專(zhuān)利名稱(chēng)：磁隔離同步驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電源管理中的串聯(lián)電池組或超級(jí)電容組單體均衡化系統(tǒng)中半導(dǎo) 體開(kāi)關(guān)的同步隔離驅(qū)動(dòng)控制，尤其是一種磁隔離同步驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的目的，由于傳統(tǒng)汽車(chē)能耗大，對(duì)環(huán)境有污染， 新能源汽車(chē)尤其是電動(dòng)汽車(chē)被定為國(guó)家汽車(chē)工業(yè)主要發(fā)展方向。電動(dòng)汽車(chē)電池單體數(shù)量龐 大，由于電池在生產(chǎn)過(guò)程中，從涂膜開(kāi)始到成為成品要經(jīng)過(guò)很多道工序，即使經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢 測(cè)程序，使每組電源的電壓、電阻、容量一致，但使用一段時(shí)間以后，電池內(nèi)阻、電壓、容量等 參數(shù)產(chǎn)生波動(dòng)，形成不一致的狀態(tài)，整個(gè)電池組體現(xiàn)出來(lái)的容量為電池組中性能最差的電 池芯的容量，而且使用時(shí)很容易發(fā)生過(guò)充和過(guò)放現(xiàn)象，且不易發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致提前失效。因此對(duì) 電池組的均衡管理顯得尤為重要?，F(xiàn)有一種技術(shù)就是采用開(kāi)關(guān)電容變換器實(shí)現(xiàn)不均衡電 池間的切換，達(dá)到電池間的能量轉(zhuǎn)移的目的。采用開(kāi)關(guān)電容的方案由于無(wú)需電壓檢測(cè)且能 自動(dòng)均衡，且具有極低能量消耗，在某些情況下是一種比較理想的方案，此方案電路單元的 基本原理如

圖1所示當(dāng)Ql和Q3開(kāi)關(guān)被同步導(dǎo)通時(shí)，其它兩個(gè)截止，電容Cl被接到電池 BATl上，同理可讓電容Cl接到電池BAT2。從而達(dá)到兩個(gè)單體之間的電壓均衡。由于控制 端電壓之間的關(guān)系，非隔離的驅(qū)動(dòng)方式電路復(fù)雜且存在一些可靠性問(wèn)題，所以在本開(kāi)關(guān)電 容驅(qū)動(dòng)控制電路中采用變壓器同步反相驅(qū)動(dòng)一組半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)來(lái)交替導(dǎo)通，用來(lái)控制半導(dǎo)體 開(kāi)來(lái)實(shí)現(xiàn)電容變換器在相鄰電池間的切換.此方案具有控制電路簡(jiǎn)單，控制可靠性高的優(yōu) 點(diǎn)，具有一定的實(shí)用性。美國(guó)專(zhuān)利5710504其中公開(kāi)了一種采用變壓器驅(qū)動(dòng)的開(kāi)關(guān)電容均 衡方案，也和上述方案類(lèi)似。此方案中的開(kāi)關(guān)電容場(chǎng)效應(yīng)管需要大量具有相同輸出信號(hào)的 變壓器次級(jí)繞組來(lái)同步驅(qū)動(dòng)控制，傳統(tǒng)變壓器由于繞組分層或分段繞制，數(shù)量龐大的繞組 將使整個(gè)變壓器體積龐大，制造步驟繁多，成本大增，且很難保證變壓器次級(jí)繞組有接近一 致的輸出信號(hào)，降低了在開(kāi)關(guān)電容均衡控制方案中的實(shí)用性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，便于集成，生產(chǎn)成本低的，波形輸出一致 性好的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)同步導(dǎo)通與截止的驅(qū)動(dòng)器件。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種磁隔離同步驅(qū)動(dòng)器，包括骨架以及繞在所述骨架 上的作為信號(hào)輸入的主繞組及作為信號(hào)輸出次繞組，其特征在于，所述主繞組與次繞組集
成一股繞在所述骨架上。[0005]進(jìn)--步的，所述骨架為導(dǎo)磁性材料。[0006]進(jìn)--步的，所述導(dǎo)磁性材料為軟磁鐵氧體。[0007]進(jìn)--步的，所述軟磁鐵氧體為環(huán)形。[0008]進(jìn)--步的，所述繞組為漆包線(xiàn)繞組。[0009]進(jìn)--步的，所述繞組為基于印刷電路板的繞組。[0010]進(jìn)一步的 ，所述主次繞組的集成方式為螺旋的方式。工作原理由于所有繞組采用集成一根后并行繞制在同一環(huán)形軟磁鐵氧體上，保 證了其具有相同匝數(shù)，接近相同的耦合系數(shù)。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，當(dāng)某一繞組有高頻脈沖信 號(hào)輸入時(shí)，就能在所有繞組產(chǎn)生多個(gè)一致性好的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)源，來(lái)控制開(kāi)關(guān)電容中相應(yīng) 的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的同步導(dǎo)通與截止。如果被控制的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)為絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管，存在柵極 電容，會(huì)與電磁線(xiàn)圈發(fā)生LC震蕩，由于各繞組之間的耦合系數(shù)大，能提供較大驅(qū)動(dòng)來(lái)穩(wěn)定 波形，且在控制的絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管互補(bǔ)導(dǎo)通過(guò)程中能有效吸收震蕩，并同時(shí)消除部分干擾， 防止誤動(dòng)作發(fā)生，消除導(dǎo)致可能其應(yīng)用電路發(fā)生短路的安全隱患。由于采用集成繞制，本實(shí) 用新型相比于傳統(tǒng)變壓器可節(jié)約更多的制造工序和減少體積從而降低原材料與時(shí)間成本。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小巧，便于集成，生產(chǎn)成本低，輸出一致性 好，能快速，準(zhǔn)確有效控制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)同步導(dǎo)通與截止。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述圖1為現(xiàn)有技術(shù)的一種開(kāi)關(guān)電容均衡方法的隔離驅(qū)動(dòng)電路。圖2為本實(shí)用新型的磁隔離同步驅(qū)動(dòng)器的一種實(shí)施方式。圖3為本實(shí)用新型的磁隔離同步驅(qū)動(dòng)器的另一種實(shí)施方式。圖4為本實(shí)用新型的磁隔離同步驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用電路。圖5為本實(shí)用新型的磁隔離同步驅(qū)動(dòng)器繞組波形圖。圖6為本實(shí)用新型的磁隔離同步驅(qū)動(dòng)器輸出繞組波形圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例本實(shí)施例以磁隔離同步驅(qū)動(dòng)器在開(kāi)關(guān)電容中的應(yīng)用進(jìn)行說(shuō)明。如圖2，圖 3所示，5根漆包線(xiàn)2被集成一股1后繞制在環(huán)形軟磁鐵氧體磁芯3上，具體制作方法可以 是先抽出5根同一規(guī)格的細(xì)漆包線(xiàn)，把所有漆包線(xiàn)梳理整齊，然后把排列整齊的兩端用膠 帶或膠水固定，固定好后，旋轉(zhuǎn)或?qū)φ蹆啥?，?根漆包線(xiàn)由一平面結(jié)構(gòu)變成螺旋纏繞的直 線(xiàn)結(jié)構(gòu)。把已經(jīng)成一股直線(xiàn)結(jié)構(gòu)的5根漆包線(xiàn)按照普通電感的方式繞制在環(huán)形軟磁鐵氧體 磁芯上。繞制完成后恢復(fù)兩端漆包線(xiàn)端子成一平面，分別用電烙鐵安裝到基板上。由于端 子排列具有規(guī)律性，只要確定第一組的繞組端子即可找出全部對(duì)應(yīng)繞組端子，這樣免去了 大量的繞組端子檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)多繞組并行繞制。本實(shí)施例的骨架為軟磁鐵氧體材料，也可 以為其他可以實(shí)現(xiàn)同樣功能的材料，磁芯的形狀優(yōu)選環(huán)形但不限制其他結(jié)構(gòu)磁芯，在不影 響其功能實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)上，可加入其它結(jié)構(gòu)以方便制造。繞組線(xiàn)圈材料可以是本方法的漆包線(xiàn) 也可以是其它具有相同功能的材料，如印刷電路板線(xiàn)圈。由于應(yīng)用環(huán)境不同，對(duì)作為信號(hào)輸 入的漆包線(xiàn)規(guī)格可以和其它漆包線(xiàn)繞組不同。5根漆包線(xiàn)由平面變直線(xiàn)的處理方式不限于 本方法，為了方便均勻繞制，集成的繞組優(yōu)選螺旋的方式擰成一股后再繞制。對(duì)繞組兩端的 固定并安裝到基板上同樣不限于本方法。如圖4所示的電路圖，一共有5個(gè)繞組，其中的一 個(gè)繞組外接輸入脈沖，其它4個(gè)繞組與4個(gè)規(guī)格相同的場(chǎng)效應(yīng)管半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)相連，場(chǎng)效應(yīng)管 半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)Ql Q2的繞組采用相反的接法，Ql和Q3的采用相同接法，Q3 Q4的繞組采用相 反的接法，Q2 Q4的繞組采用相同的接法。場(chǎng)效應(yīng)管半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)采用N溝道低導(dǎo)通電阻場(chǎng)效應(yīng)管，由于控 制場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)關(guān)Ql Q2的繞組采用相反的接法，Q3 Q4的繞組采用相反的接 法，當(dāng)其中一個(gè)繞組輸入信號(hào)時(shí)，擁有相同的耦合系數(shù)的其它4個(gè)繞組基于電磁感應(yīng)，能產(chǎn) 生4個(gè)一致好的隔離信號(hào)源。導(dǎo)致Ql，Q3上有導(dǎo)通電壓時(shí)，而在Q2，Q4上反相的截止電壓， 從而實(shí)現(xiàn)場(chǎng)效應(yīng)管交替導(dǎo)通。而場(chǎng)效應(yīng)管半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)采用了相同的接法，意味著相同的驅(qū) 動(dòng)控制電壓，從而實(shí)現(xiàn)場(chǎng)效應(yīng)管同步導(dǎo)通。本實(shí)用新型可以采用大量的繞組實(shí)現(xiàn)更多電池 組的均衡控制而基本不增加體積與成本，在對(duì)大量電池單體開(kāi)關(guān)電容均衡電路中的應(yīng)用具 有明顯優(yōu)勢(shì)，本實(shí)用新型還可應(yīng)用到其它類(lèi)似于開(kāi)關(guān)電容均衡電路半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)同步控制的 電路，本實(shí)用新型具有驅(qū)動(dòng)控制簡(jiǎn)單，實(shí)施方便，比采用光耦控制的成本低，壽命長(zhǎng)，集成度 高，可以取代光耦在一些隔離驅(qū)動(dòng)電路中的應(yīng)用。如圖5，6所示，圖5是輸入的主繞組波形以及輸出其中一次繞組波形。圖6為兩 個(gè)次繞組波形。從波形圖可以看出，當(dāng)往其中一個(gè)繞組輸入高頻脈沖時(shí)，其他繞組上就能產(chǎn) 生多個(gè)一致性好的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)源，來(lái)準(zhǔn)確控制開(kāi)關(guān)電容中相應(yīng)的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的同步導(dǎo)通 與截止。以上實(shí)施例僅為本實(shí)用新型其中的一種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形與改進(jìn)，這些都屬于本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種磁隔離同步驅(qū)動(dòng)器，包括骨架以及繞在所述骨架上的作為信號(hào)輸入的主繞組及 作為信號(hào)輸出的次繞組，其特征在于，所述主繞組與次繞組集成一股繞在所述骨架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁隔離同步驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述骨架為導(dǎo)磁性材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁隔離同步驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述導(dǎo)磁性材料為軟磁鐵氧體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁隔離同步驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述軟磁鐵氧體為環(huán)形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁隔離同步驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述繞組為漆包線(xiàn)繞組。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁隔離同步驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述繞組為基于印刷電路 板的繞組。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁隔離同步驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，所述主次繞組的集成方式 為螺旋的方式。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種磁隔離同步驅(qū)動(dòng)器，包括骨架以及繞在所述骨架上的作為信號(hào)輸入的主繞組及作為信號(hào)輸出的次繞組，其特征在于，所述作為信號(hào)輸入的主繞組與作為信號(hào)輸出的次繞組集成一股相互絕緣繞在所述骨架上。本實(shí)用新型應(yīng)用在電源管理電路上，通過(guò)磁耦合，實(shí)現(xiàn)快速，準(zhǔn)確控制半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)同步導(dǎo)通與截止，達(dá)到驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)電容半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)工作的目的，從而大大降低開(kāi)關(guān)電容均衡電路實(shí)際應(yīng)用成本。
文檔編號(hào)H02M1/088GK201887519SQ201020682889
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者彭國(guó)良 申請(qǐng)人:彭國(guó)良