CN201869101U - 隔离驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半桥拓扑电路中的两主开关管的驱动电路。所述驱动电路包括一隔离变压器，其具有同名端相反的两副边绕组；第一副边绕组驱动第一开关管，第二副边绕组驱动第二开关管，而隔离变压器的原边绕组连接变压器驱动单元；该驱动单元直接采用双路互补驱动器芯片配合电阻、两驱动开关管及开关二极管几个简单器件驱动，无需外接辅助电源及其它驱动芯片，电路简洁、成本低，工作性能稳定；且驱动变压器次级设开关二极管实现被驱动的开关管的快速开通和慢速关断，能够有效减小被驱动开关管开关切换时的损耗及关断时的电压尖峰。

Description

隔离驱动电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，具体涉及开关电源中半桥拓扑电路中的两主开关管的驱动电路。

背景技术

开关电源中常采用半桥拓扑电路，该半桥拓扑电路中开关管的稳态关断电压只需等于输入电压即可，不象推挽、单端正激电路需要达到输入电压的两倍才能驱动，因此半桥拓扑电路广泛应用于直接电网的离线式变换器中。开关电源中常见的半桥拓扑电路如附图1所示，电容C1和C2与开关管Q1、Q2组成桥，桥的对角线连接变压器TR2的原边绕组，如果此时电容C1、C2容值相等，那么当某一开关管导通时，连接该开关管Q1、Q2的绕组上的电压只有电源电压的一半，故称半桥拓扑电路。半桥拓扑电路中开关管Q1源极连接外部电源电压Vbus，开关管Q2源极接地。

半桥拓扑电路的驱动有以下特点：A、上下桥臂不共地，即变压器原边绕组电路的两开关管不共地；B、隔离驱动，即使用隔离变压器，用驱动芯片控制隔离变压器，隔离变压器再提供足够的驱动电压给半桥电路中的开关管供电，从而达到控制开关管的目的。半桥电路的驱动设计以往有很多优秀的技术方案，但以往的驱动方式，比如推挽式驱动、全桥式驱动、图腾式驱动等，均存在成本高、须外接辅助电源、电路设计复杂的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于解决以往隔离驱动电路须外接辅助电源、电路设计复杂的问题，进而提供一种电路简洁、性能稳定的半桥拓扑电路中主开关管的隔离驱动电路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案实现：隔离驱动电路，包括隔离变压器，所述隔离变压器原边绕组连接变压器驱动单元，隔离变压器具有同名端相反的两副边绕组，其第一副边绕组驱动第一开关管、第二副边绕组驱动第二开关管，所述变压器驱动单元包括基极分别与双路互补驱动器芯片驱动输出端直接连接、射极分别连接隔离变压器原边绕组两端、集电极相互连接且接地的第一驱动开关管和第二驱动开关管，及第一开关二极管、第二开关二极管、第一下拉电阻、第二下拉电阻；所述第一驱动开关管、第二驱动开关管射极分别与第一开关二极管、第二开关二极管阴极连接，上述两二极管阳极分别连接第一驱动开关管、第二驱动开关管基极；所述第一驱动开关管、第二驱动开关管基极还分别通过第一下拉电阻、第二下拉电阻接地。

一种优选的方案为：所述隔离变压器第一副边绕组同名端通过第一驱动电阻连接第一开关管栅极、异名端连接一开关管源极；所述隔离变压器第二副边绕组同名端连接第二开关管源极、异名端通过第二驱动电阻连接一开关管栅极。

更优选的方案为：所述隔离变压器第一副边绕组同名端与第一开关管栅极之间还连接有第三开关二极管，且第一副边绕组同名端连接第三开关二极管阳极；第二副边绕组异名端与第二开关管栅极之间还连接有第四开关二极管，且第二副边绕组异名端连接第四开关二极管阳极。

与现有技术相比，本实用新型具有以下显著效果：本实用新型采用双路互补驱动器芯片可以直接驱动变压器，无需增加其他独立设置的驱动转换芯片及相应的供电电源；并通过第一驱动开关管、第二驱动开关管、第一开关二极管、第二开关二极管以及第一下拉电阻、第二下拉电阻组成驱动电路进行推拉式开通与关断，电路简洁、成本低，工作性能稳定。

且驱动变压器次级设开关二极管实现被驱动的开关管的快速开通和慢速关断，能够有效减小被驱动开关管开关切换时的损耗及关断时的电压尖峰。

附图说明

图1是本实用新型所述驱动电路所适用的半桥拓扑电路结构示意图；

图2是本实用新型所述隔离驱动电路的原理示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本实用新型进行进一步详细描述。

本实用新型主要应用于开关电源中，用于驱动半桥拓扑电路中的两个主开关管。

如图2，本实用新型所述驱动电路包括隔离变压器TR1，其具有同名端相反的两副边绕组；其中，第一副边绕组驱动第一开关管Q1，第二副边绕组驱动第二开关管Q2，而隔离变压器TR1的原边绕组连接变压器驱动单元。

变压器驱动单元包括第一驱动开关管T4和第二驱动开关管T5，及第一开关二极管D5、第二开关二极管D6、第一下拉电阻R3、第二下拉电阻R4。所述第一驱动开关管T4和第二驱动开关管T5基极分别与双路互补驱动器芯片驱动输出端直接连接、射极分别连接隔离变压器TR1原边绕组两端、集电极相互连接且接地。所述第一驱动开关管T4、第二驱动开关管T5射极还分别与第一开关二极管D5、第二开关二极管D6阴极连接，上述两二极管阳极分别连接第一驱动开关管T4、第二驱动开关管T5基极。所述第一驱动开关管T4、第二驱动开关管T5基极还分别通过第一下拉电阻R3、第二下拉电阻R4接地。

具体实施时，双路互补驱动器芯片可采用型号为TL494或SG3525的集成芯片或与其功能类似的其它芯片。

隔离变压器TR1第一副边绕组同名端通过第一驱动电阻R5连接第一开关管Q1栅极、异名端连接一开关管Q1源极；隔离变压器TR1第二副边绕组同名端连接第二开关管Q2源极、异名端通过第二驱动电阻R7连接一开关管Q2栅极。隔离变压器TR1第一副边绕组同名端与第一开关管Q1栅极之间还连接有第三开关二极管D7，且第一副边绕组同名端连接第三开关二极管D7阳极；第二副边绕组异名端与第二开关管Q2栅极之间还连接有第四开关二极管D8，且第二副边绕组异名端连接第四开关二极管D8阳极。第一开关管Q1源极与栅极之间连接有第三驱动电阻R6，第二开关管Q2源极与栅极之间也连接有第四驱动电阻R8。

本实用新型工作原理如下：当双路互补驱动器芯片的驱动输出端Pin9输出为高电平、Pin10输出为低电平时，第一驱动开关管T4截止，第二驱动开关管T5导通，信号经过二极管D5、隔离变压器TR1、第二驱动开关管T5到地，则隔离变压器TR1第二副边绕组异名端输出高电平经过开关二极管D8为半桥电路中开关管Q2提供正向驱动信号Q2-G；第一副边绕组同名端输出低电平经过二极管D7为半桥电路中的开关Q1提供负向关断信号Q1-G。当TL494的驱动输出端Pin10输出为高电平、Pin9输出为低电平时，第一驱动开关管T4导通，第二驱动开关管T5截止，信号经过二极管D6、隔离变压器TR1原边绕组、第一驱动开关管T4到地，则驱动变压器TR1第一副边绕组同名端输出高电平经过二极管D7为半桥开关Q1提供正向驱动信号Q1-G，TR1第二副边绕组异名端输出低电平经过D8为半桥开关Q2提供负向关断信号Q2-G。当TL494的驱动输出端Pin9、Pin10因某种原因同时输出高电平或低电平时，驱动开关管T4、T5不动作，驱动电路初级无电流回路，不工作，TR1不向副边绕组传递能量，从而避免半桥电路桥臂直通。在此过程中，下拉电阻R3、R4能够确保第一驱动开关管T4，第二驱动开关管T5的导通。

并联于驱动电阻R5、R7上的二极管D7、D8能够使开关管Q1、Q2实现快速开通慢速关断，有效减小其开关损耗及关断时的电压尖峰。由于设置并联于驱动电阻R5、R7上的二极管D7、D8能有效实现快开慢关，而无需设置电容等导致开通速度慢、损耗大及引起关断时尖峰电压较高的元器件，且电路简单降低了成本，提高了电路的可靠性。

本实用新型不但适于驱动图1所示的半桥拓扑电路中的开关器件，同样也可用于驱动全桥拓扑电路中同一桥臂上的两个开关器件。驱动全桥电路时，驱动电路的输出信号Q1-G及 Q2-G分别对应连接全桥电路中同一桥臂上的两个开关管栅极，Q1-S及 Q2-S分别对应连接全桥电路中同一桥臂上的两个开关管源极。

上述实施例为本实用新型实现的优选方案，并非限定性穷举，在相同构思下本实用新型还可以有其他变换形式，需要说明的是，在不脱离本实用新型构思的前提下，任何显而易见的替换均在本实用新型保护范围之内。

Claims (8)

1.一种隔离驱动电路，包括隔离变压器（TR1），所述隔离变压器（TR1）原边绕组连接变压器驱动单元，隔离变压器（TR1）具有同名端相反的两副边绕组，其第一副边绕组驱动第一开关管（Q1）、第二副边绕组驱动第二开关管（Q2），其特征在于：所述变压器驱动单元包括基极分别与双路互补驱动器芯片驱动输出端直接连接、射极分别连接隔离变压器（TR1）原边绕组两端、集电极相互连接且接地的第一驱动开关管（T4）和第二驱动开关管（T5），及第一开关二极管（D5）、第二开关二极管（D6）、第一下拉电阻(R3)、第二下拉电阻（R4)；

所述第一驱动开关管（T4）、第二驱动开关管（T5）射极分别与第一开关二极管（D5）、第二开关二极管（D6）阴极连接，上述两二极管阳极分别连接第一驱动开关管(T4)、第二驱动开关管(T5)基极；

所述第一驱动开关管(T4)、第二驱动开关管（T5）基极还分别通过第一下拉电阻(R3)、第二下拉电阻（R4)接地。

2.根据权利要求1所述的隔离驱动电路，其特征在于：所述隔离变压器（TR1）第一副边绕组同名端通过第一驱动电阻（R5）连接第一开关管（Q1）栅极、异名端连接一开关管（Q1）源极；所述隔离变压器（TR1）第二副边绕组同名端连接第二开关管（Q2）源极、异名端通过第二驱动电阻（R7）连接一开关管（Q2）栅极。

3.根据权利要求2所述的隔离驱动电路，其特征在于：所述隔离变压器（TR1）第一副边绕组同名端与第一开关管（Q1）栅极之间还连接有第三开关二极管（D7），且第一副边绕组同名端连接第三开关二极管（D7）阳极。

4.根据权利要求2所述的隔离驱动电路，其特征在于：第二副边绕组异名端与第二开关管（Q2）栅极之间还连接有第四开关二极管（D8），且第二副边绕组异名端连接第四开关二极管（D8）阳极。

5.根据权利要求3或4所述的隔离驱动电路，其特征在于：所述第一开关管（Q1）源极与栅极之间连接有第三驱动电阻（R6）。

6.根据权利要求3或4所述的隔离驱动电路，其特征在于：第二开关管（Q2）源极与栅极之间连接有第四驱动电阻（R8）。

7.根据权利要求1所述的隔离驱动电路，其特征在于：所述双路互补驱动器芯片采用型号为TL494、SG3525的集成芯片。

8.根据权利要求1所述的隔离驱动电路，其特征在于：所述隔离驱动电路设置于半桥拓扑电路中。

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