CN217904276U - 电源电路及逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电源电路及逆变器。其中，电源电路包括驱动电路、隔离电源以及隔离采样电路。隔离电源为驱动电路供电，并复用为隔离采样电路的一次侧的供电电源。故而，本实用新型即减少了隔离电源的数量，又满足了隔离采样电路的一次侧的隔离供电的需求。

Description

电源电路及逆变器

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，特别涉及一种电源电路及逆变器。

背景技术

电源电路具有电气回路和控制回路，控制回路需要对电气回路进行电压采样时，需要使用到隔离采样电路。隔离采样电路包括相互电气隔离的一次侧和二次侧，一次侧和二次侧分别与电气回路和控制回路连接。

因此，为了避免一次侧对控制回路的串扰，隔离采样电路的一次侧需要单独的隔离电源进行供电。目前是采用隔离采样电路专用的隔离电源为隔离采样电路的一次侧供电，这导致电源电路的成本和体积的增大，这个问题在直流母线电压较高的场景尤为突出。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种电源电路，通过复用驱动电路的一次侧的隔离供电电源为隔离采样电路的一次侧供电，降低电源电路的成本和体积。

为实现上述目的，本实用新型提出电源电路，所述电源电路包括：

隔离采样电路，具有相互电气隔离设置的一次侧和二次侧，所述隔离采样电路的一次侧的输入端与所述电源电路的变换电路连接，所述隔离采样电路用于采样所述变换电路的工作电压，并在二次侧的输出端输出相应的电压采样信号；

隔离电源，与所述电源电路的驱动电路以及所述隔离采样电路的一次侧的电源端连接，所述隔离电源用于同时为所述驱动电路和隔离采样电路提供隔离供电电源。

在一实施例中，所述隔离电源具备正极输出端和接地端；

所述驱动电路的正极电源端与隔离电源的正极输出端连接，所述驱动电路的接地端与隔离电源的接地端连接。

在一实施例中，所述隔离电源还具备负极输出端；

所述驱动电路的负极电源端与隔离电源的负极输出端连接。

在一实施例中，所述隔离电源具备正极输出端和接地端；

所述隔离采样电路的一次侧的电源端与所述隔离电源的正极输出端连接，所述隔离采样电路的一次侧的接地端与所述隔离电源的接地端连接。

在一实施例中，所述电源电路还包括：

一次侧供电电路，所述一次侧供电电路的输入端与所述隔离电源连接，所述一次侧供电电路的输出端与所述隔离采样电路的一次侧的电源端连接，所述一次侧供电电路用于将所述隔离供电电源进行电压变换后输出至所述隔离采样电路。

在一实施例中，所述隔离采样电路包括：

原边采样调理电路，其输入端与所述变换电路连接，所述原边采样调理电路用于采样所述变换电路的工作电压并输出相应的电压采样信号；

隔离电路，具有相互电气隔离的一次侧和二次侧，所述一次侧的电源端与所述隔离电源连接，所述一次侧的输入端接入所述电压采样信号，所述二次侧的输出端输出所述电压采样信号；

副边调理电路，其输入端与所述隔离电路的二次侧的输出端连接，所述副边调理电路的输出端用于输出所述电压采样信号。

在一实施例中，所述隔离采样电路的输入端与所述变换电路的输入端或者输出端连接，以采样所述变换电路的输入电压或者输出电压并输出相应的电压采样信号。

在一实施例中，所述变换电路包括至少一个开关管和一个限流元件，所述开关管和所述限流元件串联连接于正极直流母线和负极直流母线之间；

所述隔离采样电路具的一次侧具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端与正极直流母线连接，所述第二输入端与负极直流母线连接。

在一实施例中，所述限流元件为导通管；

所述隔离采样电路的第一输入端和第二输入端分别与所述开关管的第一引线端和第二引线端一一连接；

或者，所述隔离采样电路的第一输入端和第二输入端分别与所述导通管的第二端和第一端一一连接。

本实用新型还提出一种逆变器，所述逆变器包括上述的电源电路。

在本实用新型的方案中，隔离采样电路具备相互电气隔离设置的一次侧和二次侧。同时，本实施例采用驱动电路为隔离驱动电路，其同样具备相互电气隔离的一次侧和二次侧。也就是说，本实施例的隔离采样电路的一次侧和驱动电路的一次侧均与控制回路电气隔离，为了避免对控制回路造成电流串扰等问题，两者均需要隔离供电，鉴于此，本实用新型技术方案通过复用驱动电路的供电电源，也即隔离电源为隔离采样电路进行供电，避免了单独为隔离采样电路设置隔离电源，带来的电源电路整体成本和体积的增加。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型电源电路一实施例的电路框图；

图2为本实用新型电源电路一实施例的电路图；

图3为本实用新型电源电路的采样调理电路一实施例的电路图；

图4为本实用新型电源电路的采样调理电路另一实施例的电路图；

图5为本实用新型电源电路的变换电路一实施例的电路图；其中，图5a、图5b、图5c分别为导通管和开关管的具体连接结构示意图；

图6为本实用新型电源电路又一实施例的电路图；

图7为本实用新型电源电路再一实施例的电路图。

附图标号说明：

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

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，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种电源电路，该电源电路可以为任意包括开关管以及开关管的驱动电路2的电源电路。例如buck电路、逆变电路等。该电源电路的隔离电源4复用为隔离采样电路5和驱动电路2的供电电源，有效的减小了电源电路的体积。

参照图1，图1为该电源电路一实施例的电路框图。所述电源电路至少包括驱动电路2、变换电路3、隔离电源4以及隔离采样电路5。该电源电路具有一次侧和二次侧，以图1所示的虚线A为分隔，靠近变换电路3的一侧即为一次侧，靠近控制回路1的一侧即为二次侧。下文提及的一次侧可以是指用于与变换电路，也即电气回路连接的一侧，二次侧可以是指用于与控制回路连接的一侧。

隔离采样电路5，具有相互电气隔离设置的一次侧和二次侧，所述隔离采样电路5的一次侧的输入端与所述电源电路的变换电路3连接，所述隔离采样电路5用于采样所述变换电路3的工作电压，并在二次侧的输出端输出相应的电压采样信号；隔离电源4，与所述电源电路的驱动电路2以及所述隔离采样电路5的一次侧的电源端连接，所述隔离电源4用于同时为所述驱动电路2和隔离采样电路5提供隔离供电电源。

本实施例中，所述变换电路3，也即电源电路中的电气回路，变换电路的工作电压具体指向此处不做限定，可以是电气回路的输入电压、输出电压或者回路内部某一模块/器件/节点的电压等等。隔离采样电路5可以采用隔离运放、电压频率转换器和光耦、或者电压频率转换器和变压器等方法实现，此处不做限定，只要满足其具备具有相互电气隔离设置的一次侧和二次侧即可。隔离电源4可以是指电源的输入端和输出端之间电气隔离的电源，例如反激式电源变换器、正激式电源变换器、半桥式电源变换器以及LLC谐振变换器等等，此处不做限定。

在本实用新型的方案中，隔离采样电路5具备相互电气隔离设置的一次侧和二次侧。同时，本实施例采用驱动电路2为隔离驱动电路，其同样具备相互电气隔离的一次侧和二次侧。也就是说，本实施例的隔离采样电路5的一次侧和驱动电路2的一次侧均与控制回路1电气隔离，为了避免对控制回路1造成电流串扰等问题，两者均需要隔离供电，鉴于此，本实用新型技术方案通过复用驱动电路2的供电电源，也即隔离电源4为隔离采样电路5进行供电，避免了单独为隔离采样电路5设置隔离电源4，带来的电源电路整体成本和体积的增加。

参照图1，在一些实施例中，所述隔离采样电路5的输入端与所述变换电路3的输入端或者输出端连接，以采样所述变换电路3的输入电压或者输出电压并输出相应的电压采样信号至控制回路1，控制回路1可以根据输入电压或者输出电压，控制驱动电路2，以调整变换电路3的工作。

参照图2，在一实施例中，所述隔离电源4具备正极输出端和接地端 GND1。所述驱动电路2的正极电源端与隔离电源4的正极输出端连接，所述驱动电路2的接地端与隔离电源4的接地端GND1连接。也即，隔离电源4 可以为单极性电源。此时，隔离采样电路5的一次侧的电源端和接地端可以直接与单极性电源输出端和接地端GND1对应连接。

参照图2，在一实施例中，所述隔离电源4具备正极输出端、负极输出端以及接地端GND1。所述驱动电路2的正极电源端与隔离电源4的正极输出端连接，所述驱动电路2的接地端与隔离电源4的接地端GND1连接，所述驱动电路2的负极电源端与隔离电源4的负极输出端连接。也即，隔离电源4 为双极性电源，此时，隔离采样电路5的一次侧电源端和接地端可以直接与双极性电源的正极输出端和接地端GND1对应连接。

本实施例既满足了驱动电路2接入双极性电源，以输出正电平和负电平驱动IGBT等大功率电子器件的要求，又满足的隔离采样电路5的一次侧的单极性供电要求。

参照图2，在一实施例中，所述电源电路还包括一次侧供电电路51，所述一次侧供电电路51的输入端与所述隔离电源4连接，所述一次侧供电电路 51的输出端与所述隔离采样电路5的一次侧的电源端连接，所述一次侧供电电路51用于将所述隔离供电电源进行电压变换后输出至所述隔离采样电路5。

需要说明的是，隔离电源4为驱动电路2的供电电源，其输出电压可以满足驱动电路2的供电需求，但是不一定满足隔离采样电路5的供电电压要求，例如，该输出电压为15伏特，而隔离采样电路5的供电电压要求为9伏特。

本实施例设置一次侧供电电路51，将隔离电源4的输出电压调节至隔离采样电路5的供电电压，以满足隔离采样电路5的供电电压要求。其中，一次侧供电电路51可以为任意类型的降压、稳压电路，例如包括稳压二极管的稳压电路、LDO芯片等等。以在降压的同时，进行稳压，提高隔离采样电路 5工作的稳定性。在一实施例中，一次侧供电电路51为包括稳压二极管的稳压电路具体如图2所示，包括电容C1，第二稳压二极管Z2以及第八电阻R8，具体连接关系参照图2，第二稳压二极管Z2将隔离电源4的输出电压稳压至二极管的稳压电压并输出。

此外，在其他实施例中，可以选取供电电压与驱动电路2供电电压要求一致的隔离采样电路，以避免进行电压变换，一次侧供电电路只需稳压即可，简化其电路结构。

参照图2，在一实施例中，所述隔离采样电路5包括原边采样调理电路 52，其输入端与所述变换电路3连接，所述原边采样调理电路52用于采样所述变换电路3的工作电压并输出相应的电压采样信号，还用于将电压采样信号进行电压调理，以使得其电压满足隔离电路53的输入电压需求；隔离电路 53，具有相互电气隔离的一次侧和二次侧，所述一次侧的电源端与所述隔离电源4连接，所述一次侧的输入端接入所述电压采样信号，所述二次侧的输出端输出所述电压采样信号；实现隔离采样电路5输入和输出之间的电气隔离。副边调理电路54，其输入端与所述隔离电路53的二次侧的输出端连接，所述副边调理电路54的输出端用于输出所述电压采样信号，隔离电路53的输出端信号进行电压调理，以使得其电压满足控制回路1的电压要求。

本实施例通过原边采样调理电路52、隔离电路53以及副边调理电路54，将待采样电压转换成满足控制回路1的电压要求的电压采样信号。

采样调理电路52或者副边调理电路54可以采用分压电路、放大电路或者射级跟随器等实现。隔离电路53可以采用隔离运放芯片、压控振荡器结合光耦、压控振荡器结合变压器等方案实现。

参照图3，在一实施例中，所述采样调理电路52包括第一电阻R1和第二电阻R2。所述第一电阻R1的一端为采样调理电路52的输入端，接入待采样信号，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与隔离电源4的接地端GND1连接，第一电阻R1和第二电阻R2的公共端为采样调理电路52的输出端。也即第一电阻R1和第二电阻R2形成分压电路，设置两者的阻值比例，可以将电压采样信号按比例分压后输出，实现电压调理。进一步地，所述采样调理电路52还包括第一运算放大器U1，第一运算放大器与分压电路的连接关系参照图3，第一运算放大器U1形成射级跟随器，射极跟随器输入阻抗高，输出阻抗低，因而从信号源索取的电流小而且带负载能力强，并且可以在分压电路和隔离电路53之间起缓冲作用，减小两者直接相连带来的影响。

参照图4，在一实施例中，所述采样调理电路52包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6以及第二运算放大器U2。

第三电阻R3的一端、第四电阻R4的一端分别为采样调理电路52的第一输入端和第二输入端，第三电阻R3的另一端与第二运算放大器U2的同相输入端连接，第四电阻R4的另一端与第二运算放大器U2的反相输入端连接，第二运算放大器的电源端可以与隔离电源4连接；第五电阻R5连接于第二运算放大器U2的反相输入端和输出端之间；第六电阻R6连接于第二运算放大器U2的同相输入端和隔离电源4的接地端GND1之间。

也即采样调理电路52包括差分放大电路，将待采样信号进行采样后进行差分放大输出至隔离芯片。进一步地，采样调理电路52还包括第七电阻R7 和第一稳压二极管Z1。第七电阻R7连接于隔离电源4和第一稳压二极管Z1 的阴极之间，第一稳压二极管Z1的阳极与隔离电源4的接地端GND1连接，第一稳压二极管Z1和第七电阻R7的公共端与第六电阻R6本该接地的一端连接，以为该端提供一个抬升电压。本实施例中，差分放大电路的输出电压会叠加上该抬升电压，从而将负压的电压采样信号抬升至正压，而正压的采样信号可以更方便后级电路的检测。

参照图2，在一实施例中，所述变换电路3包括至少一个开关管31和一个限流元件32，所述开关管31和所述限流元件32串联连接于正极直流母线 VBUS+和负极直流母线VBUS-之间；所述隔离采样电路5具的一次侧具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端与正极直流母线VBUS+连接，所述第二输入端与负极直流母线VBUS-连接。

开关管31可以是三极管、MOS管或者IGBT中的一种或者多种组合。开关管的第一引线端可以是指开关管起集电作用的极，例如三极管的集电极、 MOS管的源极。第二引线端可以是指开关管起发射作用的极，例如三极管的发射极，MOS管的漏极。限流元件32可以为开关管、二极管等导通元件，或者电阻、电感、电容等无源器件，只要满足限流要求即可。限流元件32能限流以避免开关管31导通时正极直流母线VBUS+和负极直流母线VBUS-直连即可。正极直流母线VBUS+和负极直流母线VBUS-可以指变换电路3的正负极输入端，或者正负极输出端。

参照图5，在一实施例中，所述限流元件32为导通管。导通管和开关管的具体连接关系可以是如图5a和图5b所示，所述开关管31可以为上管，所述导通管为下管。或者如图5c所示，所述开关管31可以为下管，所述导通管为上管，此处不做限定。

导通管具备导通和截止两种状态，例如开关管或者二极管。其中，当所述导通管为开关管时，所述开关管的第一引线端可以为导通管的第一端，开关管的第二引线端可以为导通管的第二端。当所述导通管为二极管时，二极管的阴极为可以为导通管的第一端，二极管阳极可以为导通管的第二端。需要说明的是，当二极管作为下管时，采样到的电压为负压，因此，原边采样调理电路52可以包括第七电阻R7和第一稳压二极管Z1组成的电压抬升电路。

参照图6，所述隔离采样电路5的第一输入端和第二输入端分别与所述开关管31的第一引线端和第二引线端一一连接。例如，所述第一输入端与所述开关管31的第一引线端连接，所述第二输入端与所述开关管31的第二引线端连接。

此时，隔离采样电路5可以在开关管31截止且导通管导通的稳态时刻，避开开关管31的关断尖峰时刻进行采样，获取开关管31的两端电压。由于此时导通管处于导通状态，导通压降较小，因此开关管31两端的电压约等于母线电压，采样开关管31的两端电压即可获得母线电压。此外，还可以在开关管31导通且导通管截止的稳态时刻，控制隔离采样电路5进行电压采样工作，以获取开关管31的导通压降。如此一来，本实施例的隔离采样电路5不仅可以获取直流母线电压，还可以获取开关管31的导通压降，实现了功能复用。

参照图7，所述隔离采样电路5的第一输入端和第二输入端分别与所述导通管的第二端和第一端一一连接。例如，所述第一输入端与所述导通管的第二端连接，所述第二输入端与所述导通管的第一端连接。

此时，隔离采样电路5可以在开关管31导通且导通管截止的稳态时刻，避开导通管的关断尖峰时刻进行采样，获取导通管的两端电压，此时由于开关管31处于导通状态，导通压降较小，因此导通管两端的电压约等于母线电压，采样导通管的两端电压即可获得母线电压。此外，还可以在开关管31截止且导通管导通的稳态时刻，控制隔离采样电路5进行电压采样工作，以获取检测导通管的导通压降。本实施例的隔离采样电路5不仅可以获取直流母线电压，还可以获取导通管的导通压降，实现了功能复用。

本实用新型还提出一种逆变器，所述逆变器包括上述的电源电路。该电源电路的具体结构参照上述实施例，由于本逆变器采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电源电路，其特征在于，所述电源电路包括：

隔离采样电路，具有相互电气隔离设置的一次侧和二次侧，所述隔离采样电路的一次侧的输入端与所述电源电路的变换电路连接，所述隔离采样电路用于采样所述变换电路的工作电压，并在二次侧的输出端输出相应的电压采样信号；

隔离电源，与所述电源电路的驱动电路以及所述隔离采样电路的一次侧的电源端连接，所述隔离电源用于同时为所述驱动电路和隔离采样电路提供隔离供电电源。

2.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述隔离电源具备正极输出端和接地端；

所述驱动电路的正极电源端与隔离电源的正极输出端连接，所述驱动电路的接地端与隔离电源的接地端连接。

3.如权利要求2所述的电源电路，其特征在于，所述隔离电源还具备负极输出端；

所述驱动电路的负极电源端与隔离电源的负极输出端连接。

4.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述隔离电源具备正极输出端和接地端；

所述隔离采样电路的一次侧的电源端与所述隔离电源的正极输出端连接，所述隔离采样电路的一次侧的接地端与所述隔离电源的接地端连接。

5.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述电源电路还包括：

一次侧供电电路，所述一次侧供电电路的输入端与所述隔离电源连接，所述一次侧供电电路的输出端与所述隔离采样电路的一次侧的电源端连接，所述一次侧供电电路用于将所述隔离供电电源进行电压变换后输出至所述隔离采样电路。

6.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述隔离采样电路包括：

原边采样调理电路，其输入端与所述变换电路连接，所述原边采样调理电路用于采样所述变换电路的工作电压并输出相应的电压采样信号；

隔离电路，具有相互电气隔离的一次侧和二次侧，所述一次侧的电源端与所述隔离电源连接，所述一次侧的输入端接入所述电压采样信号，所述二次侧的输出端输出所述电压采样信号；

副边调理电路，其输入端与所述隔离电路的二次侧的输出端连接，所述副边调理电路的输出端用于输出所述电压采样信号。

7.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，

所述隔离采样电路的输入端与所述变换电路的输入端或者输出端连接，以采样所述变换电路的输入电压或者输出电压并输出相应的电压采样信号。

8.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述变换电路包括至少一个开关管和一个限流元件，所述开关管和所述限流元件串联连接于正极直流母线和负极直流母线之间；

所述隔离采样电路具的一次侧具有第一输入端和第二输入端，所述第一输入端与正极直流母线连接，所述第二输入端与负极直流母线连接。

9.如权利要求8所述的电源电路，其特征在于，所述限流元件为导通管；

所述隔离采样电路的第一输入端和第二输入端分别与所述开关管的第一引线端和第二引线端一一连接；

或者，所述隔离采样电路的第一输入端和第二输入端分别与所述导通管的第二端和第一端一一连接。

10.一种逆变器，其特征在于，所述逆变器包括如权利要求1-9任意一项所述的电源电路。

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