CN109245497A - 一种负压隔离式半桥驱动电路 - Google Patents

一种负压隔离式半桥驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种负压隔离式半桥驱动电路,包括振荡电路、变压驱动电路、第一供电电路、第二供电电路、第一驱动电路、第二驱动电路,其特征在于,所述振荡电路包括振荡器S1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第三电容C3、第二稳压管D2、第五稳压管D5,变压驱动电路包括信号驱动器MIC1、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第四电阻R4、第四稳压管D4、第七稳压管D7、变压器T1,解决了现有技术中存在的隔离电源模块体积大、成本高和消除功率管关断不彻底的问题。

Description

一种负压隔离式半桥驱动电路
技术领域
本发明属于隔离驱动技术领域,涉及一种负压隔离式半桥驱动电路。
背景技术
随着电力电子技术的不断发展,大功率、高电压等级的驱动电路要求越来越高,其中隔离驱动成为研究使用热门,目前大多隔离驱动电路的供电电源大多采用多个隔离电源模块组成,体积大,价格昂贵,不易做到小型化、集成化,同时大多零电压关断会存在关断不彻底,造成上下桥直通短路现象。
发明内容
本发明目的是:提供一种负压隔离式半桥驱动电路,解决了现有技术中存在的隔离电源模块体积大、成本高和消除功率管关断不彻底的问题。
本发明的技术方案是:一种负压隔离式半桥驱动电路,包括振荡电路、变压驱动电路、第一供电电路、第二供电电路、第一驱动电路、第二驱动电路,振荡电路包括振荡器S1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第三电容C3、第二稳压管D2、第五稳压管D5,振荡器S1的第一管脚直接接地,第二管脚和第六管脚相连,同时第六管脚通过第五稳压管D5和第二电阻R2连接到第七管脚,第二稳压管D2与第五稳压管D5和第二电阻R2串联后的电路并联,第八管脚通过第一电阻R1与第七管脚连接后再连接电源VCC,输出脚第三管脚通过第三电阻R3与第四管脚连接后再连接电源VCC,变压驱动电路包括信号驱动器MIC1、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第四电阻R4、第四稳压管D4、第七稳压管D7、变压器T1,驱动器MIC1的第一管脚和第八管脚接电源VCC,并通过第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7与第四管脚和第五管脚连接,同时第四管脚、第五管脚接地,第二管脚通过第四电阻R4与振荡器S1的输出脚第三管脚连接,第六管脚、第七管脚输出给第四电容C4,再连接变压器T1,变压器T1的第一副边绕组两端的交流电压通过第一电容C1,再经过第一整流管D1和第六整流管D6整流成直流电,经过第二电容C2滤波和第三稳压管D3稳压,直接给第一供电电路的第一驱动芯片U1供电,变压器T1的第二副边绕组两端的交流电压通过第九电容C9,再经过第九整流管D9和第十一整流管D11整流成直流电,经过第十电容C10滤波和第十稳压管D10稳压,直接给第二供电电路的第二驱动芯片U2供电。
本发明的特点还在于,
第一驱动电路包括第一驱动芯片U1、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十二电容C12、第十四电容C14、第十五电容C15、第十二稳压管D12,第一驱动芯片U1的第二管脚和第三管脚连接通过第七电阻R7和第十二电容C12组成的RC滤波器,然后连接半桥驱动电路中上桥臂功率管的开关信号PWM1H,第一驱动芯片U1的第八管脚接电源VCC1,第六管脚和第七管脚作为输出管脚通过第九电阻R9串联第八电阻R8接至功率管栅极G1,所述第十二稳压管D12和第八电阻R8并联,第十电阻R10连接功率管栅极G1和源极E1,同时源极E1分别通过第十四电容C14和第十五电容C15接至电源的正极VCC1和负极VEE1。
第二驱动电路包括第二驱动芯片U2、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电容C17、第十九电容C19、第十四稳压管D14,第二驱动芯片U2的第二管脚和第三管脚连接通过第十三电阻R13和第十七电容C17组成的RC滤波器,然后连接半桥驱动电路中下桥臂功率管的开关信号PWM1L,第二驱动芯片U2的第八管脚接电源VCC2,第六管脚和第七管脚作为输出管脚通过第十五电阻R15串联第十四电阻R14接至功率管栅极G2,第十四稳压管D14和第十四电阻R14并联,第十六电阻R16连接功率管栅极G2和源极E2,同时源极E2分别通过第十八电容C18和第十九电容C19接至电源正极VCC2和负极VEE2。
振荡器S1采用NE555芯片,具有极强的易用性、价格低廉,可靠性稳定的优点。
信号驱动器MIC1采用MIC4422YM电桥驱动器,驱动能力强,功耗低,成本低。
变压器T1为单输入双输出高频变压器,实现由单个变压器输出两路电压的目的,而且体积小,相比集成电源模块价格低,节约了成本。
本发明的优点是:
1.本发明一种负压隔离式半桥驱动电路,结构简单、可靠,成本低;
2.本发明一种负压隔离式半桥驱动电路,只需外部提供一路电源,功耗低,节能;
3.本发明一种负压隔离式半桥驱动电路,隔离式驱动避免了高压测故障引起的损坏低压器件的危险,驱动电路更安全;
4.本发明一种负压隔离式半桥驱动电路,驱动信号带负压关断,消除功率管关断不彻底带来的上下桥直通短路隐患。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
图1为本发明一种负压隔离式半桥驱动电路的结构图;
图2为本发明一种负压隔离式半桥驱动电路的第一驱动电路的电路图;
图3为本发明一种负压隔离式半桥驱动电路第二驱动电路的电路图。
具体实施方式
本发明一种负压隔离式半桥驱动电路,结构如图1~图3所示,包括振荡电路、变压驱动电路、第一供电电路、第二供电电路、第一驱动电路、第二驱动电路,振荡电路包括振荡器S1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第三电容C3、第二稳压管D2、第五稳压管D5,振荡器S1的第一管脚直接接地,第二管脚和第六管脚相连,同时第六管脚通过第五稳压管D5和第二电阻R2连接到第七管脚,第二稳压管D2与第五稳压管D5和第二电阻R2串联后的电路并联,第八管脚通过第一电阻R1与第七管脚连接后再连接电源VCC,输出脚第三管脚通过第三电阻R3与第四管脚连接后再连接电源VCC,变压驱动电路包括信号驱动器MIC1、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第四电阻R4、第四稳压管D4、第七稳压管D7、变压器T1,驱动器MIC1的第一管脚和第八管脚接电源VCC,并通过第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7与第四管脚和第五管脚连接,同时第四管脚、第五管脚接地,第二管脚通过第四电阻R4与振荡器S1的输出脚第三管脚连接,第六管脚、第七管脚输出给第四电容C4,再连接变压器T1,变压器T1的第一副边绕组两端的交流电压通过第一电容C1,再经过第一整流管D1和第六整流管D6整流成直流电,经过第二电容C2滤波和第三稳压管D3稳压,直接给第一供电电路的第一驱动芯片U1供电,变压器T1的第二副边绕组两端的交流电压通过第九电容C9,再经过第九整流管D9和第十一整流管D11整流成直流电,经过第十电容C10滤波和第十稳压管D10稳压,直接给第二供电电路的第二驱动芯片U2供电。
第一驱动电路包括第一驱动芯片U1、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十二电容C12、第十四电容C14、第十五电容C15、第十二稳压管D12,第一驱动芯片U1的第二管脚和第三管脚连接通过第七电阻R7和第十二电容C12组成的RC滤波器,然后连接半桥驱动电路中上桥臂功率管的开关信号PWM1H,第一驱动芯片U1的第八管脚接电源VCC1,第六管脚和第七管脚作为输出管脚通过第九电阻R9串联第八电阻R8接至功率管栅极G1,所述第十二稳压管D12和第八电阻R8并联,第十电阻R10连接功率管栅极G1和源极E1,同时源极E1分别通过第十四电容C14和第十五电容C15接至电源的正极VCC1和负极VEE1。
第二驱动电路包括第二驱动芯片U2、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电容C17、第十九电容C19、第十四稳压管D14,第二驱动芯片U2的第二管脚和第三管脚连接通过第十三电阻R13和第十七电容C17组成的RC滤波器,然后连接半桥驱动电路中下桥臂功率管的开关信号PWM1L,第二驱动芯片U2的第八管脚接电源VCC2,第六管脚和第七管脚作为输出管脚通过第十五电阻R15串联第十四电阻R14接至功率管栅极G2,第十四稳压管D14和第十四电阻R14并联,第十六电阻R16连接功率管栅极G2和源极E2,同时源极E2分别通过第十八电容C18和第十九电容C19接至电源正极VCC2和负极VEE2。
振荡器S1采用NE555芯片。
信号驱动器MIC1采用MIC4422YM电桥驱动器。
变压器T1为单输入双输出高频变压器。
本发明一种负压隔离式半桥驱动电路,工作原理是,振荡电路利用振荡器S1产生频率可调的PWM振荡信号,PWM振荡信号的频率由***第二电阻R2和第三电容C3值决定,振荡器S1产生的PWM信号通过变压驱动电路的信号驱动器MIC1来提升信号能力,再由第四稳压管D4、第七稳压管D7钳位,通过隔直第四电容C4变成频率不变,幅值为1/2VCC的交流方波,交流方波通过单输入双输出的高频变压器T1传输给变压器副边,副边第一路的交流方波电压通过电容C1、稳压管D1和稳压管D6钳位,输出高电平为VCC1,以VEE1为基准的直流电压,其电压幅值仍为VCC,副边第一路输出高电平为VCC1,以VEE1为基准的直流电压,副边第二路输出高电平为VCC2,以VEE2为基准的直流电压,其电压幅值仍为VCC,两路分别给半桥驱动电路中两个驱动电路的第一驱动芯片U1、第二驱动芯片U2的副边供电,这样实现了半桥驱动电路的前后级隔离,上下桥隔离,即实现了隔离性。
其中,上桥的负压关断驱动的实现是依靠16V的第八稳压管D8钳位,第五电阻R5、第六电阻R6和第十一电容C11并联,将E1和VEE1直接电压钳为-(VCC-16)V,通常应用中取VCC为24V,因此E1和VEE1之间电压为-8V,VCC1和E1之间电压为16V。在第一驱动芯片U1的第5脚串入第十五电容C15,E1和VEE1之间电压施加在第十五电容C15的两端,这样从变压驱动电路输出的PWM1H控制信号通过第一驱动芯片U1将变成低电平为-8V高电平为16V的PWM1H控制信号,直接接到上桥的功率管G1极和E1极,实现负压关断,下桥的负压关断驱动的实现是依靠16V的第十三稳压管D13钳位,第十一电阻R11、第十二电阻R12和第十六电容C16并联,将E2和VEE2直接电压钳为-(VCC-16)V,通常应用中取VCC为24V,因此E2和VEE2之间电压为-8V,VCC2和E2之间电压为16V。在第二驱动芯片U2的第5脚串入第十九电容C19,E2和VEE2之间电压施加在第十九电容C19的两端,这样从变压驱动电路输出的PWM1L控制信号通过第二驱动芯片U2将变成低电平为-8V高电平为16V的PWM1L控制信号,直接接到下桥的功率管G1极和E1极,实现负压关断。
本发明一种负压隔离式半桥驱动电路,可以应用于高压大功率驱动,减小了***功耗,实现了低功耗,低成本,同时增加了***的安全、可靠性。
当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种负压隔离式半桥驱动电路,包括振荡电路、变压驱动电路、第一供电电路、第二供电电路、第一驱动电路、第二驱动电路,其特征在于,所述振荡电路包括振荡器S1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第三电容C3、第二稳压管D2、第五稳压管D5,所述振荡器S1的第一管脚直接接地,第二管脚和第六管脚相连,同时第六管脚通过第五稳压管D5和第二电阻R2连接到第七管脚,所述第二稳压管D2与第五稳压管D5和第二电阻R2串联后的电路并联,第八管脚通过第一电阻R1与第七管脚连接后再连接电源VCC,输出脚第三管脚通过第三电阻R3与第四管脚连接后再连接电源VCC,所述变压驱动电路包括信号驱动器MIC1、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7、第四电阻R4、第四稳压管D4、第七稳压管D7、变压器T1,所述驱动器MIC1的第一管脚和第八管脚接电源VCC,并通过第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7与第四管脚和第五管脚连接,同时第四管脚、第五管脚接地,第二管脚通过第四电阻R4与振荡器S1的输出脚第三管脚连接,第六管脚、第七管脚输出给第四电容C4,再连接变压器T1,所述变压器T1的第一副边绕组两端的交流电压通过第一电容C1,再经过第一整流管D1和第六整流管D6整流成直流电,经过第二电容C2滤波和第三稳压管D3稳压,直接给第一供电电路的第一驱动芯片U1供电,所述变压器T1的第二副边绕组两端的交流电压通过第九电容C9,再经过第九整流管D9和第十一整流管D11整流成直流电,经过第十电容C10滤波和第十稳压管D10稳压,直接给第二供电电路的第二驱动芯片U2供电。
2.根据权利要求1所述的一种负压隔离式半桥驱动电路,其特征在于,所述第一驱动电路包括第一驱动芯片U1、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十二电容C12、第十四电容C14、第十五电容C15、第十二稳压管D12,所述第一驱动芯片U1的第二管脚和第三管脚连接通过第七电阻R7和第十二电容C12组成的RC滤波器,然后连接半桥驱动电路中上桥臂功率管的开关信号PWM1H,所述第一驱动芯片U1的第八管脚接电源VCC1,第六管脚和第七管脚作为输出管脚通过第九电阻R9串联第八电阻R8接至功率管栅极G1,所述第十二稳压管D12和第八电阻R8并联,第十电阻R10连接功率管栅极G1和源极E1,同时源极E1分别通过第十四电容C14和第十五电容C15接至电源的正极VCC1和负极VEE1。
3.根据权利要求1所述的一种负压隔离式半桥驱动电路,其特征在于,所述第二驱动电路包括第二驱动芯片U2、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电容C17、第十九电容C19、第十四稳压管D14,所述第二驱动芯片U2的第二管脚和第三管脚连接通过第十三电阻R13和第十七电容C17组成的RC滤波器,然后连接半桥驱动电路中下桥臂功率管的开关信号PWM1L,所述第二驱动芯片U2的第八管脚接电源VCC2,第六管脚和第七管脚作为输出管脚通过第十五电阻R15串联第十四电阻R14接至功率管栅极G2,第十四稳压管D14和第十四电阻R14并联,第十六电阻R16连接功率管栅极G2和源极E2,同时源极E2分别通过第十八电容C18和第十九电容C19接至电源正极VCC2和负极VEE2。
4.根据权利要求1所述的一种负压隔离式半桥驱动电路,其特征在于,所述振荡器S1采用NE555芯片。
5.根据权利要求1所述的一种负压隔离式半桥驱动电路,其特征在于,所述信号驱动器MIC1采用MIC4422YM电桥驱动器。
6.根据权利要求1所述的一种负压隔离式半桥驱动电路,其特征在于,所述变压器T1为单输入双输出高频变压器。
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