CN110224603A - 一种多路隔离输出驱动电源电路及电路的pcb布局结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多路隔离输出驱动电源电路及电路的PCB布局结构，其中电路包括门电路、IC脉冲驱动芯片、隔离变压器和开关管，其中，一个门电路与多个IC脉冲驱动芯片相连，每个IC脉冲驱动芯片依次连接隔离变压器和开关管；由门电路将直流电源转换为高频脉冲方波信号，通过IC脉冲驱动芯片转换为方波驱动信号，然后通过原边耦合电容、隔离变压器、副边耦合电容传输到隔离的副边，再经开关管、滤波电容和假负载转变为多路隔离输出的直流电。本发明是具有多路输出、相互隔离、信号形成简便、布局简洁、回路面积小和电源干扰小等特点的一种多路隔离输出驱动电源电路，解决了现有多路隔离输出电源结构布局复杂、回路面积大、电源干扰高的问题。

Description

一种多路隔离输出驱动电源电路及电路的PCB布局结构

技术领域

本发明主要涉及电源电路相关技术领域，具体是一种多路隔离输出驱动电源电路及电路的PCB布局结构。

背景技术

随着电力电子技术的发展，充电机也得到了快速的发展，全桥移相变换器、LLC谐振变换器、三相维也纳电路等拓扑电路结构应用广泛，但是其拓扑电路结构中的功率管需要驱动电路，同一桥臂的上下两个功率管所需驱动信号的电源是相互隔离的，否则就会引起电源参考点的差异，因此充电机中所需的相互隔离的驱动电源会很多。

同时，伴随着双向隔离充电机的研究，其开关管桥臂会增加，此外随着单机功率要求的增大，交错并联技术也得到广泛的应用，则开关管桥臂同样也会增加。开关管桥臂的增加，必然会引起隔离驱动电源的增加，因此多路隔离输出驱动电源电路的需求应用而生。现有技术中多路隔离驱动电源一般通过一个路IC连接一个电源或推免电路实现，一路IC连接一个电源，降低了同磁芯输出电源之间的固有的交叉干扰，其布局只能在一个地方，主回路中的功率管布局是分散的，电源回路越大，其电磁干扰越大且功率损耗越大；推免的输出就是功率的输出，一个推免多个电源，需要很多走线且回路面积将很大，同样会带来回路及干扰等问题。

发明内容

为解决目前技术的不足，本发明结合现有技术，从实际应用出发，提供一种多路隔离输出驱动电源电路及电路的PCB布局结构，能够有效降低功耗、降低干扰、布局简洁、走线方便，同时能够实现所需电源的需求。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种多路隔离输出驱动电源电路，

包括门电路、IC脉冲驱动芯片、隔离变压器和开关管，其中，一个门电路与多个IC脉冲驱动芯片相连，每个IC脉冲驱动芯片依次连接隔离变压器和开关管；

由门电路将直流电源转换为高频脉冲方波信号，通过IC脉冲驱动芯片转换为方波驱动信号，然后通过原边耦合电容、隔离变压器、副边耦合电容传输到隔离的副边，再经开关管、滤波电容和假负载转变为多路隔离输出的直流电。

进一步的，所述的门电路由非门组成，形成互补的高频脉冲方波信号，进入IC脉冲驱动芯片的输入引脚。

进一步的，所述门电路采用的芯片型号为NL27WZ04，所述IC脉冲驱动芯片型号为MIC4423YM。

进一步的，所述门电路对应的具体电路结构为：

非门逻辑芯片U1的1脚通过二极管D1连接到电源VDD，U1的6脚同时与U1的3脚、电阻R1的一端相连接，U1的1脚通过电阻R2同时与电容C1的一端、电阻R2的另一端相连接，C1的另一端同时与U1的4脚、非门逻辑芯片U2的1脚相连接，U2的6脚与U2的3脚相连接，且同时与多个IC脉冲驱动芯片的输入4脚INB相连接，U2的4脚同时与多个IC脉冲驱动芯片的输入2脚的INA相连接，门电路形成互补输出的高频脉冲防波信号，即U2的6脚和U2的4脚；

所述IC脉冲驱动芯片、隔离变压器对应的具体电路结构为：

IC脉冲驱动芯片由n路并联组成，其输入的INA并联相连接，INB并联相连接，每个IC脉冲驱动芯片通过对应的二极管Di1、Di2对输出的方波驱动信号进行钳位，每个IC脉冲驱动芯片的输出7脚的OUTA连接对应隔离变压器中电阻Ri1的一端，电阻Ri1的另一端与隔离变压器Ti1的输入同名端相连接，每个IC脉冲芯片的输出5脚OUTB连接隔离变压器中原边耦合电容Ci2的一端，Ci2的另一端与隔离变压器Ti1的输入异名端相连接，隔离变压器Ti1的输出同名端与副边耦合电容Ci3的一端相连接，隔离变压器Ti1的输出异名端与每路输出的隔离直流电源地连接；

所述隔离变压器、开关管对应的具体电路结构为：

隔离变压器的副边耦合电容Ci3的另一端与整流二极管Di4的阳极相连接，同时与二极管Di3的阴极相连接，整流二极管Di4的阴极经过滤波电容Ci4和假负载Ri2形成直流电VCCi1，二极管Di3的阳极与直流电的地相连接，同时滤波电容Ci4和假负载Ri2的另一端也与直流电的地相连接；

上述i表示n个IC脉冲驱动芯片中的第i个。

一种如上述多路隔离输出驱动电源电路的PCB布局结构，

每个IC脉冲驱动芯片、隔离变压器和开关管与对应桥臂功率开关管的驱动信号放在一起，且靠近桥臂功率开关管附近，从而降低直流电源的干扰。

本发明的有益效果：

本发明是具有多路输出、相互隔离、信号形成简便、布局简洁、回路面积小和电源干扰小等特点的一种多路隔离输出驱动电源电路，解决了现有多路隔离输出电源结构布局复杂、回路面积大、电源干扰高的问题；其脉冲信号的生成采用门电路，自己自足不需要外部的控制，其走线不需要功率，可以PCB布局中走线较长，成本极低，同时只有一个VDD就能工作，且在布局走线时无需过多的考虑。

附图说明

附图1为本发明总体电路结构示意图。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图1所示，本发明的一种多路隔离输出驱动电源电路，包括门电路1、IC脉冲驱动芯片2、隔离变压器3、开关管电路4等。门电路1由非门组成，具体采用两个型号为NL27WZ04的芯片U1，U2，所述IC脉冲驱动芯片型号为MIC4423YM。

其中的非门逻辑芯片U1的2脚连接地和电容C2的一端，电容C2的另一端与U1的5脚和VDD连接，U2的2脚连接地和电容C3的一端，电容C3的另一端与U2的5脚和VDD连接，U1的1脚通过二极管D1连接到电源VDD，U1的6脚输出与U1的3脚相连接、U1的6脚与电阻R1的一端相连接，U1的1脚通过电阻R2与C1的一端相连接、R1的另一端也与C1的一端相连接，C1的另一端与U1的4脚相连接，接着共同与U2的1脚相连接，U2的输出6脚与U2的3脚相连接，且同时与IC脉冲驱动芯片2的输入4脚INB相连接，U2的4脚与IC脉冲驱动芯片2输入2脚的INA相连接。门电路形成互补输出的高频脉冲方波信号，即U2的6脚和U2的4脚。

在本发明中，一个门电路1与IC脉冲驱动芯片2相连接，IC脉冲驱动芯片2可以由n路并联组成，其输入的INA并联相连接，INB并联相连接。每个IC脉冲驱动芯片可以将门电路形成互补输出的高频脉冲方波信号转换成低阻抗、高峰值电流和快速开关时间的方波驱动信号。二极管D11、D21……Dn1和D12、D22……Dn2对IC脉冲驱动芯片2输出的方波驱动信号进行钳位。

IC脉冲驱动芯片2的7脚输出接隔离变压器3中R11、R21……Rn1的一端，电阻的另一端与隔离变压器T11、T21……Tn1的输入同名端相连接；IC脉冲驱动芯片2的5脚输出接隔离变压器3中原边耦合电容C12、C22……Cn2的一端，原边耦合电容的另一端与隔离变压器T11、T21……Tn1的输入异名端相连接。隔离变压器T11、T21……Tn1的输出同名端与副边耦合电容C13、C23……Cn3的一端相连接，隔离变压器T11、T21……Tn1的输出异名端与每路输出的隔离直流电源的地GND11、GND21……GNDn1相连接。将方波驱动信号传输到隔离的副边。

副边耦合电容C13、C23……Cn3的另一端与整流二极管D14、D24……Dn4的阳极相连接，同时与二极管D13、D23……Dn3的阴极相连接，整流二极管D14、D24……Dn4的阴极经过滤波电容C14、C24……Cn4和假负载R12、R22……Rn2形成直流电+VCC11、+VCC21……+VCCn1；二极管D13、D23……Dn3的阳极与直流电的地GND11、GND21……GNDn1相连接，同时滤波电容C14、C24……Cn4和假负载R12、R22……Rn2的另一端也与直流电的地GND11、GND21……GNDn1相连接。将传输到隔离的副边的方波驱动信号转换成多路输出、相互隔离和信号形成简便的直流电。

在本发明的电路结构中，脉冲信号的生成采用门电路，自己自足不需要外部的控制，其走线不需要功率，可以PCB布局中走线较长，成本极低，同时只有一个VDD就能工作，同时，布局走线时不需要许多考虑。

在电路原理的PCB布局过程中，每个IC脉冲驱动芯片2、隔离变压器3和开关管4与对应桥臂功率开关管的驱动信号放在一起，且靠近桥臂功率开关管附近，由于IC脉冲驱动芯片2、隔离变压器3和开关管4具有驱动电流，靠近后驱动电流流经的回路变小，则高频脉冲方波信号的形成的电磁干扰就变小，降低了直流电源的干扰。而门电路只是高频脉冲方波信号，驱动电流很小，因此其走线较长并不会产生较大的电磁干扰。因此，其电路原理具有布局简洁、回路面积小和直流电源干扰小的特点。

Claims (5)

1.一种多路隔离输出驱动电源电路，其特征在于：

包括门电路、IC脉冲驱动芯片、隔离变压器和开关管，其中，一个门电路与多个IC脉冲驱动芯片相连，每个IC脉冲驱动芯片依次连接隔离变压器和开关管；

由门电路将直流电源转换为高频脉冲方波信号，通过IC脉冲驱动芯片转换为方波驱动信号，然后通过原边耦合电容、隔离变压器、副边耦合电容传输到隔离的副边，再经开关管、滤波电容和假负载转变为多路隔离输出的直流电。

2.如权利要求1所述的一种多路隔离输出驱动电源电路，其特征在于：所述的门电路由非门组成，形成互补的高频脉冲方波信号，进入IC脉冲驱动芯片的输入引脚。

3.如权利要求2所述的一种多路隔离输出驱动电源电路，其特征在于：所述门电路采用的芯片型号为NL27WZ04，所述IC脉冲驱动芯片型号为MIC4423YM。

4.如权利要求3所述的一种多路隔离输出驱动电源电路，其特征在于：所述门电路对应的具体电路结构为：

非门逻辑芯片U1的1脚通过二极管D1连接到电源VDD，U1的6脚同时与U1的3脚、电阻R1的一端相连接，U1的1脚通过电阻R2同时与电容C1的一端、电阻R2的另一端相连接，C1的另一端同时与U1的4脚、非门逻辑芯片U2的1脚相连接，U2的6脚与U2的3脚相连接，且同时与多个IC脉冲驱动芯片的输入4脚INB相连接，U2的4脚同时与多个IC脉冲驱动芯片的输入2脚的INA相连接，门电路形成互补输出的高频脉冲防波信号，即U2的6脚和U2的4脚；

所述IC脉冲驱动芯片、隔离变压器对应的具体电路结构为：

IC脉冲驱动芯片由n路并联组成，其输入的INA并联相连接，INB并联相连接，每个IC脉冲驱动芯片通过对应的二极管Di1、Di2对输出的方波驱动信号进行钳位，每个IC脉冲驱动芯片的输出7脚的OUTA连接对应隔离变压器中电阻Ri1的一端，电阻Ri1的另一端与隔离变压器Ti1的输入同名端相连接，每个IC脉冲芯片的输出5脚OUTB连接隔离变压器中原边耦合电容Ci2的一端，Ci2的另一端与隔离变压器Ti1的输入异名端相连接，隔离变压器Ti1的输出同名端与副边耦合电容Ci3的一端相连接，隔离变压器Ti1的输出异名端与每路输出的隔离直流电源地连接；

所述隔离变压器、开关管对应的具体电路结构为：

隔离变压器的副边耦合电容Ci3的另一端与整流二极管Di4的阳极相连接，同时与二极管Di3的阴极相连接，整流二极管Di4的阴极经过滤波电容Ci4和假负载Ri2形成直流电VCCi1，二极管Di3的阳极与直流电的地相连接，同时滤波电容Ci4和假负载Ri2的另一端也与直流电的地相连接；

上述i表示n个IC脉冲驱动芯片中的第i个。

5.一种如权利要求1～4任一项所述多路隔离输出驱动电源电路的PCB布局结构，其特征在于：

每个IC脉冲驱动芯片、隔离变压器和开关管与对应桥臂功率开关管的驱动信号放在一起，且靠近桥臂功率开关管附近，从而降低直流电源的干扰。