CN218183239U - 一种功率器件驱动模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种功率器件驱动模块,包括封装为一体的隔离器、PWM控制电路及功率器件,其中,隔离器用于隔离低压侧与高压侧,隔离器通过其低压侧输入控制电讯号并将输入的控制电讯号转换成光讯号或电磁讯号,隔离器通过其高压侧将光讯号或电磁讯号转换为电讯号并放大,隔离器高压侧将其输出的电讯号传输至PWM控制电路,PWM控制电路将其接收的电讯号转换成PWM驱动讯号并放大后传输至功率器件,功率器件接收放大后的PWM驱动讯号作为驱动其开启或关断的电信号。本实用新型体积尺寸小、成本低,寄生效应小,电路性能稳定,能改善电池充电过程中的能量损耗,以节省充电时间。
Description
技术领域
本实用新型涉及驱动电路技术领域,具体是一种功率器件驱动模块。
背景技术
随着科技的进步和人们生活质量的提升,手机、平板电脑、笔记本电脑等移动电子设备应用越来越普遍。这些移动电子设备配备有电池作为能量来源,为了保证移动电子设备能正常运作,在移动电子设备使用后,需采用充电器对电池进行充电,现有充电器的充电控制电路普遍由分立元件组成,因电子零件、电气信号及电源线都会受到闪电、静电放电、电磁干扰、切换脉波及电源扰动所产生的电压所影响,采用分立元件组成的充电器充电控制电路连接路径长,进一步导致充电过程中寄生效应大,电路性能不稳定,能量损耗高,使得充电时间普遍较长。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决现有移动电子设备充电时采用分立元件组成的充电器充电控制电路存在的寄生效应大、电路性能不稳定、能量损耗高及充电时间长的问题,提供了一种功率器件驱动模块,其体积尺寸小、成本低,寄生效应小,电路性能稳定,能降低能量损耗,能节省充电时间。
本实用新型的目的主要通过以下技术方案实现:
一种功率器件驱动模块,包括封装为一体的隔离器、PWM控制电路及功率器件,所述隔离器用于隔离低压侧与高压侧,隔离器通过其低压侧输入控制电讯号并将输入的控制电讯号转换成光讯号或电磁讯号,隔离器通过其高压侧将光讯号或电磁讯号转换为电讯号并放大,隔离器高压侧与PWM控制电路输入端连接并将其输出的电讯号传输至PWM控制电路,所述PWM控制电路输出端与功率器件连接,PWM控制电路将其接收的电讯号转换成PWM驱动讯号并放大后传输至功率器件,所述功率器件接收放大后的PWM驱动讯号作为驱动其开启或关断的电信号。其中,本实用新型的隔离器在低压侧接收控制电讯号,并将控制电讯号通过其高压侧传递给高压侧PWM控制电路,同时亦提供电性隔离保护低压侧器件,高压侧PWM控制电路接收到隔离器的控制电讯号之后,进行对应高压侧功率器件的开启或关断的作用。
本实用新型具体应用时,由外接的单片机等微控制器产生控制电讯号,控制电讯号透过隔离器的低压侧输入,控制电讯号转换成光讯号或电磁讯号传输至隔离器高压侧,隔离器的高压侧将接收的光讯号或电磁讯号转换为电讯号并放大,再将放大后的电讯号传输至PWM控制电路,PWM控制电路将输入讯号转换成PWM驱动讯号,作为驱动功率器件之用。本实用新型的功率器件设于电源与移动电子设备电池之间的线路上,其导通后实现电源与移动电子设备电池的导通,进而可进行电池的充电。
作为本实用新型隔离器的第一种实施方式,所述隔离器为光电耦合隔离器,所述光电耦合隔离器包括位于低压侧的发光二极管、位于高压侧的光敏三极管、以及位于发光二极管与光敏三极管之间的透光绝缘层,所述发光二极管用于输入控制电讯号并将电讯号转换成光讯号,所述透光绝缘层用于透过发光二极管转换的光讯号并传输给光敏三极管,所述光敏三极管用于接收透光绝缘层传输的光讯号再将光讯号转换成电讯号并放大。
作为本实用新型隔离器的第二种实施方式,所述隔离器为电磁耦合隔离器,所述电磁耦合隔离器包括位于低压侧的低压侧电磁耦合线圈和位于高压侧的高压侧电磁耦合线圈,所述低压侧电磁耦合线圈用于输入控制电讯号并将电讯号转换成电磁讯号,所述高压侧电磁耦合线圈用于接收低压侧电磁耦合线圈传输的电磁讯号转换为电讯号并放大。
作为本实用新型功率器件的第一种实施方式,所述功率器件为电力场效应晶体管或GaN功率器件,所述功率器件通过其栅极与PWM控制电路输出端连接。
作为本实用新型功率器件的第二种实施方式,所述功率器件为绝缘栅双极型晶体管,所述绝缘栅双极型晶体管的栅极与PWM控制电路输出端连接。
进一步的,所述PWM控制电路包括依次连接的控制电路、PWM电路及驱动电路,所述PWM控制电路通过其控制电路输入端与隔离器高压侧连接,通过其驱动电路输出端与功率器件连接,PWM控制电路接收的电讯号依次经过控制电路、PWM电路及驱动电路实现转换成PWM驱动讯号并放大。
综上所述,本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果:本实用新型将隔离器、PWM控制电路、功率器件封装为一体,采用单一封装的方式整合成同一模块,体积尺寸小,较采用分立元件组成的充电器充电控制电路成本更低,并能避免采用分立元件所导致的连接路径长所导致的寄生效应大的问题,也能避免采用分立元件所导致的电路性能不稳定的问题。如此,本实用新型在具体应用时能改善充电过程中的能量损耗,以节省充电时间。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中:
图1为本实用新型一个具体实施例的电路原理图;
图2为本实用新型另一具体实施例的电路原理图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本实用新型作进一步的详细说明,本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型,并不作为对本实用新型的限定。
实施例1:
如图1所示,一种功率器件驱动模块,包括隔离器、PWM控制电路及功率器件,其中,隔离器、PWM控制电路及功率器件封装为一体,隔离器用于隔离低压侧与高压侧,隔离器通过其低压侧输入控制电讯号并将输入的控制电讯号转换成光讯号,隔离器通过其高压侧将光讯号转换为电讯号并放大,隔离器高压侧与PWM控制电路输入端连接并将其输出的电讯号传输至PWM控制电路。本实施例隔离器低压侧输入的控制电讯号,由外接的单片机等微控制器产生。本实施例在具体设置时,隔离器采用光电耦合隔离器,光电耦合隔离器包括位于低压侧的发光二极管、位于高压侧的光敏三极管、以及位于发光二极管与光敏三极管之间的透光绝缘层,发光二极管用于输入控制电讯号并将电讯号转换成光讯号,透光绝缘层用于透过发光二极管转换的光讯号并传输给光敏三极管,光敏三极管用于接收透光绝缘层传输的光讯号再将光讯号转换成电讯号并放大。本实施例的光敏三极管发射极接地,隔离器通过光敏三极管的集电极与PWM控制电路连接。本实施例的封装电路上设有位于低压侧的发光二极管阳极输入端和阴极输入端,控制电讯号透过光电耦合隔离器低压侧的发光二极管阳极输入端和阴极输入端输入。
本实施例的PWM控制电路输出端与功率器件连接,PWM控制电路将其接收的电讯号转换成PWM驱动讯号并放大后传输至功率器件。本实施例的封装电路上设有PWM控制电路接电源的电源端与接地的接地端,PWM控制电路包括依次连接的控制电路、PWM电路及驱动电路,PWM控制电路通过其控制电路输入端与隔离器高压侧连接,即控制电路输入端与光敏三极管的集电极连接,PWM控制电路通过其驱动电路输出端与功率器件连接,PWM控制电路接收的电讯号依次经过控制电路、PWM电路及驱动电路实现转换成PWM驱动讯号并放大。本实施例的PWM控制电路采用现有技术实现,优选采用昂宝电子的OB2273芯片或南芯半导体的SC3021芯片实现。
本实施例的功率器件接收放大后的PWM驱动讯号作为驱动其开启或关断的电信号,本实施例的功率器件采用电力场效应晶体管(Power MOSFET)或GaN功率器件实现,其中,功率器件的漏极和源极设于电源与移动电子设备电池之间的线路上,功率器件通过其栅极与PWM控制电路输出端连接,即功率器件栅极与PWM控制电路的驱动电路输出端连接。
本实施例的光电耦合隔离器在低压侧通过发光二极管阳极输入端和阴极输入端接收控制电讯号,并将控制电讯号传递给高压侧PWM控制电路,同时亦提供电性隔离保护低压侧器件,高压侧PWM控制电路接收到光电耦合隔离器的控制讯号之后,进行对应高压侧电力场效应晶体管或GaN功率器件的开启或关断的作用。
如此,本实施例应用时,控制电讯号透过光电耦合隔离器的低压侧的发光二极管阳极输入端和阴极输入端输入,发光二极管被点亮后,电讯号转成光讯号并传输给光敏三级管,光敏三级管将此讯号放大并传输给PWM控制电路,经PWM控制电路的控制电路、PWM电路与驱动电路将讯号转成PWM讯号并放大,作为驱动电力场效应晶体管或GaN功率器件之用。
实施例2:
如图2所示,本实施例与实施例1的区别在于采用的隔离器和功率器件不同,本实施例的隔离器通过其低压侧输入控制电讯号并将输入的控制电讯号转换成电磁讯号,隔离器通过其高压侧将电磁讯号转换为电讯号并放大。本实施例的隔离器采用电磁耦合隔离器实现,电磁耦合隔离器包括位于低压侧的低压侧电磁耦合线圈和位于高压侧的高压侧电磁耦合线圈,低压侧电磁耦合线圈用于输入控制电讯号并将电讯号转换成电磁讯号,高压侧电磁耦合线圈用于接收低压侧电磁耦合线圈传输的电磁讯号转换为电讯号并放大,高压侧电磁耦合线圈一个输出端接地,另一输出端与PWM控制电路的控制电路输入端连接。本实施例的封装电路上设有位于低压侧的电磁耦合隔离器正极输入端和负极输入端,控制电讯号透过电磁耦合隔离器低压侧的电磁耦合隔离器正极输入端和负极输入端输入。
本实施例的功率器件采用绝缘栅双极型晶体管实现,绝缘栅双极型晶体管的集电极和发射极设于电源与移动电子设备电池之间的线路上,绝缘栅双极型晶体管的栅极与PWM控制电路输出端连接。
本实施例的电磁耦合隔离器在低压侧通过正极输入端和负极输入端输入控制电讯号,并将控制电讯号传递给高压侧PWM控制电路,同时亦提供电性隔离保护低压侧器件,高压侧PWM控制电路接收到电磁耦合隔离器的控制讯号之后,进行对应高压侧绝缘栅双极型晶体管的开启或关断的作用。
如此,本实施例应用时,控制电讯号透过电磁耦合隔离器的低压侧正极输入端和负极输入端输入,由低压侧电磁耦合线圈将电磁讯号传输给高压侧电磁耦合线圈,高压侧电磁耦合线圈将此讯号传输给PWM控制电路,经PWM控制电路的控制电路、PWM电路与驱动电路将讯号转成PWM讯号并放大,作为驱动绝缘栅双极型晶体管之用。本实施例在具体实施时,可配置六个个本实施例的驱动模块,六个驱动模块构成上下桥搭配的三组相位,三组相位分别接于电机的三相线路上,用于电机驱动。
以上所述的具体实施方式,对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已,并不用于限定本实用新型的保护范围,凡在本实用新型的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种功率器件驱动模块,其特征在于,包括封装为一体的隔离器、PWM控制电路及功率器件,所述隔离器用于隔离低压侧与高压侧,隔离器通过其低压侧输入控制电讯号并将输入的控制电讯号转换成光讯号或电磁讯号,隔离器通过其高压侧将光讯号或电磁讯号转换为电讯号并放大,隔离器高压侧与PWM控制电路输入端连接并将其输出的电讯号传输至PWM控制电路,所述PWM控制电路输出端与功率器件连接,PWM控制电路将其接收的电讯号转换成PWM驱动讯号并放大后传输至功率器件,所述功率器件接收放大后的PWM驱动讯号作为驱动其开启或关断的电信号。
2.根据权利要求1所述的一种功率器件驱动模块,其特征在于,所述隔离器为光电耦合隔离器,所述光电耦合隔离器包括位于低压侧的发光二极管、位于高压侧的光敏三极管、以及位于发光二极管与光敏三极管之间的透光绝缘层,所述发光二极管用于输入控制电讯号并将电讯号转换成光讯号,所述透光绝缘层用于透过发光二极管转换的光讯号并传输给光敏三极管,所述光敏三极管用于接收透光绝缘层传输的光讯号再将光讯号转换成电讯号并放大。
3.根据权利要求1所述的一种功率器件驱动模块,其特征在于,所述隔离器为电磁耦合隔离器,所述电磁耦合隔离器包括位于低压侧的低压侧电磁耦合线圈和位于高压侧的高压侧电磁耦合线圈,所述低压侧电磁耦合线圈用于输入控制电讯号并将电讯号转换成电磁讯号,所述高压侧电磁耦合线圈用于接收低压侧电磁耦合线圈传输的电磁讯号转换为电讯号并放大。
4.根据权利要求1所述的一种功率器件驱动模块,其特征在于,所述功率器件为电力场效应晶体管或GaN功率器件,所述功率器件通过其栅极与PWM控制电路输出端连接。
5.根据权利要求1所述的一种功率器件驱动模块,其特征在于,所述功率器件为绝缘栅双极型晶体管,所述绝缘栅双极型晶体管的栅极与PWM控制电路输出端连接。
6.根据权利要求1~5中任意一项所述的一种功率器件驱动模块,其特征在于,所述PWM控制电路包括依次连接的控制电路、PWM电路及驱动电路,所述PWM控制电路通过其控制电路输入端与隔离器高压侧连接,通过其驱动电路输出端与功率器件连接,PWM控制电路接收的电讯号依次经过控制电路、PWM电路及驱动电路实现转换成PWM驱动讯号并放大。
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