CN216752143U - 半桥驱动电路及电磁炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型用于电气设备技术领域，提供一种半桥驱动电路及电磁炉，电路包括供电模块，用于输出预设电压值的电压信号；半桥驱动模块，与供电模块和半桥谐振模块连接，用于根据PWM信号输出驱动信号至半桥谐振模块；PWM信号模块，与半桥驱动模块连接，用于输出PWM信号至半桥驱动模块；充电缓冲模块，包括电流缓冲器，电流缓冲器的一端与供电模块连接，电流缓冲器的另一端与半桥谐振模块的自举电容连接，用于给自举电容充电并抑制充电电流突变。本实用新型通过电流缓冲器给自举电容充电，在上管关闭而下管二极管续流阶段，能有效抑制充电电流突变，避免电流突变对充电电容造成损伤，延长元器件使用寿命，并且降低对外界辐射能量。

Description

半桥驱动电路及电磁炉

技术领域

本实用新型属于电气设备技术领域，尤其涉及一种半桥驱动电路及电磁炉。

背景技术

半桥电路(也称为半桥变换器)在PWM电机控制、DC-AC逆变、电子镇流器、感应加热以及功率传输等场合有着广泛的应用。其中，半桥电路包括两个串联呈桥臂的功率开关管，两个功率开关管受驱动单元的信号控制，当一个功率管开时，另一个关断，这样在输出点就得到脉冲电压信号。

目前常用的半桥电路有很多，在上管关断而下管开通时，电源通过下管对自举电容充电，自举电容得到一个电压，对于不同的功率开关管，由于功率开关管的参数不同，自举电容上的电压也不同，例如自举电容得到15V电压。但是在电磁炉正常工作中，当上管关断的瞬间，由于线盘的续流特性，会导致电流通过下管的续流二极管流回，此时因为续流二极管的开通时间的问题，会导致自举电容负端达到-15V，从而引起充电回路产生大的电流振荡，容易损伤自举电容和充电电阻。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种半桥驱动电路，旨在解决半桥电路容易产生电流振荡导致元器件损伤的问题。

本实用新型实施例提供一种半桥驱动电路，包括：

供电模块，用于输出预设电压值的电压信号；

半桥驱动模块，与供电模块和半桥谐振模块连接，用于根据PWM信号输出驱动信号至半桥谐振模块；

PWM信号模块，与半桥驱动模块连接，用于输出PWM信号至半桥驱动模块；

充电缓冲模块，包括电流缓冲器，电流缓冲器的一端与供电模块连接，电流缓冲器的另一端与半桥谐振模块的自举电容连接，用于给自举电容充电并抑制充电电流突变。

第二方面，本申请还提供一种电磁炉，电磁炉包括如上述的半桥驱动电路。

本实用新型实施例通过供电模块输出电压给半桥驱动模块供电，半桥驱动模块在接收到PWM信号模块输出的PWM信号后输出驱动信号至半桥谐振模块，供电模块的输出电压还通过充电缓冲模块给半桥谐振模块的自举电容充电，充电缓冲模块包括电流缓冲器，在上管关断而下管二极管续流阶段，能有效抑制充电电流突变，避免电流突变对充电电容造成损伤，延长元器件的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种半桥驱动电路一个实施例的模块结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种半桥驱动电路一个实施例的电路结构示意图；

图3是现有技术中没有电流缓冲器时的辐射能量示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种半桥驱动电路一个实施例的辐射能量示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

现在的半桥电路在上管关断而下管二极管续流时，电路会产生较大的电流振荡，容易损伤电路器件。本实用新型通过供电模块输出电压给半桥驱动模块供电，半桥驱动模块在接收到PWM信号模块输出的PWM信号后输出驱动信号至半桥谐振模块，供电模块的输出电压还通过充电缓冲模块给半桥谐振模块的自举电容充电，充电缓冲模块包括电流缓冲器，能有效抑制充电电流突变，避免电流突变对充电电容造成损伤，延长元器件的使用寿命。

实施例一

在一些可选实施例中，如图1所示，本申请一个实施例提供一种半桥驱动电路，包括供电模块100、半桥驱动模块200、PWM信号模块300和充电缓冲模块400。

供电模块100用于输出预设电压值的电压信号；

半桥驱动模块200与供电模块和半桥谐振模块500连接，用于根据PWM 信号输出驱动信号至半桥谐振模块500；

PWM信号模块300与半桥驱动模块连接，用于输出PWM信号至半桥驱动模块；

充电缓冲模块400包括电流缓冲器，电流缓冲器的一端与供电模块连接，电流缓冲器的另一端与半桥谐振模块500的自举电容EC1连接，用于给自举电容EC1充电并抑制充电电流突变。

在实施时，供电模块100可以采用开关电源或者其他能输出预设电压值的电源，其中，预设电压值为半桥电路的工作电压，例如15V，半桥驱动模块200 与供电模块100连接，供电模块100可以给半桥驱动模块200提供工作电压，半桥驱动模块200还与PWM信号模块300连接，PWM信号模块300可以采用 PWM信号芯片或者其他能输出PWM信号的电路系统，以PWM信号模块300 采用PWM信号芯片U1为例，PWM信号芯片U1的信号输出端与半桥驱动模块200的输入端连接，PWM信号芯片U1包括但不限于SG3525、TNY256或者TL494等，PWM信号模块300输出PWM信号至半桥驱动模块200，半桥驱动模块200输出驱动信号至半桥谐振模块500，在实施时，半桥谐振模块500 包括上管Q1和下管Q2，半桥驱动模块200与上管Q1的控制端、下管Q2的控制端以及上管Q1和下管Q2之间的线路连接。

在一些实施例中，下管Q2和上管Q1可以采用三极管、MOS管或者IGBT 等开关器件，开关器件均包括控制端、第一连接端和第二连接端，其中，开关器件的控制端、第一连接端和第二连接端分别与三极管、MOS管或者IGBT的三个管脚对应，以上管Q1和下管Q2采用IGBT为例，上管Q1和下管Q2的的控制端、第一连接端和第二连接端分别对应IGBT的G管脚、E管脚和C管脚，上管Q1的G脚和下管Q2的G脚均与半桥驱动模块200连接，上管Q1 的C管脚连接母线端，上管Q1的E脚与下管Q2的C脚连接，下管Q2的E 脚接地，其中，自举电容EC1的一端与电流缓冲器的另一端连接，自举电容 EC1的另一端与上管Q1的E脚与下管Q2的C脚之间的线路连接。

在上管Q1关断而下管Q2开通时，电源通过下管Q2对自举电容EC1充电，以供电模块100输出的电压为15V为例，自举电容EC1的一端连接供电模块 100，而自举电容EC1的另一端相当于0V，此时，自举电容EC1的充电电压为 15V。

在相关技术中，当上管Q1关断的瞬间，由于感性器件(线盘)的续流作用，与下管Q2的续流二极管的导通时间使得自举电容EC1的另一端相当于-15V，从而导致给自举电容EC1充电的充电电流突变。

在本申请提供的半桥驱动电路中包括电流缓冲器，当上管Q1关断而下管 Q2二极管续流阶段，充电电流在电流缓冲器的缓冲作用下不会产生大的突变，能有效减少充电电流突变，进而避免对自举电容EC1造成损伤，而且突变电流降低，能有效降低向外界辐射的能量。

本申请实施例通过供电模块100输出电压给半桥驱动模块200供电，半桥驱动模块200在接收到PWM信号模块300输出的PWM信号后输出驱动信号至半桥谐振模块500，供电模块100的输出电压还通过充电缓冲模块400给半桥谐振模块500的自举电容充电，充电缓冲模块400包括电流缓冲器，能有效抑制充电电流突变，避免电流突变对自举电容造成伤，延长元器件的使用寿命，降低辐射能量。

实施例二

在一些实施例中，电流缓冲器可以采用电感或者其他具有电流缓冲作用的电流缓冲电路(图未示出)，充电缓冲模块400还包括第一电阻R1、第一稳压管DZ1和二极管D1，电流缓冲器与第一电阻R1和二极管D1组成串联体，用于连接供电模块1和自举电容EC1，第一稳压管DZ1与自举电容EC1并联，第一稳压管DZ1的阴极与电流缓冲器的另一端连接，第一稳压管DZ1的阳极与自举电容EC1远离电流缓冲器的一端连接，在一些实施例中，第一电阻R1、电流缓冲器和二极管D1依次串联连接，以电流缓冲器为电感L1为例，电感 L1的感量范围为0.1-50uH，如图2所示，第一电阻R1的一端与供电模块100 连接，第一电阻R1的另一端与电感L1的一端连接，电感L1的另一端与二极管D1的阳极连接，二极管D1的阴极与自举电容EC1连接，通过第一电阻R1、电感L1和二极管D1串联后给自举电容EC1充电，电感L1可以有效对突变的电流起到抑制作用，从而减少充电电流突变，对自举电容C1起到保护作用。

在另一些实施例中，第一电阻R1、电感L1和二极管D1的连接顺序还可以采用其他方式，例如将电感L1、第一电阻R1和二极管D1依次串联后与自举电容EC1连接，当然，在其他实施例中，还可以将第一电阻R1、二极管D1 和电感L1依次串联后与自举电容EC1连接，例如，二极管D1的阳极与第一电阻R1连接，二极管D1的阴极与电感L1连接，第一电阻R1、二极管D1和电感L1依次串联后连接至自举电容EC1。

在实施时，相关技术中没有电流缓冲器时，第一电阻R1两端振荡电压为 3.7V，充电电流存在较大的突变。在本申请提供的半桥驱动电路中包括电流缓冲器，第一电阻R1两端振荡电压为300mV，远低于相关技术中的振荡电压，充电电流在电流缓冲器的缓冲作用下不会产生大的突变，能有效减少充电电流的突变，进而避免对自举电容EC1和第一电阻R1造成损伤，延长电路中元器件的使用寿命，而且突变电流降低，能有效降低向外界辐射的能量。

实施例三

在一些可选实施例中，半桥驱动模块200包括半桥驱动芯片U2，半桥驱动芯片U2包括电压输入端VDD、信号输入一端HIN、信号输入二端LIN、输出一端HO、输出二端LO、电压浮动端VB和电压偏移端VS；

电压输入端VDD与供电模块100的输出端连接；

信号输入一端HIN和信号输入二端LIN与PWM信号芯片U1的信号输出端连接；

输出一端HO与半桥谐振模块500的上管Q1的控制端连接；

输出二端LO与半桥谐振模块500的下管Q2的控制端连接；

电压浮动端VB与自举电容EC1的一端连接；

电压偏移端VS与半桥谐振模块500的上管Q1和下管Q2之间的线路连接，电压偏移端VS还与自举电容EC1的另一端连接。

在实施时，半桥驱动芯片U2可以采用市面上常见的自举升压驱动芯片，例如，半桥驱动芯片U2包括但不限于2EDL05106PF、FAN7382、FAN7390、 IR2101或者IR2102。供电模块100输出电压至电压输入端VDD用于为半桥驱动芯片U2供电，信号输入一端HIN和信号输入二端LIN接收PWM信号芯片 U1输出的PWM信号，输出一端HO、输出二端LO和电压偏移端VS用于控制半桥谐振模块500中上管Q1和下管Q2的通断，电压浮动端VB和电压偏移端VS分别与自举电容EC1的两端连接。

在实施时，在电路中没有串联电感L1的相关技术中，请参照图3，在图3 中横列和纵列分别为频率和能量，能量为电路或者产品的能量，具体地，可以通过辐射测试机器连接电路或产品测量得到，测量过程在此不再赘述。图3中的BL表示测试标准，CL表示实测数据，在产品生产过程中，实测数据不能超过测试标准，且实测数据越低越好。而相关技术中测得的实测数据接近测试标准甚至部分超过测试标准。本申请提供的半桥驱动电路添加了电流缓冲器后，测得的实测数据低于测试标准，具体请参阅图4，能有效提高能量辐射余量

实施例四

在一些可选实施例中，供电模块100包括供电电源U3，供电电源U3的输出端与第一电阻R1的一端连接，供电电源U3的输出端还与电压输入端VDD 连接。在实施时，供电电源U3给半桥驱动芯片U2供电，同时还通过第一电阻 R1、电感L1和二极管D1给自举电容EC1充电，在另一些实施例中，供电模块100还包括第一电容C1和第二电容C2；

第一电容C1的一端与供电电源U3的输出端连接，第一电容C1的另一端接地；第二电容C2与第一电容C1并联。通过第一电容C1和第二电容C2将供电电源U3输出的电压信号进行滤波，能有效提高电路稳定性。

进一步地，半桥谐振模块500包括上管Q1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第二二极管D2和第二稳压管DZ2；

所述第二二极管D2的阴极与所述输出一端HO连接，所述第二二极管D2 的阳极与所述第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述上管 Q1的控制端连接；

所述上管Q1的第一连接端与所述电压偏移端VS连接，所述上管Q1的第二连接端连接母线端Vbus；

所述第二稳压管DZ2的阴极与所述第二电阻R2的另一端连接，所述第二稳压管DZ2的阳极与所述电压偏移端VS连接；

所述第三电阻R3和所述第三电容C3均与所述第二稳压管DZ2并联。

所述第四电阻R4的两端分别与所述上管Q1的第一连接端和第二连接端连接；

所述第四电容C4与所述第四电阻R4并联；

所述第五电容C5的一端与所述母线端Vbus连接，所述第五电容C5的另一端与线盘的一端COIL_A1连接，所述线盘的另一端COIL_A2与所述上管 Q1的第一连接端连接。

所述第二二极管D2和所述第二电阻R2组成的串联体与所述第五电阻R5 并联。

进一步地，所述半桥谐振模块500还包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第三二极管D3和第三稳压管DZ3；

所述第三二极管D3的阴极与所述输出二端LO连接，所述第三二极管D3 的阳极与所述第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端与所述下管 Q2的控制端连接；

所述下管Q2的第一连接端接地，所述下管Q2的第二连接端与所述电压偏移端VS连接；

所述第七电阻R7的一端与所述第六电阻R6的另一端连接，所述第七电阻 R7的另一端接地，所述第六电容C6与所述第七电阻R7并联；

所述第三稳压管DZ3的阴极与所述第六电阻R6的另一端连接，所述第三稳压管DZ3的阳极与所述下管Q2的第一连接端连接；

所述第八电阻R8的一端与所述下管Q2的第一连接端连接，所述第八电阻 R8的另一端与所述下管Q2的第二连接端连接；

所述第七电容C7与所述第八电阻R8并联，所述第八电容C8的一端与所述线盘的一端COIL_A1连接，所述第八电容R8的另一端接地；

所述第三二极管D3和所述第六电阻R6的串联体与所述第九电阻R9并联。

在上管Q1关断而下管Q2开通时，供电电源U3通过下管Q2对自举电容 EC1充电，以供电电源U3输出的电压为15V为例，自举电容EC1的一端通过电流缓冲器与供电模块100的输出端连接，自举电容EC1的另一端相当于15V，此时，自举电容EC1的充电电压为0V。当上管Q1关断的瞬间，由于线盘的续流作用，会导致电流通过下管Q2的续流二极管流回，此时因为续流二极管的开通时间的原因，并联在下管Q1两端的电容会造成电压过充，使得自举电容EC1的另一端相当于-15V，自举电容EC1的充电电压突变为30V，但是给自举电容EC1充电的回路中充电电流在电流缓冲器的缓冲作用下不会产生大的突变，能有效减少充电电流突变，进而避免对自举电容EC1和第一电阻R1造成损伤。需要说明的是，上述给出的电压值15V仅仅只是一种示例，而非是对本申请的限定，相反的，在本申请其它实施例当中，可以根据不同功率管(上管Q1和下管Q2)的参数以及并联电容的大小来做适应性调整，能使上管Q1和下管 Q2正常工作即可。

实施例五

在一些可选实施例中，本申请还提供一种电磁炉，电磁炉包括如上述的半桥驱动电路。

在实施时，半桥驱动电路包括供电模块100、半桥驱动模块200、PWM信号模块300和充电缓冲模块400。其中，供电模块100用于输出预设电压值的电压信号；半桥驱动模块200与供电模块和半桥谐振模块500连接，用于根据 PWM信号输出驱动信号至半桥谐振模块500；PWM信号模块300与半桥驱动模块连接，用于输出PWM信号至半桥驱动模块；充电缓冲模块400包括电流缓冲器，电流缓冲器的一端与供电模块连接，电流缓冲器的另一端与半桥谐振模块500的自举电容EC1连接，用于给自举电容EC1充电并抑制充电电流突变。

在实施时，供电模块100输出电压信号至半桥驱动模块200，从而给半桥驱动模块200提供工作电压，半桥驱动模块200还与PWM信号模块300连接， PWM信号模块300输出PWM信号至半桥驱动模块200，半桥驱动模块200输出驱动信号至半桥谐振模块500，在实施时，半桥谐振模块500包括上管Q1 和下管Q2，半桥驱动模块200与上管Q1的控制端、下管Q2的控制端以及上管Q1和下管Q2之间的线路连接，自举电容EC1的一端与电流缓冲器的另一端连接，自举电容EC1的另一端与上管Q1和下管Q2之间的线路连接。

当上管Q1关闭的瞬间，下管Q2的二极管为续流阶段，此时自举电容EC1 的充电电流在电流缓冲器的缓冲作用下不会产生大的突变，能有效减少充电电流突变，进而避免对自举电容EC1造成损伤。

本申请实施例通过供电模块100输出电压给半桥驱动模块200供电，半桥驱动模块200在接收到PWM信号模块300输出的PWM信号后输出驱动信号至半桥谐振模块500，供电模块100的输出电压还通过充电缓冲模块400给半桥谐振模块500的自举电容充电，充电缓冲模块400包括电流缓冲器，在上管 Q1关断而下管Q2的二极管续流阶段，能有效抑制充电电流突变，避免电流突变对自举电容造成损伤，延长元器件的使用寿命，而且突变电流降低，能有效降低向外界辐射的能量。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种半桥驱动电路，其特征在于，包括：

供电模块，用于输出预设电压值的电压信号；

半桥驱动模块，与所述供电模块和半桥谐振模块连接，用于根据PWM信号输出驱动信号至所述半桥谐振模块；

PWM信号模块，与所述半桥驱动模块连接，用于输出所述PWM信号至所述半桥驱动模块；

充电缓冲模块，包括电流缓冲器，所述电流缓冲器的一端与所述供电模块连接，所述电流缓冲器的另一端与所述半桥谐振模块的自举电容连接，用于给所述自举电容充电并抑制充电电流突变。

2.如权利要求1所述的半桥驱动电路，其特征在于，所述电流缓冲器包括电感或者电流缓冲电路中的任意一种。

3.如权利要求2所述的半桥驱动电路，其特征在于，所述电感的感量范围为0.1-50uH。

4.如权利要求1所述的半桥驱动电路，其特征在于，所述充电缓冲模块还包括第一电阻、第一稳压管和二极管；

所述电流缓冲器与所述第一电阻和所述二极管组成串联体，用于连接所述供电模块与所述自举电容；

所述第一稳压管与所述自举电容并联，所述第一稳压管的阴极与所述电流缓冲器的另一端连接，所述第一稳压管的阳极与所述自举电容远离所述电流缓冲器的一端连接。

5.如权利要求4所述的半桥驱动电路，其特征在于，所述PWM信号模块包括PWM信号芯片，所述PWM信号芯片的信号输出端与所述半桥驱动模块的输入端连接。

6.如权利要求5所述的半桥驱动电路，其特征在于，所述半桥驱动模块包括半桥驱动芯片，所述半桥驱动芯片包括电压输入端、信号输入一端、信号输入二端、输出一端、输出二端、电压浮动端和电压偏移端；

所述电压输入端与供电模块的输出端连接；

所述信号输入一端和信号输入二端与所述PWM信号芯片的信号输出端连接；

所述输出一端与所述半桥谐振模块的上管的控制端连接；

所述输出二端与所述半桥谐振模块的下管的控制端连接；

所述电压浮动端与所述自举电容的一端连接；

所述电压偏移端与所述半桥谐振模块的上管和下管之间的线路连接，所述电压偏移端还与所述自举电容的另一端连接。

7.如权利要求6所述的半桥驱动电路，其特征在于，所述供电模块包括供电电源，所述供电电源的输出端与所述第一电阻的一端连接，所述供电电源的输出端还与所述电压输入端连接。

8.如权利要求7所述的半桥驱动电路，其特征在于，所述供电模块还包括第一电容和第二电容；

所述第一电容的一端与所述供电电源的输出端连接，所述第一电容的另一端接地；

所述第二电容与所述第一电容并联。

9.如权利要求6所述的半桥驱动电路，其特征在于，所述半桥谐振模块包括所述上管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第三电容、第四电容、第五电容、第二二极管和第二稳压管；

所述第二二极管的阴极与所述输出一端连接，所述第二二极管的阳极与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述上管的控制端连接；

所述上管的第一连接端与所述电压偏移端连接，所述上管的第二连接端连接母线端；

所述第二稳压管的阴极与所述第二电阻的另一端连接，所述第二稳压管的阳极与所述电压偏移端连接；

所述第三电阻和所述第三电容均与所述第二稳压管并联；

所述第四电阻的两端分别与所述上管的第一连接端和第二连接端连接；

所述第四电容与所述第四电阻并联；

所述第五电容的一端与所述母线端连接，所述第五电容的另一端与线盘的一端连接，所述线盘的另一端与所述上管的第一连接端连接；

所述第二二极管和所述第二电阻组成的串联体与所述第五电阻并联。

10.如权利要求9所述的半桥驱动电路，其特征在于，所述半桥谐振模块包括所述下管、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第六电容、第七电容、第八电容、第三二极管和第三稳压管；

所述第三二极管的阴极与所述输出二端连接，所述第三二极管的阳极与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述下管的控制端连接；

所述下管的第一连接端接地，所述下管的第二连接端与所述电压偏移端连接；

所述第七电阻的一端与所述第六电阻的另一端连接，所述第七电阻的另一端接地，所述第六电容与所述第七电阻并联；

所述第三稳压管的阴极与所述第六电阻的另一端连接，所述第三稳压管的阳极与所述下管的第一连接端连接；

所述第八电阻的一端与所述下管的第一连接端连接，所述第八电阻的另一端与所述下管的第二连接端连接；

所述第七电容与所述第八电阻并联，所述第八电容的一端与所述线盘的一端连接，所述第八电容的另一端接地；

所述第三二极管和所述第六电阻的串联体与所述第九电阻并联。

11.一种电磁炉，其特征在于，所述电磁炉包括如权利要求1至10中任一项所述的半桥驱动电路。

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