一种驱动电路的制作方法

专利名称:一种驱动电路的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种驱动电路，用于驱动主电路中的上下管，该驱动电路包括三绕组变压器、第一二端口网络和第二二端口网络，其中：所述三绕组变压器的原边绕组的两端分别接驱动电源的两个输出端，用于接收所述驱动电源输出的两路驱动信号；所述第一二端口网络包括第一三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一二极管，用于连接所述三绕组变压器的第一副边绕组与所述上管的驱动端；所述第二二端口网络包括第二三极管、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第二二极管，用于连接所述三绕组变压器的第二副边绕组与所述下管的驱动端，以解决高输入电压的桥式开关电路或双管正激电路的驱动问题。
【专利说明】一种驱动电路

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子【技术领域】，更具体地说，涉及一种驱动电路。

【背景技术】
[0002]传统的桥式开关电路(如LLC电路)或双管正激电路直接利用驱动电源产生的电压驱动信号来驱动主电路中的上下管，但由于驱动电源的输出电压有限，因此该方案无法应用在高输入电压的桥式开关电路或双管正激电路。
[0003]以图1示出的LLC电路为例，该LLC电路包括主电路和驱动电源，其中所述主电路包括的上管Q7和下管Q8，所述驱动电源具有两个输出端，其第一输出端Jl输出用于驱动上管Q7的第一驱动信号，其第二输出端J2输出用于驱动下管Q8的第二驱动信号，要想驱动上管Q7导通，则第一驱动信号的输出电压必须达到上管源极电压与上管阈值电压之和。
[0004]但是，对于480Vac输入的LLC电路来说，其母线电压高达678V(即上管源极电压等于678V)，而现有的驱动电源的最高输出电压通常只能达到600V，根本无法解决高输入电压的LLC电路的驱动问题。
实用新型内容
[0005]有鉴于此，本实用新型提供一种驱动电路，以解决高输入电压的桥式开关电路或双管正激电路的驱动问题。
[0006]一种驱动电路，用于驱动主电路中的上下管，所述驱动电路包括三绕组变压器、第一二端口网络和第二二端口网络，其中:
[0007]所述三绕组变压器的原边绕组的两端分别接驱动电源的两个输出端，用于接收所述驱动电源输出的两路驱动信号；
[0008]所述第一二端口网络包括第一三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一二极管；所述第一三极管的集电极经所述第一电阻接所述三绕组变压器的第一副边绕组的第一端，其发射极经所述第一二极管接所述第一副边绕组的第二端，其基极经所述第二电阻接所述第一副边绕组的第二端；所述第三电阻的一端分别接所述上管的栅极和所述第一三极管的集电极，其另一端分别接所述上管的源极和所述第一三极管的发射极；
[0009]所述第二二端口网络包括第二三极管、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第二二极管；所述第二三极管的集电极经所述第四电阻接所述三绕组变压器的第二副边绕组的第二端，其发射极经所述第二二极管接所述第二副边绕组的第一端，其基极经所述第五电阻接所述第二副边绕组的第一端；所述第六电阻的一端分别接所述下管的栅极和所述第二三极管的集电极，其另一端分别接所述下管的源极和所述第二三极管的发射极。
[0010]其中，所述驱动电路应用在桥式开关电路中。
[0011 ] 其中，所述桥式开关电路为LLC电路，所述驱动电路用于驱动LLC主电路中的上下管；
[0012]所述三绕组变压器的原边绕组的两端用于接收所述驱动电源输出的两路互补的驱动信号；
[0013]所述三绕组变压器的原边绕组的第一端与其第一副边绕组的第一端互为同名端、与其第二副边绕组的第二端互为异名端。
[0014]其中，所述驱动电路应用在双管正激电路中，用于驱动双管正激主电路中的上下管；
[0015]所述三绕组变压器的原边绕组的两端用于接收所述驱动电源输出的两路相同的驱动信号；
[0016]所述三绕组变压器的原边绕组的第一端与其第一副边绕组的第一端互为同名端、与其第二副边绕组的第一端互为异名端。
[0017]可选地，所述驱动电路还包括:连接在所述三绕组变压器的原边绕组的第一端的第一推挽电路，以及连接在所述三绕组变压器的原边绕组的第二端的第二推挽电路。
[0018]可选地，所述驱动电路应用在双管正激电路时，所述三绕组变压器的原边绕组的第二端接地。
[0019]可选地，所述三绕组变压器的原边绕组的第二端接地时，所述驱动电路还包括:连接在所述三绕组变压器的原边绕组的第一端的推挽电路。
[0020]可选地，所述驱动电路还包括:串接在所述原边绕组上的电容器。
[0021]可选地，所述第一二端口网络还包括:阳极接所述第一三极管的基极、阴极接所述第一副边绕组的第一端的第三二极管；所述第二二端口网络还包括:阳极接所述第二三极管的基极、阴极接所述第二副边绕组的第二端的第四二极管。
[0022]可选地，所述第一二端口网络还包括:阳极接所述第一三极管的基极、阴极接所述第一副边绕组的第二端的第五二极管；所述第二二端口网络还包括:阳极接所述第二三极管的基极、阴极接所述第二副边绕组的第一端的第六二极管。
[0023]可选地，所述第一二端口网络还包括:一端接所述第一三极管的发射极、一端接所述上管的栅极的第一稳压管；所述第二二端口网络还包括:一端接所述第二三极管的发射极、一端接所述下管的栅极的第二稳压管。
[0024]从上述的技术方案可以看出，本实用新型通过将三绕组变压器的原边绕组连接驱动电源，同时将其第一副边绕组通过第一二端口网络连接至上管，并将其第二副边绕组通过第二二端口网络连接至下管，从而构成了主电路中的上下管的驱动电路；由于三绕组变压器将驱动电源与主电路中的上下管隔离开，当第一副边绕组上的感应电压达到上管阈值电压时，该感应电压经第一二端口网络输出至上管的驱动端，即可驱动上管导通，该过程与上管源极电压的大小无关，从而解决了高输入电压的桥式开关电路或双管正激电路的驱动冋题。

【附图说明】

[0025]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0026]图1为现有技术公开的一种LLC电路结构示意图；
[0027]图2为本实用新型实施例公开的一种驱动电路结构示意图；
[0028]图3为本实用新型实施例公开的一种应用在LLC电路中的驱动电路结构示意图；
[0029]图4为本实用新型实施例公开的一种应用在双管正激电路中的驱动电路结构示意图；
[0030]图5为本实用新型实施例公开的又一种应用在LLC电路中的驱动电路结构示意图。

【具体实施方式】
[0031 ] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0032]参见图2，本实用新型实施例公开了一种驱动电路，用于驱动主电路中的上管Q7和下管Q8，以解决高输入电压的桥式开关电路或双管正激电路的驱动问题，所述驱动电路包括三绕组变压器TX1、第一二端口网络10和第二二端口网络20，其中:
[0033]三绕组变压器TXl的原边绕组Pl的两端(包括第一端Pl-1和第二端Pl_2)分别接驱动电源的两个输出端，用于接收所述驱动电源输出的两路驱动信号；
[0034]第一二端口网络10包括第一三极管Q1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一二极管Dl ;第一三极管Ql的集电极经第一电阻Rl接三绕组变压器TXl的第一副边绕组SI的第一端Sl-1，其发射极经第一二极管Dl接第一副边绕组SI的第二端S1-2，其基极经第二电阻R2接第一副边绕组SI的第二端S1-2 ;第三电阻R3的一端分别接上管Q7的栅极和第一三极管Dl的集电极，其另一端分别接上管Q7的源极和第一三极管Dl的发射极；
[0035]第二二端口网络20包括第二三极管Q2、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第二二极管D2 ;第二三极管Q2的集电极经第四电阻R4接三绕组变压器TXl的第二副边绕组S2的第二端S2-2，其发射极经第二二极管Q2接第二副边绕组S2的第一端S2-1，其基极经第五电阻R5接第二副边绕组S2的第一端S2-1 ;第六电阻R6的一端分别接下管Q8的源极和第二三极管Q2的集电极，其另一端分别接下管Q8的源极和第二三极管Q2的发射极。
[0036]副边有两个绕组的变压器叫三绕组变压器，本实施例将三绕组变压器TXl的原边绕组连接驱动电源，将三绕组变压器TXl的两个副边绕组分别通过二端口网络连接主电路中的上下管，从而构成了主电路中的上下管的驱动电路；由于三绕组变压器TXl能够将驱动电源与上下管隔离开，当其第一副边绕组SI上的感应电压达到上管阈值电压时，该感应电压通过第一二端口网络10输出至上管的驱动端，即可驱动上管导通，该过程与上管源极电压的大小无关，从而解决了高输入电压的桥式开关电路或双管正激电路的驱动问题。
[0037]三绕组变压器TXl的同名端根据主电路中的上下管所需满足的通断状态进行设置。具体的，对于桥式开关电路和双管正激电路而言，前者主电路中相的上下管开通与关断互补，需要两路互补的驱动信号来驱动，后者主电路中的上下管同时开通或同时关断，需要两路相同的驱动信号来驱动，因此当图2所示驱动电路应用在桥式开关电路时，需要设置原边绕组Pl的第一端Pl-1与第一副边绕组SI的第一端Sl-1互为同名端、与第二副边绕组S2的第二端S2-2互为异名端(如图3所示)；而当图2所示驱动电路应用在双管正激电路时，需要设置原边绕组Pi的第一端Pl-1与第一副边绕组Si的第一端Sl-1互为同名端、与第二副边绕组S2的第一端S2-1互为异名端。
[0038]另外，当图2所示驱动电路应用在双管正激电路时，驱动电源产生的其中一个驱动信号可以接地，例如通过令原边绕组Pl的第二端P1-2接地实现。其中需要说明的是，所述桥式开关电路所需要的驱动信号的占空比为50%，而双管正激电路所需要的驱动信号的占空比根据实际需要决定，不一定为50%。
[0039]其中，所述桥式开关电路包括LLC电路，下面以LLC电路为例，对图2所示驱动电路应用在桥式开关电路中的工作原理进行详述。
[0040]为便于描述，以下将LLC电路的驱动电源、驱动电路、主电路依次记为LLC驱动电源、LLC上下管驱动电路、LLC主电路。
[0041]仍参见图3，所述LLC驱动电源具有两个输出端，其第一输出端Jl输出用于驱动上管Q7的第一驱动信号，其第二输出端J2输出用于驱动下管Q8的第二驱动信号。其工作原理如下:
[0042]当所述LLC驱动电源输出所述第一驱动信号时，三绕组变压器TXl的原边绕组Pl施加正电压，第一副边绕组SI感应正电压，第一二端口网络10中的第一电阻R1、第三电阻R3和第一二极管Dl构成开通回路，所述感应正电压经该回路输出至上管Q7的驱动端，从而驱动上管Q7导通；
[0043]当所述LLC驱动电源输出所述第二驱动信号时，三绕组变压器TXl的原边绕组Pl施加负电压，第一副边绕组SI感应负电压，第一二端口网络10中的第二电阻R2、第一三极管Ql的PN结、第三电阻R3和第一电阻Rl构成通路(感应电流经第一副边绕组SI的第二端S1-2、第二电阻R2、第一三极管Ql的基极、第一三极管Ql的发射极、第三电阻R3和第一电阻Rl流到第一副边绕组SI的第一端S1-1)，此时上管Q7由于第一三极管Ql的导通而快速关断；上管Q7关断后，第一副边绕组SI继续利用该通路去磁。
[0044]第二二端口网络20与第一二端口网络10的电路结构相同，但由于第二二端口网络20与第二副边绕组S2-2的连接关系发生了改变，因此当所述LLC驱动电源输出所述第一驱动信号时，三绕组变压器TXl的原边绕组Pl施加正电压，第二副边绕组S2感应正电压，下管Q8截止；当所述LLC驱动电源输出所述第二驱动信号时，三绕组变压器TXl的原边绕组Pl施加负电压，第二副边绕组S2感应负电压，下管Q8导通。
[0045]由上述对图3所示驱动电路的工作原理的描述可知，在引入所述驱动电路之前，所述第一驱动信号的电压值需达到母线电压与上管Q7阈值电压之和，才能驱动上管Q7导通；而本实施例中第一副边绕组SI两端电压只需达到上管Q7阈值电压，即可驱动上管Q7导通，这大大降低了对LLC驱动电源的最高输出电压的要求。
[0046]对于双管正激电路的驱动原理，与LLC电路类似，但因为双管正激电路的主电路中的上下管是同时开通或者同时关断的，因此只需将第二副边绕组S2的同名端和异名端位置互换即可，同时也可以将原边绕组Pl的第二端P2-2直接接地(如图4所示，连接在驱动电源与双管正激主电路之间的驱动电路，用于驱动主电路中的上管Q7和下管Q8)。
[0047]作为优选，参见图5，所述LLC上下管驱动电路还包括:串接在原边绕组Pl上的电容器Cl。当所述LLC驱动电源输出的第一驱动信号与第二驱动信号的占空比不等时，三绕组变压器TXl会出现偏磁现象，通过增加电容器Cl可以消除偏磁。
[0048]作为优选，仍参见图5，第一二端口网络10还包括:阳极接第一三极管Ql的基极、阴极接第一副边绕组SI的第一端Sl-1的第三二极管D3。第二二端口网络20还包括:阳极接第二三极管Q2的基极、阴极接第二副边绕组S2的第二端S2-2的第四二极管D4。
[0049]上管Q7的寄生电容放电完成后，第一电阻R2和第三二极管D3构成一个回路对第一副边绕组SI进行复位，以防止由第一二端口网络10中的第二电阻R2、第一三极管Ql的PN结、第三电阻R3和第一电阻Rl构成的通路一直工作，从而降低第一三极管Ql的损耗。同理，第四二极管D4用于降低第二三极管Q2的损耗。该优选方案同样适用于应用在所述双管正激电路中的驱动电路。
[0050]作为优选，仍参见图5，第一二端口网络10还包括:阳极接第一三极管Ql的基极、阴极接第一副边绕组SI的第二端S1-2的第五二极管D5。第二二端口网络20还包括:阳极接第二三极管Q2的基极、阴极接第二副边绕组S2的第一端Sl-1的第六二极管D6。为防止主电路的驱动建立后，上管Q7或下管Q8误导通，本实施例增加第五二极管D5和第六二极管D6以起到保护作用。该优选方案同样适用于应用在所述双管正激电路中的驱动电路。
[0051]作为优选，仍参见图5，第一二端口网络10还包括:一端接第一三极管Ql的发射极、一端接上管Q7的栅极的第一稳压管D11，以对上管Q7起到保护作用。第二二端口网络20还包括:一端接第二三极管Q2的发射极、一端接下管Q8的栅极的第二稳压管D12，以对下管Q8起到保护作用。
[0052]作为优选，仍参见图5，LLC上下管驱动电路10还包括:连接在原边绕组Pl的第一端Pl-1的第一推挽电路30，以增强所述LLC驱动电源输出的第一驱动信号的驱动能力，以及连接在原边绕组Pl的第二端P1-2的第二推挽电路40，以增强所述LLC驱动电源输出的第二驱动信号的驱动能力。
[0053]第一推挽电路30与第二推挽电路40的拓扑结构并不局限，以下仅提供其中的一种示例，如，第一推挽电路30包括:第三三极管Q3、第四三极管Q4和第七电阻R7 ;具体的，第三三极管Q3与第四三极管Q4共基极，且该基极与所述LLC驱动电源的第一输出端Jl相连；第三三极管Q3的发射极接第四三极管Q4的集电极，其连接点接原边绕组Pl的第一端Pl-1 ;第三三极管Q3的集电极经第七电阻R7接电源VCC ;第四三极管Q4的发射极接地。第二推挽电路60包括第五三极管Q5、第六三极管Q6和第八电阻R8，第二推挽电路60与第一推挽电路50具有相同的拓扑结构，此处不再赘述。
[0054]该优选方案同样适用于应用在所述双管正激电路中的驱动电路。其中需要说明的是，三绕组变压器TXl的原边绕组Pl的第二端P1-2也可以直接接地，此时只需一个推挽电路即可，g卩，所述双管正激电路中的驱动电路还包括:连接在原边绕组Pl的第一端Pl-1的推挽电路。
[0055]综上所述，本实用新型通过将三绕组变压器的原边绕组连接驱动电源，同时将其第一副边绕组通过第一二端口网络连接至上管，并将其第二副边绕组通过第二二端口网络连接至下管，从而构成了主电路中的上下管的驱动电路；由于三绕组变压器将驱动电源与主电路中的上下管隔离开，当第一副边绕组上的感应电压达到上管阈值电压时，该感应电压经第一二端口网络输出至上管的驱动端，即可驱动上管导通，该过程与上管源极电压的大小无关，从而解决了高输入电压的桥式开关电路或双管正激电路的驱动问题。
[0056]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0057]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【权利要求】
1.一种驱动电路，用于驱动主电路中的上下管，其特征在于，所述驱动电路包括三绕组变压器、第一二端口网络和第二二端口网络，其中: 所述三绕组变压器的原边绕组的两端分别接驱动电源的两个输出端，用于接收所述驱动电源输出的两路驱动信号； 所述第一二端口网络包括第一三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一二极管；所述第一三极管的集电极经所述第一电阻接所述三绕组变压器的第一副边绕组的第一端，其发射极经所述第一二极管接所述第一副边绕组的第二端，其基极经所述第二电阻接所述第一副边绕组的第二端；所述第三电阻的一端分别接所述上管的栅极和所述第一三极管的集电极，其另一端分别接所述上管的源极和所述第一三极管的发射极； 所述第二二端口网络包括第二三极管、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第二二极管；所述第二三极管的集电极经所述第四电阻接所述三绕组变压器的第二副边绕组的第二端，其发射极经所述第二二极管接所述第二副边绕组的第一端，其基极经所述第五电阻接所述第二副边绕组的第一端；所述第六电阻的一端分别接所述下管的栅极和所述第二三极管的集电极，其另一端分别接所述下管的源极和所述第二三极管的发射极。2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路应用在桥式开关电路中。3.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于: 所述桥式开关电路为LLC电路，所述驱动电路用于驱动LLC主电路中的上下管； 所述三绕组变压器的原边绕组的两端用于接收所述驱动电源输出的两路互补的驱动信号; 所述三绕组变压器的原边绕组的第一端与其第一副边绕组的第一端互为同名端、与其第二副边绕组的第二端互为异名端。4.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于: 所述驱动电路应用在双管正激电路中，用于驱动双管正激主电路中的上下管； 所述三绕组变压器的原边绕组的两端用于接收所述驱动电源输出的两路相同的驱动信号; 所述三绕组变压器的原边绕组的第一端与其第一副边绕组的第一端互为同名端、与其第二副边绕组的第一端互为异名端。5.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述三绕组变压器的原边绕组的第二端接地。6.根据权利要求3或4所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括:连接在所述三绕组变压器的原边绕组的第一端的第一推挽电路，以及连接在所述三绕组变压器的原边绕组的第二端的第二推挽电路。7.根据权利要求5所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括:连接在所述三绕组变压器的原边绕组的第一端的推挽电路。8.根据权利要求2-5中任一项所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括:串接在所述原边绕组上的电容器。9.根据权利要求2-5中任一项所述的驱动电路，其特征在于，所述第一二端口网络还包括:阳极接所述第一三极管的基极、阴极接所述第一副边绕组的第一端的第三二极管；所述第二二端口网络还包括:阳极接所述第二三极管的基极、阴极接所述第二副边绕组的第二端的第四二极管。10.根据权利要求2-5中任一项所述的驱动电路，其特征在于，所述第一二端口网络还包括:阳极接所述第一三极管的基极、阴极接所述第一副边绕组的第二端的第五二极管；所述第二二端口网络还包括:阳极接所述第二三极管的基极、阴极接所述第二副边绕组的第一端的第六二极管。11.根据权利要求2-5中任一项所述的驱动电路，其特征在于，所述第一二端口网络还包括:一端接所述第一三极管的发射极、一端接所述上管的栅极的第一稳压管；所述第二二端口网络还包括:一端接所述第二三极管的发射极、一端接所述下管的栅极的第二稳压管。
【文档编号】H02M1-08GK204271894SQ201420723534
【发明者】马乃平, 俞华锋, 沈江涛, 黄逊, 徐迎春 [申请人]英飞特电子（杭州）股份有限公司