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驱动电源电路和驱动电源

文献发布时间:2024-04-18 20:00:50


驱动电源电路和驱动电源

技术领域

本申请涉及电源技术领域,尤其涉及一种驱动电源电路和驱动电源。

背景技术

随着科技的发展,针对当前煤矿、冶金等工业应用中,市场对变频器产品小型化、性价比高以及单机功率需求越来越大,基于三电平拓扑整机效率和电网友好考虑,中压1140V三电平拓扑基于耐压1700V IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)模块的变频器逐渐成为主流方案。

传统的三电平或串联两电平拓扑,主要采用1700V耐压IGBT模块,若驱动电源采用反激拓扑,闭环反馈控制,则反馈电路隔离耐压成本较高,所以目前针对中高压IGBT驱动电源多采用开环、正激拓扑。

但是,传统的开环、正激拓扑作为电源驱动电源,存在输出电压不稳定且不可调节的技术问题,而输出电压波动可能导致IGBT导通损耗过大或直接损坏IGBT。

发明内容

本申请的主要目的在于提出一种驱动电源电路和驱动电源,旨在实现输出电压稳定且可调节的驱动电源。

为实现上述目的,本申请提供一种驱动电源电路,所述驱动电源电路接入外接电源,所述驱动电源电路包括:

调制电路,所述调制电路用于输出调制信号;

变换电路,所述变换电路分别与所述调制电路和所述外接电源连接,用于接收所述调制信号,并根据所述调制信号将所述外接电源输入的第一直流电压信号转换为第二直流电压信号并输出;

稳压电路,所述稳压电路与所述变换电路连接,用于接收所述第二直流电压信号,针对所述第二直流电压信号进行稳压,并输出可调整的驱动电压信号。

可选的,所述稳压电路包括第一线性稳压电路,所述第一线性稳压电路包括:第一芯片、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容和第三电容;

所述第一芯片的输入端与所述变换电路的第一输出端连接,所述第一芯片的调节端分别与所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻和所述第一电容各自的第一端连接,所述第一芯片的输出端、所述第一电容的第二端、所述第一电阻的第二端、所述第二电容的第一端和所述第三电容的第一端分别接地,所述第一线性稳压电路的第一驱动电压信号输出端分别与所述变换电路的第二输出端、所述第二电阻的第二端、所述第三电阻的第二端、所述第二电容的第二端和所述第三电容的第二端连接。

可选的,所述稳压电路还包括第二线性稳压电路,所述第二线性稳压电路包括:第二芯片、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第四电容、第五电容和第六电容;

所述第二芯片的输入端与所述变换电路的第三输出端连接,所述第二芯片的调节端分别与所述第四电阻、所述第五电阻、所述第六电阻和所述第四电容各自的第一端连接,所述第二芯片的输出端、所述第四电容的第二端、所述第四电阻的第二端、所述第五电容的第一端和所述第六电容的第一端分别接地,所述第二线性稳压电路的第二驱动电压信号输出端分别与所述变换电路的第四输出端、所述第五电阻的第二端、所述第六电阻的第二端、所述第五电容的第二端和所述第六电容的第二端连接。

可选的,所述变换电路包括:

功率变换电路,所述功率变换电路分别与所述调制电路和所述外接电源连接,用于接收所述调制信号,并根据所述调制信号将所述外接电源输入的所述第一直流电压信号转换为交流电压信号并输出;

整流电路,所述整流电路分别与所述功率变换电路和所述稳压电路连接,用于接收所述交流电压信号,将所述交流电压信号转换为所述第二直流电压信号,并将所述第二直流电压信号输出给所述稳压电路。

可选的,所述功率变换电路包括:变压器、第一二极管、场效应管,所述变压器包括:原边线圈、磁复位绕组和第一副边线圈;

所述原边线圈的第一端与所述外接电源连接,所述原边线圈的第二端与所述场效应管的第一端连接,所述场效应管的第二端接入参考地端,所述场效应管的受控端与所述调制电路连接;

所述磁复位绕组的第一端接入所述参考地端,所述磁复位绕组的第二端与所述第一二极管的第一端连接,所述第一二极管的第二端与所述外接电源连接;

所述第一副边线圈的第一端和第二端各自与所述整流电路连接。

可选的,所述功率变换电路还包括:第七电容和第八电阻;

所述第七电容的第一端与所述场效应管的第一端连接,所述第七电容的第二端与所述第八电阻的第一端连接,所述第八电阻的第二端接入参考地端。

可选的,所述整流电路包括第一整流滤波电路,所述第一整流滤波电路包括:第二二极管、第八电容、第九电容和第十电容;

所述第一副边线圈的第一端与所述第二二极管的第一端连接,所述第二二极管的第二端分别与所述第八电容的第一端和所述第一整流滤波电路的第一输出端连接,所述第一整流滤波电路的第一输出端与所述稳压电路连接,所述第一整流滤波电路的第二输出端分别与所述稳压电路、所述第一副边线圈的第二端、所述第八电容的第二端、所述第九电容的第二端和所述第十电容的第二端连接,所述第九电容的第一端和所述第十电容的第一端分别接地。

可选的,所述变压器还包括第二副边线圈,所述整流电路还包括:第二整流滤波电路;

所述第二整流滤波电路包括:第三二极管、第十一电容、第十二电容和第十三电容;

所述第二副边线圈的第一端与所述第三二极管的第一端连接,所述第三二极管的第二端分别与所述第十一电容的第一端和所述第二整流滤波电路的第一输出端连接,所述第二整流滤波电路的第一输出端与所述稳压电路连接,所述第二整流滤波电路的第二输出端分别与所述稳压电路、所述第二副边线圈的第二端、所述第十一电容的第二端、所述第十二电容的第二端和所述第十三电容的第二端连接,所述第十二电容的第二端和所述第十三电容的第二端分别接地。

可选的,所述调制电路包括第三芯片以及过流保护电路,所述过流保护电路包括:第七电阻、第九电阻和第十四电容;

所述第三芯片的第三脚分别与所述第九电阻和所述第十四电容各自的第一端连接,所述第九电阻的第二端分别与所述场效应管的第二端和所述第七电阻的第一端连接,且所述第七电阻的第一端还与所述场效应管的第二端连接,所述第七电阻的第一端接入所述参考地端。

可选的,所述调制电路还包括软启动电路,所述软启动电路包括:第四二极管、第五二极管、第十电阻和第十五电容;

所述第十电阻的第一端与所述第十五电容的第一端连接,所述第十电阻和所述第十五电容之间的连接节点分别与所述第四二极管的第一端和所述第五二极管的第二端连接,所述第三芯片的第八脚分别与所述第十电阻的第二端和所述第四二极管的第二端连接,所述第五二极管的第一端与所述第三芯片的第一脚连接,所述第十五电容的第二端接入参考地端。

可选的,所述调制电路还包括电源启振电路,所述电源启振电路包括:第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第十四电阻和第十六电容;

所述外接电源分别与所述第十一电阻、所述第十二电阻、所述第十三电阻和所述第十四电阻各自的第一端连接,所述第十一电阻、所述第十二电阻、所述第十三电阻和所述第十四电阻各自的第二端分别与所述第三芯片的第七脚连接,所述第三芯片的第七脚还与所述第十六电容的第一端连接,所述第十六电容的第二端接入参考地端;

和/或,所述调制电路还包括RC震荡电路,所述RC震荡电路包括:第十五电阻和第十七电容;

所述第三芯片的第四脚分别与所述第十五电阻和所述第十七电容各自的第一端连接,所述第十五电阻的第二端与所述第三芯片的第八脚连接,所述第十七电容的第二端接入所述参考地端。

此外,为实现上述目的,本申请提供一种驱动电源,所述驱动电源包括如上所述的驱动电源电路。

本申请提供了一种驱动电源电路,所述驱动电源电路接入外接电源,所述驱动电源电路包括:调制电路,所述调制电路用于输出调制信号;变换电路,所述变换电路分别与所述调制电路和所述外接电源连接,用于接收所述调制信号,并根据所述调制信号将所述外接电源输入的第一直流电压信号转换为第二直流电压信号并输出;稳压电路,所述稳压电路与所述变换电路连接,用于接收所述第二直流电压信号,针对所述第二直流电压信号进行稳压,并输出可调整的驱动电压信号。本申请通过变换电路接收调制电路发送的调制信号,以将外接电源输入的第一直流电压信号转换为第二直流电压信号后输出,线性稳压电路针对第二直流电压信号进行稳压,并将第二直流电压信号调整在预设调整范围内,从而提供了一种输出电压稳定且可调节的驱动电源,相比于传统的开环且正激拓扑作为IGBT驱动电源的技术方案,本申请能够避免由于输出电压波动导致的IGBT导通损耗过大或损坏IGBT的情况。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的驱动电源电路第一实施例的框架结构示意图;

图2为本申请一实施例提供的驱动电源电路的稳压电路的结构示意图;

图3为本申请一实施例提供的驱动电源电路的稳压电路的应用示意图;

图4为本申请一实施例提供的驱动电源电路的变换电路的结构示意图;

图5为本申请一实施例提供的驱动电源电路中功率变换电路的结构示意图;

图6为本申请一实施例提供的驱动电源电路中整流电路的结构示意图;

图7为本申请一实施例提供的驱动电源电路中整流电路的应用示意图;

图8为本申请驱动电源电路的调制电路的逻辑框图;

图9为本申请驱动电源电路的调制电路的电路连接图。

附图标号说明:

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。

下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。

需要说明,本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“固定”等应做广义理解,例如,“固定”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

另外,在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本申请要求的保护范围之内。

在传统的技术的针对煤矿、冶金等工业应用中,市场对变频器产品小型化、性价比高以及单机功率需求越来越大,基于三电平拓扑整机效率和电网友好考虑,中压1140V三电平拓扑基于耐压1700V IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)模块的变频器逐渐成为主流方案。传统的低压变频器驱动电源采用反激拓扑,闭环反馈控制,主要针对650V或1200V电压等级IGBT应用,变频一体机输入电源为1140V三相交流电源。采用三电平或串联两电平拓扑,主要采用1700V耐压IGBT模块,若驱动电源采用反激拓扑,闭环反馈控制,则反馈电路隔离耐压成本较高,所以目前针对中高压IGBT驱动电源多采用开环、正激拓扑。但是,传统技术的IGBT驱动电源输出电压不稳定,且在驱动IGBT正压时,若出现过低地波动,则造成IGBT导通损耗过大的情况,若出现过高的波动,则存在损坏IGBT风险的情况。

基于此,本申请提供了一种驱动电源电路和驱动电源,该驱动电源电路包括:调制电路、功率变换电路、整流滤波电路和线性稳压电路;本申请通过变换电路接收调制电路发送的调制信号,以将外接电源输入的第一直流电压信号转换为第二直流电压信号后输出,线性稳压电路针对第二直流电压信号进行稳压,并将第二直流电压信号调整在预设调整范围内,从而提供了一种输出电压稳定且可调节的驱动电源,相比于传统的开环且正激拓扑作为IGBT驱动电源的技术方案,本申请能够避免由于输出电压波动导致的IGBT导通损耗过大或损坏IGBT的情况。

本申请提供了一种驱动电源电路,在本申请一实施例中,参照图1所示,图1为本申请驱动电源电路第一实施例的框架结构示意图,所述驱动电源电路接入外接电源,所述驱动电源电路包括:调制电路10、变换电路20、稳压电路30;

调制电路10,所述调制电路用于输出调制信号;

变换电路20,所述变换电路20分别与所述调制电路10和所述外接电源连接,用于接收所述调制信号,并根据所述调制信号将所述外接电源输入的第一直流电压信号转换为第二直流电压信号并输出;

稳压电路30,所述稳压电路30与所述变换电路20连接,用于接收所述第二直流电压信号,针对所述第二直流电压信号进行稳压,并输出可调整的驱动电压信号。

在本实施例中,调制电路10为PWM(Pulse Width ModulaTIon,脉宽调制)调制电路,变换电路20将外接电源的第一直流电压信号转换为第二直流电压信号后输出给稳压电路30,稳压电路30为将第二直流电压信号进行稳压后输出可调节的电压作为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)驱动电源。在本实施例中,调制电路10向变换电路20发送调制信号,变换电路20接收到调制信号后将外接电源的直流电压转换为第二直流电压信号后发送至稳压电路30,稳压电路30针对驱动电源输出端输出的第二直流电压信号进行稳压控制,并将第二直流电压信号调整在预设调整范围内,从而提供了一种输出电压稳定且可调节的驱动电源,相比于传统的开环且正激拓扑作为IGBT驱动电源的技术方案,本申请能够避免由于输出电压波动导致的IGBT导通损耗过大或损坏IGBT的情况。

可选的,在一些可行的实施例中,参考图2,图2为本申请驱动电源电路的稳压电路的结构示意图,所述稳压电路30包括第一线性稳压电路31,所述第一线性稳压电路31包括:第一芯片U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2和第三电容C3;

所述第一芯片U1的输入端与所述变换电路20的第一输出端H-连接,所述第一芯片U1的调节端分别与所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3和所述第一电容C1各自的第一端连接,所述第一芯片U1的输出端、所述第一电容C1的第二端、所述第一电阻R1的第二端、所述第二电容C2的第一端和所述第三电容C3的第一端分别接地,所述第一线性稳压电路31的第一驱动电压信号输出端H+分别与所述变换电路20的第二输出端H+、所述第二电阻R2的第二端、所述第三电阻R3的第二端、所述第二电容C2的第二端和所述第三电容C3的第二端连接。

在本实施例中,变换电路20输出第二直流电压信号至第一线性稳压电路31,第二直流电压信号经过变换电路20的正极电压输出端和负极电压输出端传输至第一线性稳压电路31,第一线性稳压电路31针对正极电压输出端进行调节,由于第二直流电压信号保持恒定,进而对应调节负极电压输出端,其中,负极电压输出端作为变换电路20的第一输出端H-,正极电压输出端作为变换电路20的第二输出端H+,且与第一线性稳压电路31的第一驱动电压信号输出端H+连接,同时,第一线性稳压电路31通过采用稳压的第一芯片U1,针对输出的电压达到稳压的作用,从而提供了一种输出电压稳定且可调节的驱动电源,相比于传统的开环且正激拓扑作为IGBT驱动电源的技术方案,本申请能够避免由于输出电压波动导致的IGBT导通损耗过大或损坏IGBT的情况。

可选的,在一些可行的实施例中,参考图3,图3为本申请一实施例提供的驱动电源电路的稳压电路的应用示意图,所述稳压电路30还包括第二线性稳压电路32,所述第二线性稳压电路32包括:第二芯片U2、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6;

所述第二芯片U2的输入端与所述变换电路20的第三输出端L-连接,所述第二芯片U2的调节端分别与所述第四电阻R4、所述第五电阻R5、所述第六电阻R6和所述第四电容C4各自的第一端连接,所述第二芯片U2的输出端、所述第四电容C4的第二端、所述第四电阻R4的第二端、所述第五电容C5的第一端和所述第六电容C6的第一端分别接地,所述第二线性稳压电路32的第二驱动电压信号输出端L+分别与所述变换电路20的第四输出端L+、所述第五电阻R5的第二端、所述第六电阻R6的第二端、所述第五电容C5的第二端和所述第六电容C6的第二端连接。

在本实施例中,变换电路20将第二直流电压信号分别输出给第一线性稳压电路31和第二线性稳压电路32,以驱动电源电路应用于开关管桥臂供电为例,将第一线性稳压电路31作为上桥线性稳压电路,和将第二线性稳压电路32作为下桥线性稳压电路,上桥线性稳压电路将第二直流电压信号中的上桥电压信号进行稳压后输出可调整的上桥电压,下桥线性稳压电路将第二直流电压信号中的下桥电压信号进行稳压后输出可调整的下桥电压,从而,输出稳定且可调节的驱动电源,进而,在出现过低地波动时,防止了IGBT导通损耗过大的情况,在出现过高的波动时,防止了存在损坏IGBT风险的情况。即,实现1700V中压IGBT上、下桥隔离驱动电源,且输出IGBT驱动电源正压可调,满足多种IGBT驱动芯片,适用性更广,安全性更高。

示例性地,如图3所示,第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6分别为瓷片电容,第一芯片U1和第二芯片U2的ADJ基准电压为1.25V,ADJ为电压调节脚,通过调节第一电阻R1和第三电阻R3的阻值,调整上桥正极电压输出端和上桥负极电压输出端的电压,并且,通过调节第四电阻R4和第六电阻R6的阻值,调整下桥正极电压输出端和下桥负极电压输出端的电压,其中,变换电路20的第一输出端H-和第一芯片U1的输入端之间的连接节点可作为驱动电源电路的上桥负极电压输出端,变换电路20的第二输出端H+和第一线性稳压电路31的第一驱动电压信号输出端H+之间的连接节点可作为驱动电源电路的上桥正极电压输出端,变换电路20的第三输出端L-和第二芯片U2的输入端之间的连接节点可作为驱动电源电路的下桥负极电压输出端,变换电路20的第四输出端L+和第二线性稳压电路32的第二驱动电压信号输出端L+之间的连接节点可作为驱动电源电路的下桥正极电压输出端。若变换电路20输出的直流电压为25V,分别为上桥正极电压输出端H+为+15V、上桥负极电压输出端H-为-10V、下桥正极电压输出端L+为+15V、下桥负极电压输出端L-为-10V,稳压电路30将上桥正极电压输出端H+的+15V电压和下桥正极电压输出端L+的+15V电压进行调节,调节范围可以为+15V至+17V,由于直流电压为25V,上桥负极电压输出端H-和下桥负极电压输出端L-相应调整为-10V至-8V,从而提供了一种输出电压稳定且正、负极电压可调节的驱动电源,相比于传统的开环且正激拓扑作为IGBT驱动电源的技术方案,本申请可以通过稳压电路20对IGBT的正、负极供电电压进行调节,能够避免由于输出电压波动导致的IGBT导通损耗过大或损坏IGBT的情况。

可选的,在一些可行的实施例中,参考图4,图4为本申请一实施例提供的驱动电源电路的变换电路的结构示意图,所述变换电路20包括:

功率变换电路21,所述功率变换电路21分别与所述调制电路10和所述外接电源连接,用于接收所述调制信号,并根据所述调制信号将所述外接电源输入的所述第一直流电压信号转换为交流电压信号并输出;

整流电路22,所述整流电路22分别与所述功率变换电路21和所述稳压电路30连接,用于接收所述交流电压信号,将所述交流电压信号转换为所述第二直流电压信号,并将所述第二直流电压信号输出给所述稳压电路30。

在本实施例中,功率变换电路21接收调制电路10发送的调制信号,并将外接电源的第一直流电压信号转换为交流电压信号的电路,即,将外接电源的第一直流电压信号通过正激变换耦合输出,整流电路22将交流电压信号进行整流滤波后输出第二直流电压信号至稳压电路30。

可选的,在一些可行的实施例中,参考图5,图5为本申请一实施例提供的驱动电源电路中功率变换电路的结构示意图,所述功率变换电路21包括:变压器TX1、第一二极管D1、场效应管Q1,所述变压器TX1包括:原边线圈L1、磁复位绕组L2和第一副边线圈L3;

所述原边线圈L1的第一端与所述外接电源V+连接,所述原边线圈L1的第二端与所述场效应管Q1的第一端连接,所述场效应管Q1的第二端接入参考地端VSS,所述场效应管Q1的受控端与所述调制电路10连接;

所述磁复位绕组L2的第一端接入所述参考地端VSS,所述磁复位绕组L2的第二端与所述第一二极管D1的第一端连接,所述第一二极管D1的第二端与所述外接电源V+连接;

所述第一副边线圈L3的第一端和第二端各自与所述整流电路22连接。

需要说明的是,场效应管Q1为功率器件,场效应管Q1的受控端接收调制电路10的控制端发送的调制信号,调制信号具体可以为PWM信号,参考地端VSS可以为外接电源的参考地,具体地,外接电源V+可以为+24V电源。

在本实施例中,当场效应管Q1处于导通状态时,能量通过变压器TX1传输到输出,当场效应管Q1处于关断状态时,能量停止传输,第一二极管D1导通,通过变压器TX1的磁复位绕组L2对变压器TX1的磁通量进行复位,极大程度上降低了场效应管Q1关断时Vds两端的电压尖峰,从而极大程度上减少了损耗,提高了输出效率,并且,通过变压器TX1的原边增加磁复位绕组L2,省去传统开关RCD吸收电路,极大程度上改善场效应管Q1关断Vds两端的电压尖峰过高的问题,节省了PCB(Printed Circuit Board,印制电路板)空间,并且提高吸收尖峰性能,其中,Vds为场效应管Q1的漏极与源极之间的电压,即,场效应管Q1的第一端与第二端的电压。

可选的,在一些可行的实施例中,可选的,在一些可行的实施例中,所述功率变换电路21还包括:第七电容C7和第八电阻R8;

所述第七电容C7的第一端与所述场效应管Q1的第一端连接,所述第七电容C7的第二端与所述第八电阻R8的第一端连接,所述第八电阻R8的第二端接入参考地端VSS。

在本实施例中,第七电容C7和第八电阻R8构成RC串联电路,进一步降低场效应管Q1开关过程中D极(漏极)和S极(源极)之间的电压尖峰,从而保护场效应管Q1。

可选的,在一些可行的实施例中,参考图6,图6为本申请一实施例提供的驱动电源电路中整流电路的结构示意图,所述整流电路22包括第一整流滤波电路22a,所述第一整流滤波电路22a包括:第二二极管D2、第八电容C8、第九电容C9和第十电容C10;

所述第一副边线圈L3的第一端与所述第二二极管D2的第一端连接,所述第二二极管D2的第二端分别与所述第八电容C8的第一端和所述第一整流滤波电路22a的第一输出端H+连接,所述第一整流滤波电路22a的第一输出端H+与所述稳压电路30连接,所述第一整流滤波电路22a的第二输出端H-分别与所述稳压电路30、所述第一副边线圈L3的第二端、所述第八电容C8的第二端、所述第九电容C9的第二端和所述第十电容C10的第二端连接,所述第九电容C9的第一端和所述第十电容C10的第一端分别接地。

在本实施例中,第一整流滤波电路22a将变压器TX1输出的交流电转换为第二直流电压信号后传输至稳压电路30,参考图6和图2,图6中的第一整流滤波电路22a的第二输出端H-作为变换电路20的第一输出端H-,且与图2的第一芯片U1的输入端H-连接,图6中的第一整流滤波电路22a的第一输出端H+作为变换电路20的第二输出端H+,且与图2的第一驱动电压信号输出端H+连接。第一整流滤波电路22a将交流电压信号通过正极电压输出端(即第一整流滤波电路22a的第一输出端)和负极电压输出端(即第一整流滤波电路22a的第二输出端)传输至第一线性稳压电路31。

可选的,在一些可行的实施例中,参考图7,图7为本申请一实施例提供的驱动电源电路中整流电路的应用示意图,所述变压器还包括第二副边线圈L4,所述整流电路22还包括:第二整流滤波电路22b;

所述第二整流滤波电路22b包括:第三二极管D3、第十一电容C11、第十二电容C12和第十三电容C13;

所述第二副边线圈L4的第一端与所述第三二极管D3的第一端连接,所述第三二极管D3的第二端分别与所述第十一电容C11的第一端和所述第二整流滤波电路的第一输出端L+连接,所述第二整流滤波电路22b的第一输出端L+与所述稳压电路30连接,所述第二整流滤波电路的第二输出端L-分别与所述稳压电路30、第二副边线圈L4的第二端、所述第十一电容C11的第二端、所述第十二电容C12的第二端和所述第十三电容C13的第二端连接,所述第十二电容C12的第二端和所述第十三电容C13的第二端分别接地。

在本实施例中,参考图7,以驱动电源电路应用于开关管桥臂供电为例,第一整流滤波电路22a作为上桥整流滤波电路,第二整流滤波电路22b作为下桥整流滤波电路,参考图7和图3,图7中的第二整流滤波电路22b的第二输出端作为变换电路20的第三输出端L-,且与图3的第二芯片U2的输入端L-连接,图7中的第二整流滤波电路22b的第一输出端L+作为变换电路20的第四输出端L+,且与图3的第二驱动电压信号输出端L+连接。第一整流滤波电路22a将变压器TX1的第一副边线圈L3输出的交流电压信号整流滤波为第二直流电压信号后输出至第一线性稳压电路进行稳压调节,并将调节后的电压通过驱动电源电路的上桥正极电压输出端H+和上桥负极电压输出端H-输出,第二整流滤波电路22b将变压器TX1的第二副边线圈L4输出的交流电压信号整流滤波为第二直流电压信号后输出至第一线性稳压电路进行稳压调节,并将调节后的电压通过驱动电源电路的下桥正极电压输出端L+和下桥负极电压输出端L-。从而提供了一种输出电压稳定且可调节的驱动电源,相比于传统的开环且正激拓扑作为IGBT驱动电源的技术方案,本申请能够避免由于输出电压波动导致的IGBT导通损耗过大或损坏IGBT的情况。

需要说明的是,参考图5,变压器TX1的3脚、6脚、7脚、12脚为同名端,同时,通过第一副边线圈L3和第二副边线圈L4的两绕组采用三层绝缘线绕制,且通过垫高骨架高度增大变压器磁芯到各引脚出脚爬电距离,实现第一副边线圈L3和第二副边线圈L4之间、第一副边线圈L3和第二副边线圈L4与原边线圈L1的AC5000V绝缘耐压。变压器TX1的原边线圈L1、磁复位绕组L2、第一副边线圈L3和第二副边线圈L4的各绕组匝数比为14:14:16:16。经整理滤波后第八电容C8和第十一电容C11两端直流电压皆为25V,分别为IGBT上、下桥驱动提供电源。相较于传统技术方案中输出正、负极电压需要通过两个副边绕组实现的方式,即两个副边绕组仅能为一个IGBT供电,本申请的变压器TX1输出两个副边绕组便可实现1700V中压IGBT上、下桥隔离驱动电源,极大地减小了变压器TX1对PCB空间的占用。

可选的,在一些可行的实施例中,参考图5、图8和图9,图8为本申请驱动电源电路的调制电路的逻辑框图,图9为本申请驱动电源电路的调制电路的电路连接图,所述调制电路10包括第三芯片U3以及过流保护电路11,所述过流保护电路11包括:第七电阻R7、第九电阻R9和第十四电容C14;

所述第三芯片U3的第三脚分别与所述第九电阻R9和所述第十四电容C14各自的第一端连接,所述第九电阻R9的第二端分别与所述场效应管Q1的第二端和所述第七电阻R7的第一端连接,且所述第七电阻R7的第一端与所述场效应管Q1的第二端连接,所述第七电阻R7的第一端接入所述参考地端VSS。

在本实施例中,如图5所示的第七电阻R7,和图8所示的第九电阻R9和第十四电容C14,电源工作流经第七电阻R7的脉动电流产生脉动电压,由第九电阻R9和第十四电容C14整形滤波进入第三芯片U3的第三脚与内部基准电压进行比较,在输出短路时,在第三芯片U3的第三脚接收的电压大于基准电压,第三芯片U3封锁PWM输出,第三芯片U3的第三脚为ISEN引脚。

示例性地,基准电压具体可以为1V,原边线圈L1的工作电流经过第七电阻R7的脉动电流产生脉动电压,由第九电阻R9和第十四电容C14整形滤波进入第三芯片U3的第三脚与内部基准1V进行比较,在输出短路时,在第三脚的电压大于1V,第三芯片U3封锁PWM输出,第三芯片U3的第三脚为ISEN引脚,从而实现了驱动电源电路的输出短路保护功能。

可选的,在一些可行的实施例中,参考图8和图9,所述调制电路10还包括软启动电路12,所述软启动电路12包括:第四二极管D4、第五二极管D5、第十电阻R10和第十五电容C15;

所述第十电阻R10的第一端与所述第十五电容C15的第一端连接,所述第十电阻R10和所述第十五电容C15之间的连接节点分别与所述第四二极管D4的第一端和所述第五二极管D5的第二端连接,所述第三芯片U3的第八脚分别与所述第十电阻R10的第二端和所述第四二极管D4的第二端连接,所述第五二极管D5的第一端与所述第三芯片U3的第一脚连接,所述第十五电容C15的第二端接入参考地端VSS。

在本实施例中,第三芯片U3通过第四二极管D4、第五二极管D5、第十电阻R10和第十五电容C15输出PWM占空比缓慢打开直至最大占空比50%。本申请的软启动电路12电路简单,具有较强的抗干扰能力和对环境的适应能力,发热量小,并且通过调整第十电阻R10和第十五电容C15的电参数可以精确控制软启动时间。

另外,调制电路10还包括第十六电阻R16,第十六电阻R16的第一端分别与第二二极管的第三端和第三芯片U3的第一脚连接,第十六电阻R16的第二端接入参考地端VSS,第十六电阻R16起到下拉电阻的作用。第三芯片U3的第二脚和第五脚接入参考地端。调制电路10还包括第十八电容C18,第十八电容C18的第一端与第三芯片U3的第八脚连接,第十八电容C18的第二端接入参考地端VSS,起到滤波电容的作用。

需要说明的是,第四二极管D4和第五二极管D5互为反向连接,可以通过一个双向二极管代替第四二极管D4和第五二极管D5。

可选的,在一些可行的实施例中,参考图8和图9,所述电源启振电路13包括:第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14和第十六电容C16;

所述外接电源分别与所述第十一电阻R11、所述第十二电阻R12、所述第十三电阻R13和所述第十四电阻R14各自的第一端连接,所述第十一电阻R11、所述第十二电阻R12、所述第十三电阻R13和所述第十四电阻R14各自的第二端分别与所述第三芯片U3的第七脚连接,所述第三芯片U3的第七脚还与所述第十六电容C16的第一端连接,所述第十六电容C16的第二端接入参考地端;

和/或,所述调制电路10还包括RC震荡电路14,RC震荡电路14包括:第十五电阻R15和第十七电容C17;

所述第三芯片U3的第四脚分别与所述第十五电阻R15和所述第十七电容R17各自的第一端连接,所述第十五电阻R15的第二端与所述第三芯片U3的第八脚连接,所述第十七电容C17的第二端接入所述参考地端。

在本实施例中,电源启振电路13中,十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14和第十六电容C16将外接电源V+输入的电压转换为第三芯片U3的工作电压后,通过VCC引脚给第三芯片U3提供工作电压,电源启振电路12的VCC与第三芯片U3的第七引脚连接。

另外,调制电路10还包括第十九电容C19,第十九电容C19连接在第三芯片U3的第七引脚与参考地端VSS之间,起到第三芯片U3电源的滤波隔离作用。

在本实施例中,RC震荡电路14中,第三芯片U3的第四脚通过第十五电阻R15和第十七电容C17输出固定频率最大占空比PWM,通过第十七电阻R17和第十八电阻R18驱动功率器件场效应管Q1,其中,第三芯片U3的第四脚为RT/CT引脚。

本申请还提出一种驱动电源,该驱动电源包括驱动电源电路,该驱动电源电路的具体结构参照上述实施例,由于本驱动电源采用了上述所有实施例的全部技术方案,因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。

以上仅为本申请的优选实施例,并非因此限制本申请的专利范围,凡是在本申请的申请构思下,利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本申请的专利保护范围内。

相关技术
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06120116544346