲信号发生单元开关频率一致、正负向幅值约为20V的方波交流信号，经过解调电路后，最终输出正向幅值接近为15V的方波直流信号。可以看出调制与解调电路均可正常工作，高频信号经过调制电路和解调电路后，其正向幅值变为初始正向幅值的一半(其中还有部分损耗)，最后输出的PWM脉冲信号与初始输入的PWM脉冲信号的频率相同，占空比互补。

本发明提供的一种与开关频率无关的调制型变压器隔离驱动电路，根据调制解调传递信号的思路，利用高频信号发生单元产生的高频基波信号进行磁复位，使得输入PWM脉冲信号的开关频率不参与磁复位，仅仅作信号传递作用，避免了高占空比情况下变压器出现磁饱和的问题，从而大大提高了变压器隔离驱动电路的占空比变化范围。同时由于实现磁复位是通过高频信号，因此隔离驱动变压器和隔直电容体积可以大大缩小，具有电路元器件少、简单实用、便于推广应用的优点。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。