CN104158158B - 全桥和半桥逆变电路的直通保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电源技术领域，具体涉及全桥和半桥逆变电路的直通保护电路。本发明提供的全桥和半桥逆变电路的直通保护电路中，当逆变电路的桥臂的电流过大时，检流电路将产生过大的电压，随后比较电路将检流电路所产生的电压与基准电压电路提供的基准电压比较之后输出控制信号控制PWM控制芯片U1，此时PWM控制芯片U1将输出相应脉冲信号关断逆变电路的桥臂上的开关管。因此，本发明提供的全桥和半桥逆变电路的直通保护电路，可防止全桥和半桥逆变电路的桥臂发生直通现象时开关管烧坏，还可解决其他原因造成的全桥和半桥逆变电路的桥臂电流过大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，具体涉及全桥和半桥逆变电路的直通保护电路。
背景技术
目前全桥和半桥逆变电路中，一般采用MOS管作为开关管，并由PWM芯片驱动MOS管的通断。
图1所示为现有技术中的一种全桥逆变电路，采用MOS管Q1、MOS管Q2、MOS管Q3、MOS管Q4作为开关管。其中PWM控制芯片U1的第一脉冲输出端O1输出的第一路脉冲信号控制第一组开关管MOS管Q1和MOS管Q4的通断，第二脉冲输出端O2输出的第二路脉冲信号控制第二组开关管MOS管Q2和MOS管Q3的通断，该第一路脉冲信号和第二路脉冲信号为互补信号，因此在PWM控制芯片U1的驱动下，该第一组开关管和第二组开关管的交替通断，此时直流电VCC在变压器T1转变为交流电，所转变的交流电为负载R0供电。
图2所示为现有技术中的一种半桥逆变电路，采用MOS管Q1、MOS管Q3作为开关管。其中PWM控制芯片U1的第一脉冲输出端O1输出的第一路脉冲信号控制MOS管Q1的通断，第二脉冲输出端O2输出的第二路脉冲信号控制MOS管Q2的通断，该第一路脉冲信号和第二路脉冲信号为互补信号，因此在PWM控制芯片U1的驱动下，该第一组开关管和第二组开关管的交替通断，此时直流电VCC在变压器T1上转变为交流电，所转变的交流电为负载R0供电。
无论是全桥逆变电路还是半桥逆变电路，在换流期中，由于电路自身原因容易造成直通。直通是全桥或半桥电路的同一桥臂的两只开关管在同一时间内同时导通的现象，如图1所示的MOS管Q1和MOS管Q3同时导通，或MOS管Q2和MOS管Q4同时导通。一旦出现直通现象，须尽快检测并立即关断开关管，以避免开关管的PN结因电流过大而烧坏。目前现有技术尚未提供全桥和半桥逆变电路的直通保护电路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全桥整流电路的直通保护电路，旨在解决全桥和半桥逆变电路的桥臂发生直通现象时开关管烧坏的问题。
为此，本发明采用以下技术方案：
一种全桥逆变电路的直通保护电路，
所述全桥逆变电路包括第一桥臂和第二桥臂，所述第一桥臂包括第一开关管和第二开关管，所述第二桥臂包括第三开关管和第四开关管；
所述全桥逆变电路还包括输出两路脉冲信号控制所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管通断的PWM控制芯片U1，所述PWM控制芯片U1的第一路脉冲信号输出端接所述第一开关管和所述第四开关管的受控端、第二路脉冲信号输出端接所述第二开关管和所述第三开关管的受控端；
所述全桥逆变电路还包括负载电路，所述负载电路连接于所述第一开关管与所述第二开关管的公共连接端以及所述第三开关管与所述第四开关管的公共连接端之间；
所述直通保护电路包括：根据所述第一桥臂的电流产生电压的第一检流电路；
根据所述第二桥臂的电流产生电压的第二检流电路；
提供基准电压的基准电压电路；以及
将所述第一检流电路和所述第二检流电路所产生的电压分别与所述基准电压比较，根据比较的结果输出控制信号控制所述PWM控制芯片U1输出的脉冲信号的比较电路；所述比较电路的第一输入端接所述第一检流电路、第二输入端接所述第二检流电路、基准端接所述基准电压电路、输出端接所述PWM控制芯片U1的使能端。
一种半桥逆变电路的直通保护电路，
所述半桥逆变电路包括一桥臂以及串联于第一直流电源与地之间的电容C4和电容C5，所述桥臂包括第一开关管和第二开关管；
所述半桥逆变电路还包括输出两路互补脉冲信号控制所述第一开关管和所述第二开关管通断的PWM控制芯片U1，所述PWM控制芯片U1的第一路脉冲信号输出端接所述第一开关管的受控端、第二路脉冲信号输出端接所述第二开关管的受控端；
所述半桥逆变电路还包括负载电路，所述负载电路连接于所述第一开关管与所述第二开关管的公共连接端以及所述电容C4与所述电容C5的公共连接端之间；
所述直通保护电路包括：根据所述桥臂的电流产生电压的一检流电路；
提供基准电压的基准电压电路；以及
将所述检流电路所产生的电压与所述基准电压比较，根据比较的结果输出控制信号控制所述PWM控制芯片U1输出的脉冲信号的比较电路；所述比较电路的输入端接所述检流电路、基准端接所述基准电压电路、输出端接所述PWM控制芯片U1的使能端。
本发明提供的全桥和半桥逆变电路的直通保护电路中，检流电路可根据逆变电路中的桥臂的电流产生电压，比较电路将检流电路所产生的电压与基准电压电路提供的电压比较，之后根据比较的结果控制PWM控制芯片U1输出的脉冲信号。当逆变电路的桥臂的电流过大时，检流电路将产生过大的电压，随后比较电路将检流电路所产生的电压与基准电压电路提供的基准电压比较之后输出控制信号控制PWM控制芯片U1，此时PWM控制芯片U1将输出相应脉冲信号关断逆变电路的桥臂上的开关管。因此，本发明提供的全桥和半桥逆变电路的直通保护电路，可防止全桥和半桥逆变电路的桥臂发生直通现象时开关管烧坏，还可解决其他原因造成的全桥和半桥逆变电路的桥臂电流过大的问题。
附图说明
图1为现有技术中的全桥逆变电路的电路原理示意图；
图2为现有技术中的半桥逆变电路的电路原理示意图；
图3为本发明实施例提供的全桥逆变电路的直通保护电路的电路原理示意图；
图4为本发明实施例提供的半桥逆变电路的直通保护电路的电路原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参照图3，本发明实施例提供的全桥逆变电路的直通保护电路的电路原理示意图。
一种全桥逆变电路的直通保护电路，全桥逆变电路包括第一桥臂1和第二桥臂2，第一桥臂1包括第一开关管11和第二开关管12，第二桥臂2包括第三开关管13和第四开关管14；全桥逆变电路还包括输出两路互补脉冲信号控制第一开关管11、第二开关管12、第三开关管13和第四开关管14通断的PWM控制芯片U1，PWM控制芯片U1的第一路脉冲信号输出端O1接第一开关管11和第四开关管14的受控端、第二路脉冲信号输出端O2接第二开关管12和第三开关管13的受控端；全桥逆变电路还包括负载电路3，负载电路3连接于第一开关管11与第二开关管12的公共连接端以及第三开关管13与第四开关管14的公共连接端之间；
直通保护电路包括：根据第一桥臂1的电流产生电压的第一检流电路41，根据第二桥臂2的电流产生电压的第二检流电路42；提供基准电压的基准电压电路5；将第一检流电路41和第二检流电路42所产生的电压分别与基准电压比较，根据比较的结果输出控制信号控制PWM控制芯片U1输出的脉冲信号的比较电路6，其第一输入端接第一检流电路41、第二输入端接第二检流电路42、基准端接基准电压电路5、输出端接PWM控制芯片U1的使能端EN。
本发明实施例中，第一检流电路41和第二检流电路42分别为感应线圈L1和感应线圈L2。在其他实施例中，该第一检流电路41和第二检流电路42可以采用霍尔元件感应桥臂上的电流并输出电压。
本发明实施例中，基准电压电路5包括电阻R3、稳压管ZD1，稳压管ZD1的阴极通过电阻R3接第二直流电源VDD、阳极接地，稳压管ZD1的阴极接比较电路6的基准端。
本发明实施例中，比较电路6包括运放U2、运放U3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R1、电阻R2、电阻R4；二极管D1的阳极作为比较电路（6）的第一输入端、阴极通过电阻R1接运放U2的同相输入端，二极管D3的阳极接运放U2的输出端、阴极接电阻R4的第一端，二极管D2的阳极作为比较电路6的第二输入端、阴极通过电阻R2接运放U3的同相输入端，二极管D4的阳极接运放U3的输出端、阴极接电阻R4的第一端，运放U2和运放U3的反向输入端共同作为比较电路6的基准端，电阻R4的第二端作为比较电路6的输出端。
该比较电路6中，二极管D1和二极管D2的作用是整流，二极管D3和二极管D4的作用是防止外部电压倒灌至运放U2和运放U3。
本发明实施例中，比较电路6还包括电容C1、电容C2和电容C3；电容C1连接于二极管D1的阴极与地之间，电容C2连接于二极管D2的阴极与地之间，电容C3连接于电阻R4的第一端与地之间。
该比较电路6中，电容C1和电容C2的作用是滤波，电容C3的作用是延时。
本发明实施例中，第一开关管11、第二开关管12、第三开关管13和第四开关管14分别为绝缘栅型N沟道增强型场效应管Q1、绝缘栅型N沟道增强型场效应管Q2、绝缘栅型N沟道增强型场效应管Q3、绝缘栅型N沟道增强型场效应管Q4。在其他实施例中可采用其他类型的开关管。
本发明实施例中，负载电路3包括变压器T1和负载R0，变压器T1的原边线圈的两端分别接第一开关管11与第二开关管12的公共连接端以及第三开关管13与第四开关管14的公共连接端、副边线圈的两端分别接负载R0的两端。在其他实施例中可采用其他形式的负载。
本发明实施例提供的全桥逆变电路的直通保护电路中，当逆变电路的第一桥臂1或第二桥臂2任一桥臂的电流过大时，第一检流电路41或第二检流电路42将产生过大的电压，随后比较电路6将第一检流电路41或第二检流电路42所产生的电压与基准电压电路5提供的基准电压比较之后输出控制信号控制PWM控制芯片U1，此时PWM控制芯片U1将输出相应脉冲信号关断逆变电路中电流过大的桥臂上的开关管。因此，本发明实施例提供的全桥逆变电路的直通保护电路，可防止全桥逆变电路的桥臂发生直通现象时开关管烧坏；当然，由于该全桥逆变电路的直通保护电路采用的是电流检测的原理，因此，还可解决其他原因造成的全桥逆变电路的桥臂电流过大的问题。
参照图4，本发明实施例提供的半桥逆变电路的直通保护电路的电路原理示意图。
一种半桥逆变电路的直通保护电路，半桥逆变电路包括一桥臂1以及串联于第一直流电源VCC与地之间的电容C4和电容C5，桥臂1包括第一开关管11和第二开关管12；半桥逆变电路还包括输出两路互补脉冲信号控制第一开关管11和第二开关管12通断的PWM控制芯片U1，PWM控制芯片U1的第一路脉冲信号输出端O1接第一开关管11的受控端、第二路脉冲信号输出端O2接第二开关管12的受控端；半桥逆变电路还包括负载电路3，负载电路3连接于第一开关管11与第二开关管12的公共连接端以及电容C4与电容C5的公共连接端之间；
直通保护电路包括：根据桥臂1的电流产生电压的一检流电路41；提供基准电压的基准电压电路5；将检流电路41所产生的电压与基准电压比较，根据比较的结果输出控制信号控制PWM控制芯片U1输出的脉冲信号的比较电路6，其输入端接检流电路41、基准端接基准电压电路5、输出端接PWM控制芯片U1的使能端EN。
本发明实施例中，检流电路41为感应线圈L1。在其他实施例中，该第一检流电路41可以采用霍尔元件感应桥臂上的电流并输出电压。
本发明实施例中，基准电压电路5包括电阻R3、稳压管ZD1，稳压管ZD1的阴极通过电阻R3接第二直流电源VDD、阳极接地，稳压管ZD1的阴极接比较电路6的基准端。
本发明实施例中，比较电路6包括运放U2、二极管D1、二极管D3、电阻R1、电阻R4；二极管D1的阳极作为比较电路6的输入端、阴极通过电阻R1接运放U2的同相输入端，二极管D3的阳极接运放U2的输出端、阴极接电阻R4的第一端，运放U2的反向输入端共同作为比较电路6的基准端，电阻R4的第二端作为比较电路6的输出端。
该比较电路6中，二极管D1的作用是整流，二极管D3的作用是防止外部电压倒灌至运放U2。
本发明实施例中，比较电路6还包括电容C1和电容C3；电容C1连接于二极管D1的阴极与地之间，电容C3连接于电阻R4的第一端与地之间。
该比较电路6中，电容C1的作用是滤波，电容C3的作用是延时。
本发明实施例中，第一开关管11和第二开关管12分别为绝缘栅型N沟道增强型场效应管Q1和绝缘栅型N沟道增强型场效应管Q2。在其他实施例中可采用其他类型的开关管。
本发明实施例中，负载电路3包括变压器T1和负载R0，变压器T1的原边线圈的两端分别接第一开关管11与第二开关管12的公共连接端以及电容C4与电容C5的公共连接端、副边线圈的两端分别接负载R0的两端。在其他实施例中可采用其他形式的负载。
本发明实施例提供的半桥逆变电路的直通保护电路中，当逆变电路的桥臂1的电流过大时，检流电路41将产生过大的电压，随后比较电路6将检流电路41所产生的电压与基准电压电路5提供的基准电压比较之后输出控制信号控制PWM控制芯片U1，此时PWM控制芯片U1将输出相应脉冲信号关断逆变电路中的桥臂上的开关管。因此，本发明实施例提供的半桥逆变电路的直通保护电路，可防止半桥逆变电路的桥臂发生直通现象时开关管烧坏；当然，由于该半桥逆变电路的直通保护电路采用的是电流检测的原理，因此，还可解决其他原因造成的半桥逆变电路的桥臂电流过大的问题。
综上所述，本发明实施例提供的全桥和半桥逆变电路的直通保护电路，可防止全桥和半桥逆变电路的桥臂发生直通现象时开关管烧坏，还可解决其他原因造成的全桥和半桥逆变电路的桥臂电流过大的问题。
以上仅为本发明优选实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (8)
1.一种全桥逆变电路的直通保护电路，
所述全桥逆变电路包括第一桥臂(1)和第二桥臂(2)，所述第一桥臂(1)包括第一开关管(11)和第二开关管(12)，所述第二桥臂(2)包括第三开关管(13)和第四开关管(14)；
所述全桥逆变电路还包括输出两路脉冲信号控制所述第一开关管(11)、所述第二开关管(12)、所述第三开关管(13)和所述第四开关管(14)通断的PWM控制芯片U1，所述PWM控制芯片U1的第一路脉冲信号输出端(O1)接所述第一开关管(11)和所述第四开关管(14)的受控端、第二路脉冲信号输出端(O2)接所述第二开关管(12)和所述第三开关管(13)的受控端；
所述全桥逆变电路还包括负载电路(3)，所述负载电路(3)连接于所述第一开关管(11)与所述第二开关管(12)的公共连接端以及所述第三开关管(13)与所述第四开关管(14)的公共连接端之间；
其特征在于，所述直通保护电路包括：根据所述第一桥臂(1)的电流产生电压的第一检流电路(41)；
根据所述第二桥臂(2)的电流产生电压的第二检流电路(42)；
提供基准电压的基准电压电路(5)；以及
将所述第一检流电路(41)和所述第二检流电路(42)所产生的电压分别与所述基准电压比较，根据比较的结果输出控制信号控制所述PWM控制芯片U1输出的脉冲信号的比较电路(6)；所述比较电路(6)的第一输入端接所述第一检流电路(41)、第二输入端接所述第二检流电路(42)、基准端接所述基准电压电路(5)、输出端接所述PWM控制芯片U1的使能端(EN)；
所述比较电路(6)包括运放U2、运放U3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R1、电阻R2、电阻R4；
所述二极管D1的阳极作为所述比较电路(6)的第一输入端、阴极通过所述电阻R1接所述运放U2的同相输入端，所述二极管D3的阳极接所述运放U2的输出端、阴极接所述电阻R4的第一端，
所述二极管D2的阳极作为所述比较电路(6)的第二输入端、阴极通过所述电阻R2接所述运放U3的同相输入端，所述二极管D4的阳极接所述运放U3的输出端、阴极接所述电阻R4的第一端，
所述运放U2和所述运放U3的反向输入端共同作为所述比较电路(6)的基准端，所述电阻R4的第二端作为所述比较电路(6)的输出端。
2.如权利要求1所述的全桥逆变电路的直通保护电路，其特征在于，所述第一检流电路(41)和所述第二检流电路(42)分别为感应线圈L1和感应线圈L2。
3.如权利要求1所述的全桥逆变电路的直通保护电路，其特征在于，所述基准电压电路(5)包括电阻R3、稳压管ZD1，所述稳压管ZD1的阴极通过所述电阻R3接第二直流电源(VDD)、阳极接地，所述稳压管ZD1的阴极接所述比较电路(6)的基准端。
4.如权利要求1所述的全桥逆变电路的直通保护电路，其特征在于，所述比较电路(6)还包括电容C1、电容C2和电容C3；
所述电容C1连接于所述二极管D1的阴极与地之间，所述电容C2连接于所述二极管D2的阴极与地之间，所述电容C3连接于所述电阻R4的第一端与地之间。
5.一种半桥逆变电路的直通保护电路，
所述半桥逆变电路包括一桥臂(1)以及串联于第一直流电源(VCC)与地之间的电容C4和电容C5，所述桥臂(1)包括第一开关管(11)和第二开关管(12)；
所述半桥逆变电路还包括输出两路互补脉冲信号控制所述第一开关管(11)和所述第二开关管(12)通断的PWM控制芯片U1，所述PWM控制芯片U1的第一路脉冲信号输出端(O1)接所述第一开关管(11)的受控端、第二路脉冲信号输出端(O2)接所述第二开关管(12)的受控端；
所述半桥逆变电路还包括负载电路(3)，所述负载电路(3)连接于所述第一开关管(11)与所述第二开关管(12)的公共连接端以及所述电容C4与所述电容C5的公共连接端之间；
其特征在于，所述直通保护电路包括：根据所述桥臂(1)的电流产生电压的一检流电路(41)；
提供基准电压的基准电压电路(5)；以及
将所述检流电路(41)所产生的电压与所述基准电压比较，根据比较的结果输出控制信号控制所述PWM控制芯片U1输出的脉冲信号的比较电路(6)；所述比较电路(6)的输入端接所述检流电路(41)、基准端接所述基准电压电路(5)、输出端接所述PWM控制芯片U1的使能端(EN)；
所述比较电路(6)包括运放U2、二极管D1、二极管D3、电阻R1、电阻R4；
所述二极管D1的阳极作为所述比较电路(6)的输入端、阴极通过所述电阻R1接所述运放U2的同相输入端，所述二极管D3的阳极接所述运放U2的输出端、阴极接所述电阻R4的第一端，
所述运放U2的反向输入端共同作为所述比较电路(6)的基准端，所述电阻R4的第二端作为所述比较电路(6)的输出端。
6.如权利要求5所述的半桥逆变电路的直通保护电路，其特征在于，所述检流电路(41)为感应线圈L1。
7.如权利要求5所述的半桥逆变电路的直通保护电路，其特征在于，所述基准电压电路(5)包括电阻R3、稳压管ZD1，所述稳压管ZD1的阴极通过所述电阻R3接第二直流电源(VDD)、阳极接地，所述稳压管ZD1的阴极接所述比较电路(6)的基准端。
8.如权利要求5所述的半桥逆变电路的直通保护电路，其特征在于，所述比较电路(6)还包括电容C1和电容C3；
所述电容C1连接于所述二极管D1的阴极与地之间，所述电容C3连接于所述电阻R4的第一端与地之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |