专利名称：自带动态电源的谐振驱动模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及开关电源，特别是一种自带动态电源的谐振驱动模块。
背景技术：
开关电源最重要的部位是电力电子开关，这是弱电控制强电的关键部位，可以用代表强电开关的D极、S极和代表弱电驱动的G极来表达，如图1所示。 当栅极施加高电平驱动电压Ugs (—般不超过20伏)时段，见图1 (C)中的 L至t2、 T3至t4、 t5至te时段，使电力电子开关强电受控，于是有ids表示电 力电子开关是导通(0N)的，而在没有驱动电压Ugs (无控制讯号)的时段， 见图l (C)中的时段ti、 L至t3、 t4至ts、 t6以后等，常开的电力电子是断路 (OFF)的。电力电子开关的S极允许接地(零电位)称为共地控制，这时驱动电压Ugs 的联接比较简单，可以用并联的方法联接。但是，对于非共地的电力电子开关， 例如桥式或半桥式的上管，又例如BUCK、 CUK拓扑中S极不共地的电力电子开 关的驱动就十分麻烦了。为了解决非共地的电力电子开关驱动问题，促进电力 电子技术的发展，大致有三种类型变压器隔离方式、光耦隔离方式、悬浮电 容泵隔离方式，如图2所示。图2所示的典型驱动方式中，成本最低，最广泛应用的是(a)变压器TR 隔离驱动拓扑。特别适应高频率小功率驱动方式；如果需扩大驱动电流，往往习惯用NPN-PNP互补射随图腾柱方式。见图3所示。图3中非共地悬浮电源Vcc (—般为12伏至18V)，驱动电流流过限流电阻 Rg，消耗了驱动功率，称为驱动功耗电量APg，用下式表达APg=Ci'U2gs*f上式中显然可见驱动损耗电量APg，正比于频率f，正比于输入电容Ci， 还正比于驱动电压Ugs的平方。如何减小驱动损耗电量APg 选择Ci小的电力 电子开关管，可能导致开关管饱和导通电阻Rds (0N)较高，导通损耗也加大； 减小频率可能导致电感磁芯加大加重；积极的方法应关注降低驱动电压Ugs。 由图4看出，驱动电压Ugs取决于电源Vcc，在电力电子开关饱和导通允许前 提下，选用尽量低的电源Vcc是有积极意义的。发明内容本实用新型目的在于提供一种自带动态电源的谐振驱动模块，既可解决非 共地电力电子开关的隔离式高频驱动方法，又区别于传统硬开关互补射随图腾 柱驱动方法的缺点。是一种专为非共地的电力电子开关驱动专用的低损耗谐振 式驱动模块。本实用新型采用的技术方案为电源由输入隔离变压器、整流电路、电力电子器件(V。组成，整流电路由晶体管(Vs(u)和晶体管(VsJ的EB端与电容(d、 C2)组成，且d、 C2分别并联稳压二极管D^和Dz2，在整流电路、电力电子器件 (VQ)之间并联电容(Ci)、串联电感(Lr)。输入栅极电感Lr与输入电容Ci串 联谐振，电容(Ci)两端并联有稳压二极管Dm和Dm，以免过激励而损坏栅极 Go
图1是弱电G极控制强电D极和S极通断的电力电子开关示意图。 图2是非共地的电力电子开关隔离驱动的典型拓扑示意图。 图3是传统硬开关互补射随圈腾柱驱动拓扑示意图。 图4是本实用新型所述自带动态电源的谐振驱动模块拓扑示意图。 图5是本实用新型所述自带动态电源的谐振驱动模块控制方法示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。 从图3可见，当输入高电平时，L(NPN型晶体管)从悬浮电源Vcc取得集 电极电流Ic，从射极输出Ie，经限流电阻Rg，向电容性负载Ci供电，得到驱 动电力电子开关V。的驱动电压Ugs。而当输入低电压时，VJPNP型晶体管)导通 电容性负载Ci贮存电荷经电阻Rg限流，经PNP型晶体管导通放电。于是，电 源Vcc的驱动功耗全部消耗在电阻Rg发热。另夕卜，Vs,(NPN型晶体管)和Vs2(PNP 型晶体管)还存在直通危险，可能导致电源Vcc短路的危害。从现实驱动电压 Ugs波形看到毛刺和拖尾，其中毛刺是硬开关寄生振蓝干扰，而拖尾可能导致 电子开关V。硬开关损耗发热，影响效率。从图4可见，输入电流iw只流过隔离磁芯B的原方绕组N,，经副方绕组N2 变压后，由晶体管VsM和晶体管Vs。2的EB端与电容C,、 G形成整流，并由稳压二 极管Dn和Dz2并联稳压得到动态电容泵电源+V(w和-V,当输入电流iw输入高电 平时晶体管VsM (PNP)使晶体管V"NPN)导通，把动态电容泵电源V，经二极管 D,—电感Lr一电容Ci驱动电压Ugs，并由稳压二极管DZn 、 D^保护不致于过 激励而损坏栅极G，由于二极管Di的存在，驱动电压Ugs得以在电容Ci维持，得到平顶且干净的波形。由于电感Lr一电容Ci谐振作用，在保证足够使电力 电子器件V。饱和导通的前提下，电源Vw小于电压驱动电压Ugs，这是谐振驱动 的驱动功率损耗较小，效率较高的关键之一。且由于晶体管Vs,和Vs2均为软开 关，又由于二极管DV^ DV2、 Dt和D2的开关延时造成的死区时延，避免了晶体 管VS,和VS2直通的危害。解决了图3硬开关驱动损耗较大，又有直通危险等问 题。图4还有- -个优点是当输入电流iw低电平时，G极贮存电荷迅速由电容Ci 一电感Lr—晶体管Vs2— (-Vcw)使驱动电压Ugs得到负5伏左右的负偏置，对 于克制电力电子管V。的"米勒效应"，消除半桥或全桥电路直通危害具有关键 作用。在图5中，是"输入高频电流iw"作控制源的电流驱动方法，其抗干扰能 力优于"输入高频电压Ui/'的电压驱动方式。实用上，每一个电力电子开关V。 为主，按图4制造成模块，则i^流过每个隔离磁环B的原方绕组N,，可以用一 条高频闭环馈线实现，其抗干扰能力很强，结合模块的自带负偏压驱动，有较 高的可靠性，由于是软开关谐振驱动，损耗小，效率较高，性价比较优，有较 强的竟争能力。
权利要求1、一种自带动态电源的谐振驱动模块，由输入隔离变压器、整流电路、电力电子器件VQ组成，其特征是，整流电路由晶体管VSO1和晶体管VSO2的EB端与电容C1、C2组成，且C1和C2分别并联稳压二极管DZ1和DZ2，在整流电路、电力电子器件VQ之间并联电容Ci、串联电感Lr。
2、 根据权利要求l所述自带动态电源的谐振驱动模块，其特征是输入栅极 电感Lr与输入电容Ci串联谐振，所述电容Ci两端并联有稳压二极管Dm和DZ2。
专利摘要一种自带动态电源的谐振驱动模块，由输入隔离变压器、整流电路、电力电子器件V<sub>Q</sub>组成，所述整流电路由晶体管V<sub>SO1</sub>和晶体管V<sub>SO2</sub>的EB端与电容C<sub>1</sub>、C<sub>2</sub>组成，且C<sub>1</sub>和C<sub>2</sub>分别并联稳压二极管D<sub>Z1</sub>和D<sub>Z2</sub>，在整流电路、电力电子器件V<sub>Q</sub>之间并联电容Ci、串联电感Lr。采用本实用新型既可解决非共地电力电子开关的隔离式高频驱动方法，又区别于传统硬开关互补射随图腾柱驱动方法的缺点，为非共地的电力电子开关驱动专用的低损耗谐振式驱动模块，有较高的可靠性，损耗小，效率较高，性价比较高的优点。
文档编号H02M1/08GK201219234SQ20082010433
公开日2009年4月8日 申请日期2008年6月26日 优先权日2008年6月26日
发明者王希天, 申莉萌 申请人:申莉萌