CN208797823U - 逆变器上桥驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种逆变器上桥驱动电路，包括充电电路和驱动电路，所述充电电路包括第一二极管D1和第一电容C2，所述充电电路用于通过所述第一供电电压对所述第一电容C2充电，以通过所述第一电容C2提供第二供电电压；所述驱动电路包括第一晶体管Q2，所述第一晶体管Q2的集电极还与所述桥式逆变电路的上桥晶体管Q3的受控端连接，用于通过第一电容C2输出的所述第二供电电压对所述桥式逆变电路的上桥晶体管Q3进行导通或截止的驱动。本实用新型的逆变器上桥驱动电路简单、可靠性高、整体功率较低，且生产成本较低。同时可以避免上桥晶体管Q3、下桥晶体管Q5的直通。

Description

逆变器上桥驱动电路

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种逆变器上桥驱动电路。

背景技术

电力电子中常用的N型开关管或桥式电路作为电子开关，开关管工作于开关模式，下管源极(或发射极)与供电地相连，工作时门极电平相对于源极(或发射极)虽有变化，但幅度较小。上管漏极(或集电极)与电源正相连，工作时漏极(或集电极)电位恒定，而上管源极(或发射极)相对于电源负(或正)处于从地到电源正或是电源正到地的高速跳变中。以上工作特点决定了上管驱动是桥式电路设计的难点，也是重点，其可靠性决定了整个转换器的可靠性。

参阅图1和图2现有技术中常见的上管驱动电路主要有采用光耦隔离驱动的驱动电路或采用变压器隔离驱动的驱动电路。采用光耦隔离驱动或变压器隔离驱动电路成本较高，体积较大。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种逆变器上桥驱动电路。

为实现上述目的，根据本实用新型实施例的逆变器上桥驱动电路，包括充电电路，所述充电电路包括第一二极管D1和第一电容C2，所述第一二极管D1的阳极与第一供电电压连接，所述第一二极管D1的阴极与所述第一电容C2的一端连接，所述第一电容C2的另一端与桥式逆变电路的上桥晶体管Q3、下桥晶体管Q5的公共端连接，所述充电电路用于通过所述第一供电电压对所述第一电容C2充电，以通过所述第一电容C2提供第二供电电压；

驱动电路，所述驱动电路包括第一晶体管Q2，所述第一晶体管Q2的基极与信号源的信号输出端连接，所述第一晶体管Q2的集电极通过第一电阻R3与所述第一二极管D1、第一电容C2的公共端连接，所述第一晶体管Q2的发射极与参考地连接，所述第一晶体管Q2的集电极还与所述桥式逆变电路的上桥晶体管Q3的受控端连接，用于通过第一电容C2输出的所述第二供电电压对所述桥式逆变电路的上桥晶体管Q3进行导通或截止的驱动。

可选地，根据本实用新型的一个实施例，所述驱动电路还包括一电平转换电路，所述第一晶体管Q2的基极通过所述电平转换电路与所述信号源输出端连接，所述电平转换电路包括第二晶体管Q1，所述第二晶体管Q1的基极与所述信号源连接，所述第二晶体管Q1的发射极与所述参考地连接，所述第二晶体管Q1的集电极通过第二电阻R2与所述第一供电电压的输出端连接，所述第二晶体管Q1的集电极还与所述第一晶体管Q2的基极连接。

可选地，根据本实用新型的一个实施例，所述第一晶体管Q2、第二晶体管Q1分别为NPN型号三极管。

可选地，根据本实用新型的一个实施例，还包括：

第三电阻R4，所述第三电阻R4的一端与所述极第一晶体管Q2的集电极连接，所述第三电阻R4的另一端与所述桥式逆变电路的上桥晶体管Q3的受控端连接。

可选地，根据本实用新型的一个实施例，还包括第四电阻R6，所述第四电阻R6的一端与所述桥式逆变电路的上桥晶体管Q3的受控端连接，所述第四电阻R6的另一端与所述桥式逆变电路的上桥晶体管Q3、下桥晶体管Q5的公共端连接。

本实用新型提供的逆变器上桥驱动电路，通过充电电路在桥式逆变电路的下桥晶体管Q5导通时，第一供电电压通过第一二极管D1，下桥晶体管Q5及参考地对第一电容C2充电，通过第一电容C2提供开关管的驱动电源电压，这种驱动电路供电模式电路简单、可靠性高。

通过驱动电路的逻辑设计为第一晶体管Q2导通时，上桥晶体管Q3关断，第一晶体管Q2关断时，上桥晶体管Q3导通。在上桥晶体管Q3导通时，因第一晶体管Q2处于关断状态，使得整个上管驱动电路耗电极低，可选用较小的第一电容C2。驱动电路的整体功率较低，可靠性高，且生产成本较低。

通过调整第一电阻R3、第三电阻R4的电阻阻值，可以实现对上桥晶体管Q3门极的充电过程较慢，上桥晶体管Q3的导通时间与信号源的发出的导通时间相比有一定的滞后，此过程可以避免上桥晶体管Q3、下桥晶体管Q5的直通。

附图说明

图1为现有技术中使用光耦实现对逆变器上桥驱动电路结构示意图；

图2为现有技术中使用变压器实现对逆变器上桥驱动电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的上桥驱动电路结构示意图。

附图标记：

信号源10；

逆变器上桥驱动电路20；

桥式逆变电路30。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

参阅图3，本实用新型提供一种逆变器上桥驱动电路，包括：充电电路和驱动电路，所述充电电路包括第一二极管D1和第一电容C2，所述第一二极管D1的阳极与第一供电电压+12V连接，所述第一二极管D1的阴极与所述第一电容C2的一端连接，所述第一电容C2的另一端与桥式逆变电路的上桥晶体管Q3、下桥晶体管Q5的公共端连接，所述充电电路用于通过所述第一供电电压+12V对所述第一电容C2充电，以通过所述第一电容C2提供第二供电电压；由于所述桥式逆变器的上桥晶体管Q3为高电平导通MOS晶体管，所述上桥晶体管Q3的漏极与第一高压电连接，当所述上桥晶体管Q3的栅源极电压高于导通值时，所述上桥晶体管Q3导通，本实用新型实施例中，当所述桥式逆变器的下桥晶体管Q5导通时，所述第一电容C2与所述参考地GND连通，所述第一供电电压+12V通过所述第一二极管D1对所述第一电容C2进行充电，当所述第一电容C2充满电后，所述第一电容C2两端的电压值为所述第一供电电压+12V的电压值。

所述驱动电路包括第一晶体管Q2，所述第一晶体管Q2的基极与信号源的信号输出端连接，所述第一晶体管Q2的集电极通过第一电阻R3与所述第一二极管D1、第一电容C2的公共端连接，所述第一晶体管Q2的发射极与参考地GND连接，所述第一晶体管Q2的集电极还与所述桥式逆变电路的上桥晶体管Q3的受控端连接，用于通过第一电容C2输出的所述第二供电电压对所述桥式逆变电路的上桥晶体管Q3进行导通或截止的驱动。当所述第一晶体管Q2截止时，所述第一电容C2通过所述第一电阻R3为所述上桥晶体管Q3提供所述第二供电电压，所述第二供电电压分别作用于所述上桥晶体管Q3的栅源极，上桥晶体管Q3的栅源极电压高于导通门电压，所述上桥晶体管Q3导通。同时所述下桥晶体管Q5处于关闭状态，所述上桥晶体管Q3的源极电压接近漏极电压。也就是所述上桥晶体管Q3的漏极在所述上桥晶体管Q3导通时处于高压状态，由于所述第一电容C2的另一端与所述上桥晶体管Q3的源极连接，所述第一电容C2的两端也处于高压状态，所述第一二极管D1反向截止，避免所述第一电容C2的高压对所述第一供电电压+12V进行反向充电。

当所述第一晶体管Q2导通时，第一晶体管Q2的集电极与参考地GND连通，所述第一晶体管Q2的集电极电压接近参考地GND电压，所述上桥晶体管Q3的栅源极电压低于导通门电压，所述上桥晶体管Q3截止。

本实用新型提供的逆变器上桥驱动电路，通过充电电路通过在桥式逆变电路的下桥晶体管Q5导通时，第一供电电压+12V通过第一二极管D1，下桥晶体管Q5及参考地GND对第一电容C2充电，通过第一电容C2提供开关管的驱动电源电压，这种驱动电路供电模式电路简单、可靠性高。

通过驱动电路的逻辑设计为第一晶体管Q2导通时，上桥晶体管Q3关断，第一晶体管Q2关断时，上桥晶体管Q3导通。在上桥晶体管Q3导通时，因第一晶体管Q2处于关断状态，使得整个上管驱动电路耗电极低，可选用较小的第一电容C2。在上桥晶体管Q3关断时，第一晶体管Q2处于导通状态。此时第一电阻R3需消耗一部分能量，通过所述第一供电电压+12V直接供电，无需消耗第一电容C2上的能量。驱动电路的整体功率较低，可靠性高，且生产成本较低。

参阅图3，所述驱动电路还包括一电平转换电路，所述第一晶体管Q2的基极通过所述电平转换电路与所述信号源输出端连接，所述电平转换电路包括第二晶体管Q1，所述第二晶体管Q1的基极与所述信号源连接，所述第二晶体管Q1的发射极与所述参考地GND连接，所述第二晶体管Q1的集电极通过第二电阻R2与所述第一供电电压+12V的输出端连接，所述第二晶体管Q1的集电极还与所述第一晶体管Q2的基极连接。当所述信号源输出高电平时，所述第二晶体管Q1的集电极与参考地GND连通，所述第二晶体管Q1的集电极输出低电平，当所述信号源输出低电平时，所述第二晶体管Q1截止，所述第二晶体管Q1的集电极通过第二电阻R2与第一供电电压+12V连通，所述第二晶体管Q1的集电极输出高电平。通过所述第二晶体管Q1将所述信号源的输出电平进行反向。以使所述驱动电路输出与所述信号源相位相同的驱动信号。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一晶体管Q2、第二晶体管Q1分别为NPN型号三极管。

参阅图3还包括：第三电阻R4，所述第三电阻R4的一端与所述极第一晶体管Q2的集电极连接，所述第三电阻R4的另一端与所述桥式逆变电路的上桥晶体管Q3的受控端连接。将第一电阻R3和所述第三电阻R4设置在所述第二供电电压的输出端与所述上桥晶体管Q3的输出端之间，可对所述上桥晶体管Q3的驱动电流进行限制，通过匹配第一电阻R3和第三电阻R4的阻值，形成对所述上桥晶体管Q3的导通速度慢、关断速度快，避免了同一桥臂上下开关管的直通。因为第一电阻R3和第三电阻R4的电阻阻值较大，可以对上桥晶体管Q3门极的充电过程较慢，上桥晶体管Q3的导通时间与信号源的发出的导通时间相比有一定的滞后，此过程可以避免上桥晶体管Q3、下桥晶体管Q5的直通。由于逆变器工作于工频状态下，频率相对极低，此过程并不会因为上桥晶体管Q3导通速度慢而导致其发热问题。因为上桥晶体管Q3慢导通而产生的热量与上桥晶体管Q3通态损耗产生的热量相比可以忽略。

参阅图3，还包括第四电阻R6，所述第四电阻R6的一端与所述桥式逆变电路的上桥晶体管Q3的受控端连接，所述第四电阻R6的另一端与所述桥式逆变电路的上桥晶体管Q3、下桥晶体管Q5的公共端连接。所述第四电阻R6用于对所述上桥晶体管Q3的受控端进行初始化复位。所述第四电阻R6为下拉电阻，通过所述第四电阻R6与上桥晶体管Q3、下桥晶体管Q5的公共端连接。当所述第一晶体管Q2没有驱动输出信号时，所述第四电阻R6将所述上桥晶体管Q3的受控端的电量释放，使所述上桥晶体管Q3受控端为低电平，所述上桥晶体管Q3处于截止的初始状态。

以上仅为本实用新型的实施例，但并不限制本实用新型的专利范围，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型专利保护范围之内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种逆变器上桥驱动电路，其特征在于，包括：

充电电路，所述充电电路包括第一二极管D1和第一电容C2，所述第一二极管D1的阳极与第一供电电压连接，所述第一二极管D1的阴极与所述第一电容C2的一端连接，所述第一电容C2的另一端与桥式逆变电路的上桥晶体管Q3、下桥晶体管Q5的公共端连接，所述充电电路用于通过所述第一供电电压对所述第一电容C2充电，以通过所述第一电容C2提供第二供电电压；

驱动电路，所述驱动电路包括第一晶体管Q2，所述第一晶体管Q2的基极与信号源的信号输出端连接，所述第一晶体管Q2的集电极通过第一电阻R3与所述第一二极管D1、第一电容C2的公共端连接，所述第一晶体管Q2的发射极与参考地连接，所述第一晶体管Q2的集电极还与所述桥式逆变电路的上桥晶体管Q3的受控端连接，用于通过第一电容C2输出的所述第二供电电压对所述桥式逆变电路的上桥晶体管Q3进行导通或截止的驱动。

2.根据权利要求1所述的逆变器上桥驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括一电平转换电路，所述第一晶体管Q2的基极通过所述电平转换电路与所述信号源输出端连接，所述电平转换电路包括第二晶体管Q1，所述第二晶体管Q1的基极与所述信号源连接，所述第二晶体管Q1的发射极与所述参考地连接，所述第二晶体管Q1的集电极通过第二电阻R2与所述第一供电电压的输出端连接，所述第二晶体管Q1的集电极还与所述第一晶体管Q2的基极连接。

3.根据权利要求2所述的逆变器上桥驱动电路，其特征在于，所述第一晶体管Q2、第二晶体管Q1分别为NPN型号三极管。

4.根据权利要求1所述的逆变器上桥驱动电路，其特征在于，还包括：

第三电阻R4，所述第三电阻R4的一端与所述第一晶体管Q2的集电极连接，所述第三电阻R4的另一端与所述桥式逆变电路的上桥晶体管Q3的受控端连接。

5.根据权利要求1所述的逆变器上桥驱动电路，其特征在于，还包括第四电阻R6，所述第四电阻R6的一端与所述桥式逆变电路的上桥晶体管Q3的受控端连接，所述第四电阻R6的另一端与所述桥式逆变电路的上桥晶体管Q3、下桥晶体管Q5的公共端连接。