CN203522542U - 功率管驱动电源电路 - Google Patents
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Abstract
功率管驱动电源电路，涉及一种用于驱动大功率变换器中的功率管驱动电源电路，其结构包括电源输入模块、变压模块和电源输出模块，电源输入模块经变压模块与电源输出模块连接，变压模块包括至少两个平面变压器，所有平面变压器的初级绕组并联后连接于电源输入模块，电源输出模块包括与变压模块中次级绕组的数量相等的整流滤波单元，一个整流滤波单元与一个次级绕组连接。使用平面变压器替代普通的高频变压器，减小PCB的体积；在本实用新型的功率管驱动电源电路中设置不止一个平面变压器，在驱动电源的数量不变的情况下，变压器的数量越多，单个变压器所需的次级绕组的数量就越少，因此需要的PCB的层数也就越少，从而达到降低成本的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种功率管驱动电源电路，具体涉及一种用于驱动大功率变换器中的功率管驱动电源电路。
背景技术
在大功率变换器中，功率管在开通和关闭时均需要较大的驱动电流，这就需要为每个功率管提供单独的驱动电源。对于普通桥式电路，一个桥臂有两个功率管，就需要两个驱动电源，而对于三电平变换器，由于一个桥臂有4个功率管，这就需要4个驱动电源。现有的功率管驱动电源电路一般只设置一个变压器，在该变压器上有多个次级绕组，每个次级绕组接整流滤波电路进行整流滤波后为功率管提供驱动电源，一个次级绕组提供一个驱动电源。现有功率管驱动电源电路的变压器一般采用普通高频变压器，普通高频变压器的体积相比于电路中的其他元件显得比较大，使得整个驱动电源的PCB体积较大，不利于设计优化。在PCB（印刷电路板）上用铜箔布置绕组时，对于一个变压器而言，一般一层PCB只布置一个绕组，一个变压器中有几个绕组PCB至少就要有几层PCB，上述只设置一个变压器的驱动电源电路，由于次级绕组较多，所以需要比较多层的PCB，对PCB而言，层数越多意味着成本越高。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种能减少使用PCB层数从而降低成本，同时能减小PCB的体积的功率管驱动电源电路。
为实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案。
功率管驱动电源电路，包括电源输入模块、变压模块和电源输出模块，电源输入模块经变压模块与电源输出模块连接，变压模块包括至少两个平面变压器，所有平面变压器的初级绕组并联后连接于电源输入模块，电源输出模块包括与变压模块中次级绕组的数量相等的整流滤波单元，一个整流滤波单元与一个次级绕组连接。
其中，每个平面变压器只有一个初级绕组和一个次级绕组。
其中，变压模块包括平面变压器T1和平面变压器T2，电源输入模块包括电容C1、场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3和场效应管Q4，场效应管Q3和场效应管Q4串联形成第一支路，场效应管Q3的源极与场效应管Q4的漏极连接，场效应管Q1和场效应管Q2串联形成第二支路，场效应管Q1的源极与场效应管Q2的漏极连接，第一支路、第二支路和电容C1并联后连接在电源和地之间，电容C1的正极与电源连接，平面变压器T1和平面变压器T2的初级绕组的第一输入端均连接于场效应管Q1和场效应管Q2的接点，平面变压器T1和平面变压器T2的初级绕组的第二输入端均连接于场效应管Q3和场效应管Q4的接点。
其中，变压模块包括平面变压器T1和平面变压器T2，电源输入模块包括电容C2、场效应管Q5和场效应管Q6，平面变压器T1和平面变压器T2的初级绕组的第一输入端均连接于场效应管Q6的漏极，平面变压器T1和平面变压器T2的初级绕组的第二输入端均连接于场效应管Q5的漏极，场效应管Q5和场效应管Q6的源极均接地，电容C2正极外接电源，负极接地，平面变压器T1和平面变压器T2的初级绕组均引出一个抽头外接电源。
其中，每个整流滤波单元均包括桥式整流器和第一滤波电容，桥式整流器的两个输入端分别与所述次级绕组的两个输出端连接，桥式整流器的第一输出端与第一滤波电容的正极连接，桥式整流器的第二输出端与第一滤波电容的负极连接，第一滤波电容的负极接地。
其中，整流滤波单元还包括第二滤波电容，第一滤波电容的负极经由第二滤波电容与桥式整流器的第二输出端连接，每个所述次级绕组均引出一个抽头接地。
本实用新型的有益效果是：使用平面变压器替代普通的高频变压器，平面变压器的体积远小于普通的高频变压器，所以能减小PCB的体积；在本实用新型的功率管驱动电源电路中设置不止一个平面变压器，在驱动电源的数量不变的情况下，变压器的数量越多，单个变压器所需的次级绕组的数量就越少，因此需要的PCB的层数也就越少，从而达到降低成本的目的。
附图说明
图1为本实用新型的功率管驱动电源电路中电源输入模块为全桥拓扑时的电路结构示意图。
图2为本实用新型的功率管驱动电源电路中电源输入模块为推挽拓扑时的电路结构示意图。
图3为电源输出模块的次级绕组输出正负两组驱动电源时的电路结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本实用新型作详细说明。
本实用新型的功率管驱动电源电路，包括电源输入模块、变压模块和电源输出模块，电源输入模块经变压模块与电源输出模块连接，变压模块包括至少两个平面变压器，所有平面变压器的初级绕组并联后连接于电源输入模块，电源输出模块包括与变压模块中次级绕组的数量相等的整流滤波单元，一个整流滤波单元与一个次级绕组连接。使用平面变压器替代普通的高频变压器，平面变压器的体积远小于普通的高频变压器，所以能减小PCB的体积；此外，设置不止一个平面变压器，在驱动电源的数量不变的情况下，变压器的数量越多，单个变压器所需的次级绕组的数量就越少，因此需要的PCB的层数也就越少，从而达到降低成本的目的。本实施例中，变压模块中每个平面变压器只有一个初级绕组和一个次级绕组，即每个平面变压器只有两个绕组，PCB的层数可以减少到两层，对于本实用新型的功率管驱动电源电路而言，这显然是最优的情况。
如图1所示，变压模块包括平面变压器T1和平面变压器T2，电源输入模块为全桥拓扑，电源输入模块包括电容C1、场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3和场效应管Q4，场效应管Q3和场效应管Q4串联形成第一支路，场效应管Q3的源极与场效应管Q4的漏极连接，场效应管Q1和场效应管Q2串联形成第二支路，场效应管Q1的源极与场效应管Q2的漏极连接，第一支路、第二支路和电容C1并联后连接在电源和地之间，电容C1的正极与电源（此为输入电源，即图中的VCC电源）连接，平面变压器T1和平面变压器T2的初级绕组的第一输入端均连接于场效应管Q1和场效应管Q2的接点，平面变压器T1和平面变压器T2的初级绕组的第二输入端均连接于场效应管Q3和场效应管Q4的接点；每个整流滤波单元均包括桥式整流器和第一滤波电容（即图中的电容C1_1、C2_1），桥式整流器的两个输入端分别与所述次级绕组的两个输出端连接，桥式整流器的第一输出端与第一滤波电容的正极连接，桥式整流器的第二输出端与第一滤波电容的负极连接，第一滤波电容的负极接地。
场效应管Q1和场效应管Q4为斜对角桥臂，场效应管Q2和场效应管Q3也为斜对角桥臂，斜对角桥臂工作于相同的时序。而场效应管Q1和场效应管Q4为同一桥臂的上下桥臂，场效应管Q2和场效应管Q3也为同一桥臂的上下桥臂，同一桥臂的上下桥臂工作于互补导通状态。场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3和场效应管Q4通过不断的导通和关闭将输入电源VCC的电能传递到平面变压器T1和平面变压器T2的次级绕组，场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3和场效应管Q4的导通和关闭由专用芯片控制，平面变压器T1和平面变压器T2的次级绕组输出的电能经4个二极管组成的桥式整流器整流再经电容滤波后，形成两组隔离的驱动电源输出（即图中的+VCC1和+VCC2）。
其中，电源输入模块还可以为推挽拓扑，如图2所示，其包括电容C2、场效应管Q5和场效应管Q6，平面变压器T1和平面变压器T2的初级绕组的第一输入端均连接于场效应管Q6的漏极，平面变压器T1和平面变压器T2的初级绕组的第二输入端均连接于场效应管Q5的漏极，场效应管Q5和场效应管Q6的源极均接地，电容C2正极外接电源，负极接地，平面变压器T1和平面变压器T2的初级绕组均引出一个抽头外接电源。相比于全桥拓扑，使用推挽拓扑的电源输入模块只用了两个场效应管，但需要从初级绕组中引抽头出来，在布线时比较复杂一些。
为保证功率管在关断时能可靠的关闭，一些功率管驱动电源电路要求在关断功率管后要在驱动脚施加一个负电压，要实现这样的目的，只需在各个次级绕组中引出一个合适的抽头接地，具体如图3所示，这样每个次级绕组输出的驱动电源都可以形成正负两组驱动电源（即图3中的+VCC1和-VCC1），每个整流滤波单元还包括第二滤波电容（即图3中的C1_2），第一滤波电容的负极经由第二滤波电容与桥式整流器的第二输出端连接，每个所述次级绕组均引出一个抽头接地。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。
Claims (6)
1.功率管驱动电源电路，包括电源输入模块、变压模块和电源输出模块，电源输入模块经变压模块与电源输出模块连接，其特征在于：变压模块包括至少两个平面变压器，所有平面变压器的初级绕组并联后连接于电源输入模块，电源输出模块包括与变压模块中次级绕组的数量相等的整流滤波单元，一个整流滤波单元与一个次级绕组连接。
2.根据权利要求1所述的功率管驱动电源电路，其特征在于：每个平面变压器只有一个初级绕组和一个次级绕组。
3.根据权利要求1所述的功率管驱动电源电路，其特征在于：变压模块包括平面变压器T1和平面变压器T2，电源输入模块包括电容C1、场效应管Q1、场效应管Q2、场效应管Q3和场效应管Q4，场效应管Q3和场效应管Q4串联形成第一支路，场效应管Q3的源极与场效应管Q4的漏极连接，场效应管Q1和场效应管Q2串联形成第二支路，场效应管Q1的源极与场效应管Q2的漏极连接，第一支路、第二支路和电容C1并联后连接在电源和地之间，电容C1的正极与电源连接，平面变压器T1和平面变压器T2的初级绕组的第一输入端均连接于场效应管Q1和场效应管Q2的接点，平面变压器T1和平面变压器T2的初级绕组的第二输入端均连接于场效应管Q3和场效应管Q4的接点。
4.根据权利要求1所述的功率管驱动电源电路，其特征在于：变压模块包括平面变压器T1和平面变压器T2，电源输入模块包括电容C2、场效应管Q5和场效应管Q6，平面变压器T1和平面变压器T2的初级绕组的第一输入端均连接于场效应管Q6的漏极，平面变压器T1和平面变压器T2的初级绕组的第二输入端均连接于场效应管Q5的漏极，场效应管Q5和场效应管Q6的源极均接地，电容C2正极外接电源，负极接地，平面变压器T1和平面变压器T2的初级绕组均引出一个抽头外接电源。
5.根据权利要求1~4任意一项所述的功率管驱动电源电路，其特征在于：每个整流滤波单元均包括桥式整流器和第一滤波电容，桥式整流器的两个输入端分别与所述次级绕组的两个输出端连接，桥式整流器的第一输出端与第一滤波电容的正极连接，桥式整流器的第二输出端与第一滤波电容的负极连接，第一滤波电容的负极接地。
6.根据权利要求5所述的功率管驱动电源电路，其特征在于：整流滤波单元还包括第二滤波电容，第一滤波电容的负极经由第二滤波电容与桥式整流器的第二输出端连接，每个所述次级绕组均引出一个抽头接地。
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