一种互补半桥电路的制作方法

本发明涉及电力电子领域，尤其涉及含有半桥电路的变换器。

背景技术：

目前，半桥电路的高位开关sh必须使用浮动的驱动技术来控制其导通和关断，包含浮动驱动技术的ic复杂昂贵，且辅助器件数目较多，易受干扰，可靠性难以提高；图1为传统带半桥电路结构图，图1中pwm1为低位开关sl的驱动信号，pwm2是由浮动驱动技术ic产生的驱动信号，用于驱动高位开关sh。

技术实现要素：

本发明的目的在于通过一种互补半桥电路，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案。

一种互补半桥电路，包括高位开关sh，低位开关sl，第一二极管d1，第二二极管d2，第三二极管d3，第一电阻r1，第一电容c1，线圈l1。

当所述的高位开关sh和低位开关sl是三极管时，其连接方式为，高位开关sh的基极和发射极分别连接第一二极管d1的阴极和阳极，高位开关sh的基极和集电极分别连接第二二极管d2的阳极和阴极，高位开关sh的集电极和发射极分别并联在第三二极管d3的阴极和阳极；所述的低位开关sl的集电极与第一二极管d1的阴极串联，第一二极管d1的阳极与高位开关sh的发射极串联，第一电阻r1并联于第一二极管d1的阴极和阳极，形成rd并联电路；所述的第一电容c1与线圈l1串联，形成lc串联电路，该lc串联电路一端连接高位开关sh的发射极，另一端或者连接高位开关sh的集电极，或者连接低位开关sl的发射极。

当所述的高位开关sh和低位开关sl是mosfet时，其连接方式是，高位开关sh的栅极和源极分别连接第一二极管d1的阴极和阳极，高位开关sh的栅极和漏极分别连接第二二极管d2的阳极和阴极；所述的低位开关sl的漏极与第一二极管d1的阴极串联，第一二极管d1的阳极与高位开关sh的源极串联；第一电阻r1并联于第一二极管d1的阴极和阳极，形成rd并联电路；所述的第一电容c1与线圈l1串联，形成lc串联电路，该lc串联电路一端连接高位开关sh的源极，另一端或者连接高位开关sh的漏极，或者连接低位开关sl的源极。

所述的一种互补半桥电路，第一电阻r1并联于第一二极管d1的阴极和阳极形成rd并联电路，该rd并联电路的作用是产生驱动高位开关sh的电压，即高位开关sh的关断或导通分别受控于rd并联电路两端的正向电压或反向电压。

所述的一种互补半桥电路，线圈l1或者是独立电感，或者是变压器的原边绕组，或者是电动机绕组。

所述的一种互补半桥电路，高位开关sh的栅极和漏极分别连接第二二极管d2的阳极和阴极，所述的第二二极管d2的作用是提供寄生能量的释放通道。

所述的一种互补半桥电路，高位开关sh的基极和集电极分别连接第二二极管d2的阳极和阴极，所述的第二二极管d2的作用是提供寄生能量的释放通道。

所述的一种互补半桥电路，高位开关sh的集电极和发射极分别并联在第三二极管d3的阴极和阳极，所述的第三二极管d3的作用是降低高位开关sh的发射极到集电极压降，以便降低高位开关sh的损耗。

本发明提出的一种互补半桥电路解决了传统半桥电路中高位开关sh的驱动问题，其利用所述的rd并联电路两端电压来控制高位开关sh的开通和关断，以完成高位驱动，本发明公开的一种半桥互补电路省去了用于产生pwm2的ic和外围元器件，由此降低了成本，提高了可靠性。

附图说明

图1传统半桥电路及驱动信号结构图。

图2本发明提供的第一实施例一种互补半桥电路结构图。

图3本发明提供的第一实施例中高位开关sh开通时的状态图。

图4本发明提供的第一实施例中高位开关sh关断时的状态图。

图5本发明提供的第二实施例一种互补半桥电路结构图。

图6本发明提供的第三实施例一种互补半桥电路结构图。

图7本发明提供的第四实施例一种互补半桥电路结构图。

标号说明：1：rd并联电路；2：lc串联电路；3：三端电路；vin：输入电源；pwm1：驱动低位开关sl的电压信号；pwm2：驱动高位开关sh的电压信号；d1,d2：二极管；dh：高位开关sh的寄生二极管；sh：高位开关；sl：低位开关；cl：低位开关sl的寄生电容；r1：第一电阻；c1：第一电容；i1，i2：rd并联电路的电流方向；+，-：rd并联电路的电压方向。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参照图2所示的本发明提供的第一实施例一种互补半桥电路结构图

包括高位开关sh，低位开关sl，第一二极管d1，第二二极管d2，第一电阻r1，第一电容c1，线圈l1，所述的高位开关sh和低位开关sl是mosfet，高位开关sh栅极和源极分别连接第一二极管d1的阴极和阳极，高位开关sh栅极和漏极分别连接第二二极管d2的阳极和阴极；所述的低位开关sl的漏极与第一二极管d1的阴极串联，第一二极管d1的阳极与高位开关sh的源极串联，第一电阻r1并联于第一二极管d1的阴极和阳极，形成rd并联电路；所述的第一电容c1与线圈l1串联，形成lc串联电路，该lc串联电路一端连接高位开关sh的源极，另一端连接高位开关sh的漏极。

图3是本发明提供的第一实施例中高位开关sh变为开通时的状态图，工作过程为：如图3所示，当低位开关sl的驱动信号pwm1变为低电平时，低位开关sl关断，电路中的寄生能量开始释放，l1的寄生能量通过高位开关sh的体二极管dh，存储在第一电容c1中，当线圈l1的寄生能量释放完成后，低位开关sl的寄生电容cl能量通过第一电阻r1向线圈l1释放，此时，通过第一电阻r1的电流为i2，电流i2的流向与第一二极管d1的pn结相反，因此称为反向电流，上述反向电流i2产生的反向电压对于高位开关sh的栅源而言为正，该反向电压驱动高位开关sh开通，图3中的上负下正符号代表反向电压的方向，已导通的高位开关sh，使线圈l1受到第一电容c1的电压激励。

图4是本发明提供的第一实施例中高位开关sh变为关断时的状态图，具体工作过程是：如图4所示，当低位开关sl的驱动信号pwm1逐渐变高且达到其栅极的阈值电压时，低位开关sl逐渐开始导通，此导通过程导致其漏极电压微微下降，此刻将有正向电流i1通过rd并联电路，此电流流向与第一二极管d1的pn结同向，因此称为正向电流，上述正向电流i1在rd并联电路两端产生正向电压，上述正向电压对于高位开关sh的栅源而言为负，高位开关sh在此刻关断，第一电容c1结束对线圈l1激励过程；随着pwm1驱动信号的升高，低位开关sl在导通，线圈l1受到输入电源vin的电压激励，一段时间后，再次受控进入图3所描述的阶段。

上述转换过程中，线圈l1分别受到电源vin和第一电容c1的往复激励，完成半桥电路的功能。

上述的反向电压和正向电压均以第一二极管d1的pn结方向做参照，令该pn结导通的电压为正向电压，令该pn结截止的电压为反向电压。在rd并联电路中，因第一电阻r1和第一二极管d1的并联关系，上述的正向电压值不会超过第一二极管d1的正向导通压降，较低的正向电压降低了rd并联电路的损耗；图3中上负下正代表反向电压的方向，图4中上正下负代表正向电压的方向。

图5是本发明提供的第二实施例一种互补半桥电路结构图，其中所述的lc串联电路，其一端连接高位开关sh的源极，另一端连接低位开关sl的源极；本实施例的工作原理与上述的第一实施例相同，在此不再赘述。

图6是本发明提供的第三实施例一种互补半桥电路结构图，其中所述的线圈l1和第一电容c1、第二电容c2构成三端电路，本技术领域的人员均了解，在交流等效电路中，该三端电路等效于所述lc串联电路，所以本实施例的工作原理与第一实施例相同，在此不再赘述。

图7是本发明提供的第四实施例一种互补半桥电路，包括高位开关sh，低位开关sl，第一二极管d1，第二二极管d2，第三二极管d3，第一电阻r1，第一电容c1，线圈l1，当所述的高位开关sh和低位开关sl是三极管时，其连接方式为，高位开关sh的基极和发射极分别连接第一二极管d1的阴极和阳极，高位开关sh的基极和集电极分别连接第二二极管d2的阳极和阴极，高位开关sh的集电极和发射极分别并联在第三二极管d3的阴极和阳极；所述的低位开关sl的集电极与第一二极管d1的阴极串联，第一二极管d1的阳极与高位开关sh的发射极串联，第一电阻r1并联于第一二极管d1的阴极和阳极，形成rd并联电路；所述的第一电容c1与线圈l1串联，形成lc串联电路，该lc串联电路一端连接高位开关sh的发射极，另一端连接高位开关sh的集电极。由图7可知，此实施例的电路结构比本发明的第一实施例一种互补半桥电路多出了一只第三二极管d3，其作用是降低高位开关sh的发射极到集电极压降，以便降低高位开关sh的损耗。第三二极管d3的存在仅为降低损耗，对电路的工作原理未构成实质性影响，电路原理与本发明第一实施例相同。

上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。