專利名稱：自帶動態(tài)電源的諧振驅(qū)動模塊的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及開關(guān)電源，特別是一種自帶動態(tài)電源的諧振驅(qū)動模塊。
背景技術(shù)：
開關(guān)電源最重要的部位是電力電子開關(guān)，這是弱電控制強電的關(guān)鍵部位，可以用代表強電開關(guān)的D極、S極和代表弱電驅(qū)動的G極來表達，如圖1所示。 當柵極施加高電平驅(qū)動電壓Ugs (—般不超過20伏)時段，見圖1 (C)中的 L至t2、 T3至t4、 t5至te時段，使電力電子開關(guān)強電受控，于是有ids表示電 力電子開關(guān)是導通(0N)的，而在沒有驅(qū)動電壓Ugs (無控制訊號)的時段， 見圖l (C)中的時段ti、 L至t3、 t4至ts、 t6以后等，常開的電力電子是斷路 (OFF)的。電力電子開關(guān)的S極允許接地(零電位)稱為共地控制，這時驅(qū)動電壓Ugs 的聯(lián)接比較簡單，可以用并聯(lián)的方法聯(lián)接。但是，對于非共地的電力電子開關(guān)， 例如橋式或半橋式的上管，又例如BUCK、 CUK拓撲中S極不共地的電力電子開 關(guān)的驅(qū)動就十分麻煩了。為了解決非共地的電力電子開關(guān)驅(qū)動問題，促進電力 電子技術(shù)的發(fā)展，大致有三種類型變壓器隔離方式、光耦隔離方式、懸浮電 容泵隔離方式，如圖2所示。圖2所示的典型驅(qū)動方式中，成本最低，最廣泛應用的是(a)變壓器TR 隔離驅(qū)動拓撲。特別適應高頻率小功率驅(qū)動方式；如果需擴大驅(qū)動電流，往往習慣用NPN-PNP互補射隨圖騰柱方式。見圖3所示。圖3中非共地懸浮電源Vcc (—般為12伏至18V)，驅(qū)動電流流過限流電阻 Rg，消耗了驅(qū)動功率，稱為驅(qū)動功耗電量APg，用下式表達APg=Ci'U2gs*f上式中顯然可見驅(qū)動損耗電量APg，正比于頻率f，正比于輸入電容Ci， 還正比于驅(qū)動電壓Ugs的平方。如何減小驅(qū)動損耗電量APg 選擇Ci小的電力 電子開關(guān)管，可能導致開關(guān)管飽和導通電阻Rds (0N)較高，導通損耗也加大； 減小頻率可能導致電感磁芯加大加重；積極的方法應關(guān)注降低驅(qū)動電壓Ugs。 由圖4看出，驅(qū)動電壓Ugs取決于電源Vcc，在電力電子開關(guān)飽和導通允許前 提下，選用盡量低的電源Vcc是有積極意義的。發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的在于提供一種自帶動態(tài)電源的諧振驅(qū)動模塊，既可解決非 共地電力電子開關(guān)的隔離式高頻驅(qū)動方法，又區(qū)別于傳統(tǒng)硬開關(guān)互補射隨圖騰 柱驅(qū)動方法的缺點。是一種專為非共地的電力電子開關(guān)驅(qū)動專用的低損耗諧振 式驅(qū)動模塊。本實用新型采用的技術(shù)方案為電源由輸入隔離變壓器、整流電路、電力電子器件(V。組成，整流電路由晶體管(Vs(u)和晶體管(VsJ的EB端與電容(d、 C2)組成，且d、 C2分別并聯(lián)穩(wěn)壓二極管D^和Dz2，在整流電路、電力電子器件 (VQ)之間并聯(lián)電容(Ci)、串聯(lián)電感(Lr)。輸入柵極電感Lr與輸入電容Ci串 聯(lián)諧振，電容(Ci)兩端并聯(lián)有穩(wěn)壓二極管Dm和Dm，以免過激勵而損壞柵極 Go
圖1是弱電G極控制強電D極和S極通斷的電力電子開關(guān)示意圖。 圖2是非共地的電力電子開關(guān)隔離驅(qū)動的典型拓撲示意圖。 圖3是傳統(tǒng)硬開關(guān)互補射隨圈騰柱驅(qū)動拓撲示意圖。 圖4是本實用新型所述自帶動態(tài)電源的諧振驅(qū)動模塊拓撲示意圖。 圖5是本實用新型所述自帶動態(tài)電源的諧振驅(qū)動模塊控制方法示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案作進一步詳細說明。 從圖3可見，當輸入高電平時，L(NPN型晶體管)從懸浮電源Vcc取得集 電極電流Ic，從射極輸出Ie，經(jīng)限流電阻Rg，向電容性負載Ci供電，得到驅(qū) 動電力電子開關(guān)V。的驅(qū)動電壓Ugs。而當輸入低電壓時，VJPNP型晶體管)導通 電容性負載Ci貯存電荷經(jīng)電阻Rg限流，經(jīng)PNP型晶體管導通放電。于是，電 源Vcc的驅(qū)動功耗全部消耗在電阻Rg發(fā)熱。另夕卜，Vs,(NPN型晶體管)和Vs2(PNP 型晶體管)還存在直通危險，可能導致電源Vcc短路的危害。從現(xiàn)實驅(qū)動電壓 Ugs波形看到毛刺和拖尾，其中毛刺是硬開關(guān)寄生振藍干擾，而拖尾可能導致 電子開關(guān)V。硬開關(guān)損耗發(fā)熱，影響效率。從圖4可見，輸入電流iw只流過隔離磁芯B的原方繞組N,，經(jīng)副方繞組N2 變壓后，由晶體管VsM和晶體管Vs。2的EB端與電容C,、 G形成整流，并由穩(wěn)壓二 極管Dn和Dz2并聯(lián)穩(wěn)壓得到動態(tài)電容泵電源+V(w和-V,當輸入電流iw輸入高電 平時晶體管VsM (PNP)使晶體管V"NPN)導通，把動態(tài)電容泵電源V，經(jīng)二極管 D,—電感Lr一電容Ci驅(qū)動電壓Ugs，并由穩(wěn)壓二極管DZn 、 D^保護不致于過 激勵而損壞柵極G，由于二極管Di的存在，驅(qū)動電壓Ugs得以在電容Ci維持，得到平頂且干凈的波形。由于電感Lr一電容Ci諧振作用，在保證足夠使電力 電子器件V。飽和導通的前提下，電源Vw小于電壓驅(qū)動電壓Ugs，這是諧振驅(qū)動 的驅(qū)動功率損耗較小，效率較高的關(guān)鍵之一。且由于晶體管Vs,和Vs2均為軟開 關(guān)，又由于二極管DV^ DV2、 Dt和D2的開關(guān)延時造成的死區(qū)時延，避免了晶體 管VS,和VS2直通的危害。解決了圖3硬開關(guān)驅(qū)動損耗較大，又有直通危險等問 題。圖4還有- -個優(yōu)點是當輸入電流iw低電平時，G極貯存電荷迅速由電容Ci 一電感Lr—晶體管Vs2— (-Vcw)使驅(qū)動電壓Ugs得到負5伏左右的負偏置，對 于克制電力電子管V。的"米勒效應"，消除半橋或全橋電路直通危害具有關(guān)鍵 作用。在圖5中，是"輸入高頻電流iw"作控制源的電流驅(qū)動方法，其抗干擾能 力優(yōu)于"輸入高頻電壓Ui/'的電壓驅(qū)動方式。實用上，每一個電力電子開關(guān)V。 為主，按圖4制造成模塊，則i^流過每個隔離磁環(huán)B的原方繞組N,，可以用一 條高頻閉環(huán)饋線實現(xiàn)，其抗干擾能力很強，結(jié)合模塊的自帶負偏壓驅(qū)動，有較 高的可靠性，由于是軟開關(guān)諧振驅(qū)動，損耗小，效率較高，性價比較優(yōu)，有較 強的竟爭能力。
權(quán)利要求1、一種自帶動態(tài)電源的諧振驅(qū)動模塊，由輸入隔離變壓器、整流電路、電力電子器件VQ組成，其特征是，整流電路由晶體管VSO1和晶體管VSO2的EB端與電容C1、C2組成，且C1和C2分別并聯(lián)穩(wěn)壓二極管DZ1和DZ2，在整流電路、電力電子器件VQ之間并聯(lián)電容Ci、串聯(lián)電感Lr。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述自帶動態(tài)電源的諧振驅(qū)動模塊，其特征是輸入柵極 電感Lr與輸入電容Ci串聯(lián)諧振，所述電容Ci兩端并聯(lián)有穩(wěn)壓二極管Dm和DZ2。
專利摘要一種自帶動態(tài)電源的諧振驅(qū)動模塊，由輸入隔離變壓器、整流電路、電力電子器件V<sub>Q</sub>組成，所述整流電路由晶體管V<sub>SO1</sub>和晶體管V<sub>SO2</sub>的EB端與電容C<sub>1</sub>、C<sub>2</sub>組成，且C<sub>1</sub>和C<sub>2</sub>分別并聯(lián)穩(wěn)壓二極管D<sub>Z1</sub>和D<sub>Z2</sub>，在整流電路、電力電子器件V<sub>Q</sub>之間并聯(lián)電容Ci、串聯(lián)電感Lr。采用本實用新型既可解決非共地電力電子開關(guān)的隔離式高頻驅(qū)動方法，又區(qū)別于傳統(tǒng)硬開關(guān)互補射隨圖騰柱驅(qū)動方法的缺點，為非共地的電力電子開關(guān)驅(qū)動專用的低損耗諧振式驅(qū)動模塊，有較高的可靠性，損耗小，效率較高，性價比較高的優(yōu)點。
文檔編號H02M1/08GK201219234SQ20082010433
公開日2009年4月8日 申請日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者王希天, 申莉萌 申請人:申莉萌