一种高频高压电源及其开关驱动装置的制作方法

1.本技术属于电源技术领域，尤其涉及一种高频高压电源及其开关驱动装置。


背景技术：

2.随着工业领域技术的高速发展，对高频脉冲电源需求日益迫切。工业常规用电频率为50hz工频交流电，要想将之转换为高频脉冲输出，常规做法是将工频交流电先整流，再根据需求频率要求进行逆变处理。逆变处理涉及到高速高压半导体开关，常见的高速高压半导体开关如igbt、sic和/或mosfet，其在关断过程中母线强电易通过半导体开关内部寄生的漏极、栅极耦合电容干扰驱动信号，导致驱动异常，半导体开关损坏。


技术实现要素：

3.本技术的一个实施例提供一种高频高压电源及其开关驱动装置，以解决现有高频率大功率电源设备在强电运行过程中，存在其驱动开关易受强电干扰异常，导致供电异常的问题。
4.第一方面，本技术的一个实施例提供一种高频高压电源的开关驱动装置，包括驱动模块、连接模块以及分别与所述驱动模块和所述连接模块连接的开关模块，所述开关模块包括至少两个开关元件，每个所述开关元件包括第一连接端、第二连接端和第三连接端，一个所述开关元件的所述第一连接端与所述第二连接端之间并联有用于降压的降压元件。
5.可选的，所述降压元件为电阻。
6.可选的，所述连接模块上设置有至少3个连接接口，3个所述连接接口分别为第一连接接口、第二连接接口和第三连接接口，所述第一连接接口与每个所述开关元件的第二连接端连接，所述第二连接接口与每个所述开关元件的第一连接端连接，所述第三连接接口与每个所述开关元件的第三连接端连接。
7.可选的，所述开关元件为igbt器件或mos管，所述开关元件的第二连接端为igbt器件的集电极或mos管的源极，所述开关元件的第一连接端为igbt 器件的基极或mos管的栅极，所述开关元件的第三连接端为igbt器件的发射极或mos管的漏极。
8.可选的，该高频高压电源的开关驱动装置包括过流保护元件，所述过流保护元件设置在所述驱动模块与每个所述开关元件的第三连接端之间，所述过流保护元件包括串联连接的第五电阻、第二二极管和第三二极管。
9.可选的，该高频高压电源的开关驱动装置包括用于驱动所述开关元件运行的驱动电阻，所述驱动电阻与每个所述开关元件的第三连接端连接，所述驱动电阻包括两个串联连接的电阻。
10.可选的，该高频高压电源的开关驱动装置包括供电模块，所述供电模块用于至少给所述驱动模块和所述开关模块供电。
11.可选的，所述供电模块包括与市电连接的供电连接端、与所述供电连接端连接的整流元件、与所述整流元件连接的调频元件以及与所述调频元件连接的电源输出端。
12.可选的，所述调频元件包括与所述整流元件连接的电源开关和变压器。
13.第二方面，本技术的一个实施例提供一种电源，包括上述的高频高压电源的开关驱动装置。
14.本技术的一个实施例提供的高频高压电源及其开关驱动装置，该高频高压电源的开关驱动装置包括驱动模块、连接模块以及分别与驱动模块和连接模块连接的开关模块，开关模块包括至少两个开关元件，每个开关元件包括第一连接端、第二连接端和第三连接端，第一连接端与第二连接端之间并联有用于降压的降压元件。该高频高压电源的开关驱动装置通过在每个开关元件的第一连接端和第二连接端之间并联降压元件，使得该高频高压电源的开关驱动装置在电源关断过程中，若有强电经过开关元件的第二连接端时，降压元件将开关元件的第一连接端电压值拉低使得该端电压低于开关元件导通电压，降低开关元件误导通的风险，解决了现有高频率大功率电源设备在强电运行过程中，存在其驱动开关易受强电干扰异常，导致供电异常的问题。
附图说明
15.为了更清楚地说明本技术的一个实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.为了更完整地理解本技术及其有益效果，下面将结合附图来进行说明。其中，在下面的描述中相同的附图标号表示相同部分。
17.图1为本技术的一个实施例提供的高频高压电源的开关驱动装置的电路示意图。
18.图2为本技术的一个实施例提供的高频高压电源的开关驱动装置供电模块的电路示意图。
具体实施方式
19.下面将结合本技术的一个实施例中的附图，对本技术的一个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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域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，都属于本技术保护的范围。
20.本技术的一个实施例提供一种高频高压电源及其开关驱动装置，以解决现现有高频率大功率电源设备在强电运行过程中，存在其驱动开关易受强电干扰异常，导致供电异常的问题。
21.本技术的一个实施例提供的高频高压电源及其开关驱动装置，示例性的，请参阅图1和图2，图1为本技术的一个实施例提供的高频高压电源的开关驱动装置的电路示意图，图2为本技术的一个实施例提供的高频高压电源的开关驱动装置供电模块的电路示意图。
22.实施例一：
23.如图1所示，本技术的一个实施例提供一种高频高压电源的开关驱动装置包括驱动模块10、连接模块20以及分别与驱动模块10和连接模块20连接的开关模块30，开关模块30包括至少两个开关元件，每个开关元件包括第一连接端、第二连接端和第三连接端，一个
开关元件的第一连接端与第二连接端之间并联有用于降压的降压元件40。
24.进步一说明的是，该高频高压电源的开关驱动装置通过在每个开关元件的第一连接端和第二连接端之间并联降压元件40，使得该高频高压电源的开关驱动装置在电源关断过程中，若有强电经过开关元件的第二连接端时，降压元件 40将开关元件的第一连接端电压值拉低使得该端电压低于开关元件导通电压，降低开关元件误导通的风险。避免现有的在开关元件正常工作情况下，如开关元件的导通信号高电平20v、低电平-5v的pwm信号驱动。若关断给开关元件的驱动电源，电源通过开关元件内部第一连接端与第三连接之间的寄生电容将强电串至开关元件的第一连接端，导致本应关闭的开关元件的第一连接端和第二连接端之间的电压达到导通条件；若开关模块30中所有开关元件处于导通状态，540v驱动电源将直接作用在开关模块30所有开关元件上，开关元件的第一连接端与第三连接端之间的二极管将直接被击穿，从而损坏开关元件。
25.进步一说明的是，驱动模块10主要用于给出高电平或低电平信号驱动开关模块30中所有开关元件导通或关闭。在本实施例中，驱动模块10包括驱动芯片u1，驱动芯片u1优先选为hcpl316型号的驱动芯片。
26.进步一说明的是，连接模块20主要用于连接。在本实施例中，连接模块20 上设置有至少3个连接接口，3个连接接口分别为第一连接接口1、第二连接接口2和第三连接接口4，第一连接接口1与每个开关元件的第二连接端连接，第二连接接口2与每个开关元件的第一连接端连接，第三连接接口4与每个开关元件的第三连接端连接。
27.进一步说明的是，开关模块30主要作为一个推挽电路，在保证该高频高压电源的开关驱动装置幅值不变的情况下，能够增大该高频高压电源的开关驱动装置的输出电流。在本实施例中，开关元件可以为igbt器件或mos管，开关元件的第二连接端为igbt器件的集电极或mos管的源极，开关元件的第一连接端为igbt器件的基极或mos管的栅极，开关元件的第三连接端为igbt器件的发射极或mos管的漏极。其中，该开关模块包括第一开关元件q1和第二开关元件q2，第一开关元件q1优先选为型号为mjd45h11的npn型三极管，第二开关元件q2优先选为pnp型的三极管，驱动芯片u1的第14引脚通过过流保护元件50与每个开关元件的第三连接端连接，影响开关元件的过流保护阈值，但需注意过流阈值主要是开关元件自身决定的。其中，降压元件r12并联连接在第二开关元件q2的集佳与集电极之间。
28.进一步说明的是，过流保护元件50设置在驱动模块10与每个开关元件的第三连接端之间，过流保护元件50包括串联连接的第五电阻r5、第二二极管 d2和第三二极管d3。
29.进一步说明的是，降压元件40可以为电阻。在本实施例中，降压元件40 为电阻r12，电阻的阻值优先选为1kω。其中，每个开关元件的第二连接端接地，在每个开关元件的第一连接端没有电压输入的情况下，开关元件的第三连接端的电压在上拉0～25v的前提下不超过开关元件导通条件(一般开关元件需达到2v以上)。
30.该高频高压电源的开关驱动装置包括驱动模块、连接模块以及分别与驱动模块和连接模块连接的开关模块，开关模块包括至少两个开关元件，每个开关元件包括第一连接端、第二连接端和第三连接端，第一连接端与第二连接端之间并联有用于降压的降压元件。该高频高压电源的开关驱动装置通过在每个开关元件的第一连接端和第二连接端之间并联降压元件，使得该高频高压电源的开关驱动装置在电源关断过程中，若有强电经过开关元件的第二连接端时，降压元件将开关元件的第一连接端电压值拉低使得该端电压低于开
关元件导通电压，降低开关元件误导通的风险，解决了现有高频率大功率电源设备在强电运行过程中，存在其驱动开关易受强电干扰异常，导致供电异常的问题。
31.一实施例中，该高频高压电源的开关驱动装置包括用于驱动开关元件运行的驱动电阻31，驱动电阻31与每个开关元件的第三连接端连接，驱动电阻31 包括两个串联连接的电阻。
32.如图1所示，进步一说明的是，驱动电阻31包括串联连接的第六电阻r6 和第八电阻r8，第六电阻r6的第一端与第一开关元件q1的发射极连接，第六电阻r6的第二端与第八电阻r8的第一端连接，第八电阻r8的第二端与第二开关元件q2的发射极连接。在本实施例中，驱动电阻31主要影响该高频高压电源的开关驱动装置的驱动电流值，驱动电阻31的电阻阻值主要结合开关元件的型号确定，此处不做详细限定。
33.一实施例中，如图1所示，该高频高压电源的开关驱动装置包括分别与第六电阻r6的第二端和第八电阻r8的第一端连接的第十电阻r10，第十电阻r10 主要用于防开关元件的第一连接端悬空，避免该高频高压电源的开关驱动装置出现不稳定。
34.如图1和图2所示，一实施例中，该高频高压电源的开关驱动装置包括供电模块70，供电模块70用于至少给驱动模块10和开关模块30供电。
35.进一步说明的是，供电模块70与驱动模块10之间设置有第二电阻r2和第一二极管d1组成的分压电路，分压电路决定该高频高压电源的开关驱动装置驱动输出电压正电压与负电压分配，如第一二极管d1为5v稳压二极管，若供电模块的电源为25v，则给驱动模块10提供的驱动电压为+20v、低-5v的方波信号。驱动芯片u1给开关模块30输出pwm信号的幅值为0v～+5v的方波信号。
36.一实施例中，供电模块70包括与市电连接的供电连接端j1、与供电连接端 j1连接的整流元件d6、与整流元件d6连接的调频元件以及与调频元件连接的电源输出端。调频元件包括与整流元件d6连接的电源开关u2和变压器b1。
37.进一步说明的是，供电连接端j1处输入工频220v交流电市电，市电通过供电连接端j1输入并流经共模电感b2、整流桥d6将220v交流电整流为直流电，直流电通过电阻r41与r51作用在电源开关u2的tny268芯片上en/un (使能/欠压)引脚，其值的选择可限定欠压电压标准。电源开关u2的tny268 芯片通过电阻r61、电阻r71、二极管d8、光耦元件u11组成电压反馈电路输出电压，其中稳压的二极管d8的值与输出电压有关，若要得到输出24v左右稳定电压，一般二极管二极管d8选择22v稳压二极管即可；电阻r81、电容c12接入电源开关u2中tny268芯片的bp(旁路)引脚；变压器b1配合电源开关 u2的tny268芯片将50hz低频高压电降压为132khz、24v左右高频低压电，其中二极管d11、二极管d21、二极管d31、二极管d7将变压器降压得到的交流电压整流，再经过电容滤波得到所需直流电压。
38.实施例二：
39.本技术的一个实施例提供一种高频高压电源，包括上述的高频高压电源的开关驱动装置。
40.进一步说明的是，实施例二中的高频高压变压器的内容已经在实施例一中阐述，在此实施例二中不再阐述其内容。该高频高压电源通过在开关元件在母线强电存在的情况下，断掉驱动模块的驱动电压，强电通过开关元件的第一连接端与第三连接端之间寄生电容串电压干扰至第一连接端，达到第一连接端开通电压需求，开关元件出现误导通现象，通
过在开关元件的第一连接端与第二连接端之间并联电阻，可将母线串扰至第一连接端电压拉至较低电平，从而解决开关元件误导通现象，避免开关元件被损坏，减小了经济成本。
41.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
42.在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个特征。
43.以上对本技术的一个实施例所提供的高频高压电源的开关驱动装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。