CN2919680Y

CN2919680Y - 铃流发生器次级逆变功率管驱动电路

Info

Publication number: CN2919680Y
Application number: CN 200620013547
Authority: CN
Inventors: 刘耀平
Original assignee: SHENZHEN LUCKY VALLEY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHENZHEN LUCKY VALLEY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2016-04-12

Abstract

一种铃流发生器次级逆变功率管驱动电路，包括一级接收同步驱动信号的三极管信号分离转换电路、两个处理不同参考点驱动信号的功率放大及整形电路、两个半桥式逆变电路上管驱动电路和半桥式逆变电路下管驱动电路。该基本电路由电阻R1至R15，NPN三极管T1、T2、T3、T5，PNP三极管T4，二极管D1、D2，及稳压管Z1，Z2组成，工作辅助电源为VD(相对参考点为GND)。

Description

铃流发生器次级逆变功率管驱动电路

技术领域

本实用新型涉及通讯设备系统中铃流发生器，主要是指一种铃流发生器次级逆变功率管驱动电路。

背景技术

铃流发生器是一种广泛应用于通讯设备系统中的直流/交流变换器电源。通常是将通讯系统的基础供电电源(一般为36-75VDC)转化为有效值为75伏、频率为25HZ的交流电源的DC/AC变换器。

如图1所示，铃流发生器目前常用的实现方案是通过对直流电压进行高频正弦脉宽(SPWM)斩波、整流、滤去高频分量后，得到近似为25HZ交流电压经整流后的“馒头”波形(V+对V-)，然后通过M1和M2构成的半桥电路进行同步(相对于V+V_“馒头”波形)逆变，将此“馒头”波形变换成标准的25Hz交流正弦波。VD，VD1和VD2是系统工作辅助电源。

由于采用半桥式逆变电路，两只功率开关管(如图1中功率场效应管M、M2)的源极不共地，从而使该功率管的驱动变得较为困难。由于驱动信号是低频信号(25Hz)，显然，通过变压器隔离来分离驱动信号是不现实的。因此，过去通常的驱动方案是通过光电耦合器对两者的驱动信号进行分离。如中国专利98115894.3即陈述了此种驱动方案。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种铃流发生器次级逆变功率管驱动电路，通过设计一种结构更为简单、驱动效果更佳的驱动电路，既解决了现有两功率开关管不共地驱动问题，又能较方便地改变两功率管驱动死区时间，可以确保安全运行。

实现本实用新型的技术方案是：这种驱动电路包括一级接收同步驱动信号的三极管信号分离转换电路，该三极管信号分离转换电路连接两个处理不同参考点驱动信号的功率放大及整形电路，该功率放大及整形电路分别连接半桥式逆变电路上管驱动电路和半桥式逆变电路下管驱动电路。

该技术方案还包括：

方式一：主要由电阻R1-R15、三极管T1-T5、二极管D1、D2、稳压管Z1、Z2和辅助电源VD组成的驱动电路；其中R1、R2分别接T1、T3的基极，D1、D2阳极分别接T1、T3的发射极并接地，D1、D2阴极分别接T1、T3的基极；R3、R8分别接在T1、T3的集电极与VD之间；电阻R4、R9分别接在T1、T3的集电极与T2、T4的基极之间，VD经R5、R10分别接T2的集电极和T4的发射极；T2集电极经R6接功率管M1栅极；T4集电极经R11接功率管M2源极；R12跨接在T4集电极与T5基极之间；T5集电极经R13接VD；T5发射极接M2源极，T5集电极经电阻R14接M2栅极；R7、Z1并联后跨接在M1栅、源极之间R15、Z2并联后跨接在M2栅、源极之间。

方式二：辅助电源VD1经R5接T2集电极，T2集电极经R6接M1栅极；辅助电源VD2经R13接T5集电极，T5集电极经R14接M2栅极。

方式三：三极管T1由NPN管替换为PNP管，其连接关系是VD经R3接T1发射极，T1发射极经电阻R6接M1栅极，T1集电极接地。

方式四：R16经D3接T1基极，R1经C1接T1基极；R2经D4接T基极，R17经C2接T1基极。

本实用新型具有的有益效果：提供一种结构更为简单、成本更低廉、驱动效果更佳的驱动方案和几种实现电路；实现了两功率开关管不共地驱动，还可方便地改变两功率管驱动死区时间，确保安全运行，提高了逆变效率。

附图说明

图1是现有铃流发生器次级逆变功率变换电路原理图。

图2是本实用新型的电路框图。

图3是图2的电路原理图之一。

图4是图2的电路原理图之二。

图5是图2的电路原理图之三。

图6是图2的电路原理图之四。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明：

电路框图

如图2所示，由参考正玄波信号产生的同步驱动信号经过三极管信号分离转换电路处理后，得到两个针对不同参考点(GND和V-)的同步驱动信号，再经过功率放大及整形后，分别得到半桥式逆变电路上、下功率管M1和M2的同步驱动信号drive1、drive2。

电路结构

本驱动方案可至少衍生成三种驱动电路，分别如图3图4和图5所示。其电路结构基本相同，下面分别予以说明。

图3所示的驱动电路由电阻R1至R15，NPN三极管T1、T2、T3、T5，PNP三极管T4，二极管D1、D2，及稳压管Z1，Z2组成，工作辅助电源为VD(相对参考点为GND)。

驱动信号(drive)接电阻R1和R2，电阻R1、R2的另一端分别接到NPN三极管T1、T3的基极，二极管D1、D2阳极接三极管T1、T3的发射极并与GND相连，二极管D1、D2阴极分别接T1、T3的基极。电阻R3、R8分别接三极管T1、T3的集电极且另一端均接于辅助电源VD。电阻R4、R9分别接三极管T1、T3之集电极，另一端分别接至三极管T2、T4的基极，辅助电源VD通过电阻R5、R10分别接到三极管T2的集电极和T4的发射极。三极管T2的集电极接电阻R6，R6另一端接功率管M1的栅极(drive1)。而三极管T4的集电极则通过电阻R11接功率管M2的源极(V-)。电阻R12接T4集电极，另一端接至三极管T5的基极。电阻R13接T5集电极，另一端接至VD。三极管T5的发射极接V-，集电极接电阻R14，R14另一端接M2栅极(drive2)。电阻R7、R15；稳压管Z1、Z2分别并接于M1、M2之栅、源极。

图4所示的驱动电路结构与图3基本相同，区别在于引入了另外两个辅助电源VD1，VD2。电阻R5、R13分别接VD1、VD2，而不接VD。

图5所示的驱动电路结构与图4基本相同，区别在于：三极管T1由PNP管取代原来的NPN管，取消了图4中的三极管T2，电阻R4、R5，以及辅助源VD1。T1的集电极接GND，发射极经电阻R6与M1栅极(drive1)相连。

工作原理

图3、图4和图5所示的驱动电路工作原理基本相同，以图3为例加以说明。

Drive是由铃流变换器控制电路中正玄波参考信号经过零比较得到的逆变功率管同步驱动信号。当信号drive为高电平时(相对GND)，则T1，T3导通，T2关断，T4导通。辅助电源VD通过R5，R6对M1栅源间电容充电，提供给M1之驱动电压(drive1为高电平)，M1导通。同时，辅助电源VD经过GND，主功率回路中的C2、C3及M2之漏源节电容等与V构成回路，从而为三极管T4、T5提供工作之电源及电流通道。T4导通时，在电阻R11上产生电压，此电压驱动T5导通。功率管M2栅源电压通过电阻R14和三极管T5迅速放电，drive2为低电平(相对于V_)。从而关断M2。由于充电电阻R5阻值较高，而放电电阻R14阻值较低，所以可方便地实现M2快速关断，M1延迟导通。从而保证M1、M2的安全运行，不被直通损坏。

当drive为负电平时(相对GND)，则T1，T3关断，T2导通。drive1通过电阻R6、T2快速放电至零电平，从而关断M1。T4没有基极电流而关断，因而T5没有驱动而关断。电源VD通过R13、R14给M2的栅极电容充电，drive2为高电平(相对于V_)，M2导通。当M2导通后，V_与GND同电平，VD依然能为M1之栅极提供高电平驱动。同样，由于充电电阻R13阻值大而放电电阻R6阻值小，因而能有效实现M1先关断，M2后导通。避免M1、M2直通损坏。

另外，二极管D1、D2是为防止三极管T1、T3基射间反向电压击穿所设。电阻R7、R15和稳压管Z1、Z2是为防止M1、M2栅源间静电和过压击穿所设。

综上所述，本驱动方案利用PNP三极管T4和主回路通道，巧妙地将相对于GND的控制信号分离转化成两个相对于GND和V_的驱动控制信号，从而解决了M1、M2不共地驱动困难。该方案不需要光藕、变压器等隔离驱动器件，而且省去了多个驱动辅助电源要求。代价是三极管T4、T5为高压三极管，必须能承受V+和V-间的高电压。同时，在电阻R10、R13上将产生较大的损耗。另外，由于VD是整个变换器控制电路的辅助工作电源，参与M1、M2驱动也易使控制电路受到干扰。

改善的方案如图4、图5所示。图4电路与图3电路基本相同，工作原理也基本一致。不同之处是增加了另外两组辅助电源VD1和VD2，分别给驱动三极管T2和T5提供工作电源。一方面解决了VD易受干扰问题；另一方面，T5可选用低压三极管。同时，R13上的高压损耗可减除。整个驱动电路仅用一只高压小电流PNP三极管T4即可实现控制信号电平分离转换。由于存在一级功率驱动放大三极管T5，故T4之工作电流可选择非常小，因而R10上的损耗也不严重。

图5是更进一步的简化电路，用一只PNP三极管取代NPN三极管T1，同时省去了M1的驱动三极管T2和相应的电阻及辅助电源VD1。电路工作原理基本保持不变。当drive为高时，T1断开，VD通过电阻R3、R6对M1栅源电容充电，M1导通；反之，M1栅源电容通过R6、T1快速放电，M1关断。整个驱动电路更加简单，成本更低。

为了人为设定M1、M2驱动死区时间，可以在上述图3、图4、图5所示的电路输入部分加入延迟电路，如图6所示。选择适当电阻(R16、R17、R18)电容(C3、C4)参数，即可方便设定所需要的M1、M2驱动死区时间。

结论

本方案提出的铃流发生器次级半桥式逆变电路驱动方案通过利用一只或二只高压三极管，与铃流发生器逆变电路构成辅助源供电回路，巧妙实现了控制电路驱动信号电平分离转换，从而解决了半桥式逆变电路驱动不共地问题。该方案电路结构简单，器件通用易采购，成本低廉，可靠性好，效率高，可广泛应用于中小功率铃流发生器产品中。

Claims

1.一种铃流发生器次级逆变功率管驱动电路，其特征是所述驱动电路包括一级接收同步驱动信号的三极管信号分离转换电路，该三极管信号分离转换电路连接两个处理不同参考点驱动信号的功率放大及整形电路，该功率放大及整形电路分别连接半桥式逆变电路上管驱动电路和半桥式逆变电路下管驱动电路。

2.如权利要求1所述的铃流发生器次级逆变功率管驱动电路，其特征是一主要由电阻R1-R15、三极管T1-T5、二极管D1、D2、稳压管Z1、Z2和辅助电源VD组成的驱动电路；其中R1、R2分别接T1、T3的基极，D1、D2阳极分别接T1、T3的发射极并接地，D1、D2阴极分别接T1、T3的基极；R3、R8分别接在T1、T3的集电极与VD之间；电阻R4、R9分别接在T1、T3的集电极与T2、T4的基极之间，VD经R5、R10分别接T2的集电极和T4的发射极；T2集电极经R6接功率管M1栅极；T4集电极经R11接功率管M2源极；R12跨接在T4集电极与T5基极之间；T5集电极经R13接VD；T5发射极接M2源极，T5集电极经电阻R14接M2栅极；R7、Z1并联后跨接在M 1栅、源极之间；R15、Z2并联后跨接在M2栅、源极之间。

3.如权利要求2所述的铃流发生器次级逆变功率管驱动电路，其特征是辅助电源VD1经R5接T2集电极，T2集电极经R6接M1栅极；辅助电源VD2经R13接T5集电极，T5集电极经R14接M2栅极。

4.如权利要求1或2所述的铃流发生器次级逆变功率管驱动电路，其特征是所述三极管T1由NPN管替换为PNP管，其连接关系是VD经R3接T1发射极，T1发射极经电阻R6接M1栅极，T1集电极接地。

5.如权利要求2所述的铃流发生器次级逆变功率管驱动电路，其特征是R16经D3接T1基极，R1经C1接T1基极；R2经D4接T基极，R17经C2接T1基极。