CN209358433U - 一种桥臂电路、全桥逆变电路及逆变系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电子电力领域的桥臂电路、全桥逆变电路及逆变系统，桥臂电路包括：开关电路，包括开关输入端、开关输出端及开关控制端；启动电路，包括第一启动端与第二启动端，第二启动端与开关控制端连接，第一启动端用于输入驱动信号；保护电路，并联于第一启动端与第二启动端之间，用于在开关电路工作在截止状态时，泄放开关电路的寄生电流；偏置电路，并联于开关控制端与开关输出端之间，用于为开关电路工作在导通状态时，提供偏置电流。通过在桥臂电路的开关输入端设置启动电路和保护电路，使得桥臂电路能够在开关电路工作在截止状态时，泄放开关电路的寄生电流，减少了开通损耗，从而减少桥臂的开关管的热损耗。

Description

一种桥臂电路、全桥逆变电路及逆变系统

技术领域

本实用新型涉及电子电力技术领域，特别涉及一种桥臂电路、全桥逆变电路及逆变系统。

背景技术

逆变电路是一种能够将直流电变为交流电的电路，简称为逆变，逆变电路在电子电力领域中的应用十分广泛，在需要使用一些直流电源，例如蓄电池、太阳能电池等为交流负载供电时，就需要逆变电路将电源的直流电转换为交流电。

在现有的逆变电路中，当逆变电路的应用场景中选用RCD(剩余电流装置)等这类电路作为负载时，逆变电路中会产生电流尖峰，使得逆变电路中的开关管产生较大的开通损耗和关断损耗，从而产生较高的温度影响开关管的使用寿命。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型实施例的一个目的是提供一种桥臂电路、全桥逆变电路及逆变系统，其能够降低开关损耗。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：

为解决上述技术问题，第一方面，本实用新型实施例中提供了一种桥臂电路，包括：

开关电路，包括开关输入端、开关输出端及开关控制端，所述开关输入端用于输入外部电压；

启动电路，包括第一启动端与第二启动端，所述第二启动端与所述开关控制端连接，所述第一启动端用于输入驱动信号；

保护电路，并联于所述第一启动端与第二启动端之间，用于在所述开关电路工作在截止状态时，泄放所述开关电路的寄生电流；以及

偏置电路，并联于所述开关控制端与所述开关输出端之间，用于为所述开关电路工作在导通状态时，提供偏置电流。

可选的，所述桥臂电路还包括充电电路，所述充电电路并联于所述开关控制端与所述开关输出端之间，用于延长所述开关电路达到导通电压的时间。

可选的，所述充电电路包括第一电容，所述第一电容的两端并联于所述开关控制端和所述开关输出端之间。

可选的，所述开关电路包括NMOS管，所述NMOS管的漏极为所述开关输入端，所述NMOS管的栅极为所述开关控制端，所述NMOS管的源极为所述开关输出端。

可选的，所述开关电路还包括第一二极管，所述第一二极管的阳极连接至所述开关输出端，所述第一二极管的阴极连接至所述开关输入端。

可选的，所述启动电路包括第一电阻，所述第一电阻的两端分别为所述第一启动端和所述第二启动端。

可选的，所述保护电路包括第二二极管，所述第二二极管的阳极连接至所述第二启动端，所述第二二极管的阴极连接至所述第一启动端。

可选的，所述偏置电路包括第二电阻，所述第二电阻的并联至所述开关控制端和所述开关输出端之间。

为解决上述技术问题，第二方面，本实用新型实施例中提供了一种全桥逆变电路，包括四个如上述第一方面所述的桥臂电路。

为解决上述技术问题，第三方面，本实用新型实施例中提供了一种逆变系统，包括：

如上述第二方面所述的全桥逆变电路；以及

控制器，所述控制器分别与每个所述桥臂电路的第一启动端和开关输出端连接，其中，所述控制器通过所述第一启动端输入第一驱动信号，通过所述开关输出端输入第二驱动信号，所述第一驱动信号的电平幅值高于所述第二驱动信号的电平幅值。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：区别于现有技术的情况，在本实用新型实施例提供的桥臂电路中，通过在桥臂电路的开关输入端设置启动电路和保护电路，使得桥臂电路能够在开关电路工作在截止状态时，泄放开关电路的寄生电流，减少了开通损耗，从而减少桥臂的开关管的热损耗。

附图说明

一个或多个实施例中通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件/模块和步骤表示为类似的元件/模块和步骤，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例中提供的一种桥臂电路的电路原理框图；

图2是本实用新型实施例中提供的一种桥臂电路的电路结构示意图；

图3是本实用新型实施例中提供的一种全桥逆变电路的电路原理框图；

图4是本实用新型实施例中提供的一种全桥逆变电路的电路结构示意图；

图5是本实用新型实施例中提供的一种逆变系统的电路原理框图；

图6是本实用新型实施例中提供的一种逆变系统的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，如果不冲突，本申请实施例中的各个特征可以相互结合，均在本申请的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。

具体地，下面结合附图，对本实用新型实施例作进一步阐述。

实施例一

请参见图1，图1是本实用新型实施例中提供的一种桥臂电路1的电路原理框图，本实用新型的实施例中提供了一种桥臂电路1，包括：开关电路10、启动电路20、保护电路30、偏置电路40，所述桥臂电路1能够实现在开关电路10开通时缓慢导通，实现桥臂电路1的软启动。

上述开关电路10包括开关输入端、开关输出端及开关控制端，所述开关输入端用于输入外部电压。

上述启动电路20包括第一启动端与第二启动端，所述第二启动端与所述开关控制端连接，所述第一启动端用于输入驱动信号。

上述保护电路30并联于所述第一启动端与第二启动端之间，用于在所述开关电路10工作在截止状态时，泄放所述开关电路10的寄生电流。

上述偏置电路40并联于所述开关控制端与所述开关输出端之间，用于为所述开关电路10工作在导通状态时，提供偏置电流。

本实用新型实施例所述的桥臂电路1还可以包括充电电路50，所述充电电路50并联于所述开关控制端与所述开关输出端之间，用于延长所述开关电路10达到导通电压的时间。

在本实用新型实施例提供的桥臂电路1中，通过在桥臂电路1的开关输入端设置启动电路20和保护电路30，使得桥臂电路1能够在开关电路10工作在截止状态时，泄放开关电路10的寄生电流，减少了开通损耗，从而减少桥臂的开关管的热损耗。

实施例二

请参见图2，图2是本实用新型实施例中提供的一种桥臂电路1的电路结构示意图，本实用新型的实施例中提供了一种桥臂电路1，所述桥臂电路1的电路原理如实施例一所述，具体地，由于本实用新型实施例的桥臂电路1包含实施例一中的全部特征，此处不再详述。所述桥臂电路1至少包括实施例一所述的开关电路10、启动电路20、保护电路30、偏置电路40和充电电路50，且有：

所述开关电路10包括NMOS管，所述NMOS管的漏极为所述开关输入端，所述NMOS管的栅极为所述开关控制端，所述NMOS管的源极为所述开关输出端。所述开关电路10还包括第一二极管(未标示)，所述第一二极管(未标示)的阳极连接至所述开关输出端，所述第一二极管(未标示)的阴极连接至所述开关输入端。

在其他的一些实施例中，所述开关电路10的开关管可根据需要选择MOS管或IGBT管等作为开关管，具体地可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本申请实施例的限定。

所述启动电路20包括第一电阻R1，所述第一电阻R1的两端分别为所述第一启动端和所述第二启动端。

在本实施例中，所述第一电阻R1的电阻值为1.5K，采用的是1206封装的贴片电阻。在实际应用中，所述第一电阻R1的电阻值越大，会导致较慢达到所述NMOS管的开启电压，从而实现开通功率小，减少开通损耗。在其他一些实施例中，所述第一电阻R1的电阻值大小、型号、封装方式等可根据实际需要进行选择，不需拘泥于本实施例的限定。

所述保护电路30包括第二二极管D1，所述第二二极管D1的阳极连接至所述第二启动端，所述第二二极管D1的阴极连接至所述第一启动端。

在本实施例中，所述第二二极管D1采用的是型号为1N4148W的二极管，该二极管的封装形式为SOD-123。在其他一些实施例中，所述第二二极管D1的击穿电压的大小、型号、封装方式等可根据实际需要进行选择，不需拘泥于本实施例的限定。

所述偏置电路40包括第二电阻R2，所述第二电阻R2的并联至所述开关控制端和所述开关输出端之间。

在本实施例中，所述第二电阻R2的电阻值为10K，采用的是1206封装的贴片电阻。在其他一些实施例中，所述第二电阻R2的电阻值的大小、型号、封装方式等可根据实际需要进行选择，不需拘泥于本实施例的限定。

所述充电电路50包括第一电容C1，所述第一电容C1的两端并联于所述开关控制端和所述开关输出端之间。

在本实施例中，所述第一电容C1采用的是型号为471KSM、0805封装的贴片电容，该电容的电容量为470PF。在实际应用中，所述第一电容C1的电容量越大，会导致所述NMOS管的输入电容变大，所述充电电路的充电时间变长、变缓慢，从而减小开通功率、减少开通损耗。在其他一些实施例中，所述第一电容C1的电容值的大小、型号、封装方式等可根据实际需要进行选择，不需拘泥于本实施例的限定。

在本实用新型实施例提供的桥臂电路1中，通过在桥臂电路1的开关输入端设置第一电阻R1作为启动电路20和设置第二二极管D1作为保护电路30，使得桥臂电路1能够在开关电路10工作在截止状态时，泄放开关电路10的寄生电流，减少了开通损耗，从而减少桥臂的开关管的热损耗。

实施例三

请参见图3和图4，图3是本实用新型实施例中提供的一种全桥逆变电路2的电路原理框图，图4是本实用新型实施例中提供的一种全桥逆变电路2的电路结构示意图，本实用新型的实施例中提供了一种全桥逆变电路2，包括四个如上述实施例一所述的桥臂电路1，所述全桥逆变电路2能够实现在桥臂电路1开通时缓慢导通，实现全桥逆变电路2的软启动。

其中，设置有开关电路Q1和开关电路Q4的两个桥臂电路1同时开通或关断，设置有开关电路Q2和开关电路Q3的两个桥臂电路1也同时开通或关断，且设置有开关电路Q2和开关电路Q3的两个桥臂电路1与设置有开关电路Q1和开关电路Q4的两个桥臂电路1的开关逻辑相反。

需要说明的是，由于本实施例中的桥臂电路1与实施例一和实施例二中描述的桥臂电路1基于相同的实用新型构思，本实施例中的全桥逆变电路2包含实施例一和实施例二所述的桥臂电路1的全部特征，因此，此处不再对所述桥臂电路1进行详述。

在本实用新型实施例提供的全桥逆变电路2中，通过在桥臂电路1的开关输入端设置启动电路20和保护电路30，使得全桥逆变电路2中的每一桥臂电路1能够在开关电路工作在截止状态时，泄放开关电路10的寄生电流，减少了开通损耗，从而减少桥臂的开关管的热损耗。

实施例四

请参见5和图6，图5是本实用新型实施例中提供的一种逆变系统3的电路原理框图，图6是本实用新型实施例中提供的一种逆变系统3的电路结构示意图，本实用新型的实施例中提供了一种逆变系统3，包括如上述实施例三所述的全桥逆变电路2，以及，控制器31，所述逆变系统3能够实现在全桥逆变电路2的桥臂电路1开通时缓慢导通，实现逆变系统3的软启动。

上述控制器31分别与每个所述桥臂电路1的第一启动端和开关输出端连接，其中，所述控制器31通过所述第一启动端输入第一驱动信号a，通过所述开关输出端输入第二驱动信号b，所述第一驱动信号a的电平高于所述第二驱动信号b的电平。

其中，在本实施例中，所述控制器31为PWM控制芯片，所述第一驱动信号a和所述第二驱动信号b为极性相反的两个PWM脉冲宽度调制信号。在其他的一些实施例中，所述控制器31所采用的控制芯片或者处理器可以根据实际需要进行选择，所述第一驱动信号a和所述第二驱动信号b的电平差可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本申请实施例的限定。

需要说明的是，由于本实施例中的桥臂电路1与实施例一和实施例二中描述的桥臂电路1基于相同的实用新型构思，本实施例中的全桥逆变电路2与实施例三中描述的全桥逆变电路2基于相同的实用新型构思，本实施例中的逆变系统3包含实施例一和实施例二中所述的桥臂电路1的全部特征，本实施例中的逆变系统3包含实施例三所述的全桥逆变电路2的全部特征，因此，此处不再对所述桥臂电路1和所述全桥逆变电路2进行详述。

在本实用新型实施例提供的逆变系统3中，通过在桥臂电路1的开关输入端设置启动电路20和保护电路30，使得逆变系统3中的全桥逆变电路2中的每一桥臂电路1能够在开关电路工作在截止状态时，泄放开关电路10的寄生电流，减少了开通损耗，从而减少逆变系统3中桥臂的开关管的热损耗。

本实用新型提供一种电子电力领域的桥臂电路、全桥逆变电路及逆变系统，桥臂电路包括：开关电路，包括开关输入端、开关输出端及开关控制端；启动电路，包括第一启动端与第二启动端，第二启动端与开关控制端连接，第一启动端用于输入驱动信号；保护电路，并联于第一启动端与第二启动端之间，用于在开关电路工作在截止状态时，泄放开关电路的寄生电流；偏置电路，并联于开关控制端与开关输出端之间，用于为开关电路工作在导通状态时，提供偏置电流。通过在桥臂电路的开关输入端设置启动电路和保护电路，使得桥臂电路能够在开关电路工作在截止状态时，泄放开关电路的寄生电流，减少了开通损耗，从而减少桥臂的开关管的热损耗。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；在本实用新型的思路下，以上实施例或不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例中所记载的技术方案进行修改，或者对其中区域技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例中技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种桥臂电路，其特征在于，包括：

开关电路，包括开关输入端、开关输出端及开关控制端，所述开关输入端用于输入外部电压；

启动电路，包括第一启动端与第二启动端，所述第二启动端与所述开关控制端连接，所述第一启动端用于输入驱动信号；

保护电路，并联于所述第一启动端与第二启动端之间，用于在所述开关电路工作在截止状态时，泄放所述开关电路的寄生电流；以及

偏置电路，并联于所述开关控制端与所述开关输出端之间，用于为所述开关电路工作在导通状态时，提供偏置电流。

2.根据权利要求1所述的桥臂电路，其特征在于，所述桥臂电路还包括充电电路，所述充电电路并联于所述开关控制端与所述开关输出端之间，用于延长所述开关电路达到导通电压的时间。

3.根据权利要求2所述的桥臂电路，其特征在于，所述充电电路包括第一电容，所述第一电容的两端并联于所述开关控制端和所述开关输出端之间。

4.根据权利要求3所述的桥臂电路，其特征在于，所述开关电路包括NMOS管，所述NMOS管的漏极为所述开关输入端，所述NMOS管的栅极为所述开关控制端，所述NMOS管的源极为所述开关输出端。

5.根据权利要求4所述的桥臂电路，其特征在于，所述开关电路还包括第一二极管，所述第一二极管的阳极连接至所述开关输出端，所述第一二极管的阴极连接至所述开关输入端。

6.根据权利要求5所述的桥臂电路，其特征在于，所述启动电路包括第一电阻，所述第一电阻的两端分别为所述第一启动端和所述第二启动端。

7.根据权利要求6所述的桥臂电路，其特征在于，所述保护电路包括第二二极管，所述第二二极管的阳极连接至所述第二启动端，所述第二二极管的阴极连接至所述第一启动端。

8.根据权利要求7所述的桥臂电路，其特征在于，所述偏置电路包括第二电阻，所述第二电阻的并联至所述开关控制端和所述开关输出端之间。

9.一种全桥逆变电路，其特征在于，包括四个如权利要求1至8任一项所述的桥臂电路。

10.一种逆变系统，其特征在于，包括：

如权利要求9所述的全桥逆变电路；以及

控制器，所述控制器分别与每个所述桥臂电路的第一启动端和开关输出端连接，其中，所述控制器通过所述第一启动端输入第一驱动信号，通过所述开关输出端输入第二驱动信号，所述第一驱动信号的电平幅值高于所述第二驱动信号的电平幅值。