一种高效隔离驱动电路的制作方法

本实用新型涉及隔离驱动电路技术领域，尤其是一种高效隔离驱动电路。

背景技术：

现有技术中，对大功率mos管的驱动通常都需要两种驱动电平，一个是信号控制电平+5v，另一种是+15v，而这就需要电平变换，电平变换会造成信号延时和电路的复杂性。因此需要改进。

技术实现要素：

本实用新型提供一种高效隔离驱动电路，只需要一种电平，即可实现驱动大功率mos管的目的。为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种高效隔离驱动电路，包括隔离驱动模块和控制芯片，所述隔离驱动模块包括小功率的mos管q1、小功率的mos管q2、电容c5以及变压器t1；所述控制芯片通过控制mos管q1使得电容c5对变压器t1的低压绕组充电，所述控制芯片通过控制mos管q2使得电容c5对变压器t1的低压绕组放电，所述变压器t1的高压绕组与大功率的mos管q3连接。

进一步的，所述mos管q1型号为ao3400，所述mos管q2型号为ao3401，所述mos管q3的型号为9n150。

进一步的，所述隔离驱动模块包括第一驱动单元和第二驱动单元，所述控制芯片分别通过第一驱动单元和第二驱动单元控制电容c5对变压器t1的低压绕组的充电和放电。

进一步的，所述第一驱动单元的输入端与控制芯片连接，所述第一驱动单元包括电阻r18、电阻r19以及所述mos管q1，所述控制芯片的引脚ra5通过电阻r19与mos管q1的栅极连接，mos管q1的栅极通过电阻r18与5v供电端连接，mos管q1的漏极与5v供电端连接，mos管q1的源极与电容c5的输入端连接，电容c5的输出端与低压绕组的输入端连接。

进一步的，所述第一驱动单元还包括电阻r6，所述mos管q1的源极通过电阻r6与电容c5的输入端连接。

进一步的，所述第二驱动单元包括电阻r17、电阻r1以及所述mos管q2，所述控制芯片的引脚ra1通过电阻r17与mos管q2的栅极连接，mos管q2的栅极通过电阻r1接地，mos管q2的漏极接地，mos管q2的源极与电容c5的输入端连接。

进一步的，所述第二驱动单元还包括电阻r11，所述mos管q2的源极通过电阻r11与电容c5的输入端连接。

采用上述技术方案，只使用一种电平，利用小功率mos管直接利用两路ttl电平对两路mos管的控制，实现对隔离变压器的控制。变压器采用升压的匝数比实现电平的变换，从而达到驱动大功率mos管的目的。

附图说明

图1为lc准谐振电路的电路图。

图2为隔离驱动模块的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行说明。

本实用新型中的高效隔离驱动电路应用但不限于lc准谐振电路中，现以lc准谐振电路为例进行说明。

如图1所示，一种新型lc准谐振电路，包括隔离驱动电路、lc串联谐振模块以及比较电路模块，所述隔离驱动电路包括开关电源模块、控制芯片以及隔离驱动模块，在本实施例中，控制芯片采用单片机。

比较电路模块收集lc串联谐振模块信号并反馈给控制芯片，控制芯片获取比较电路模块的信号并控制隔离驱动模块控制lc串联谐振模块。

开关电源模块，将交流的市电输出为直流电压，输出两组，一组为lc串联谐振模块中的线圈l供电，一组+5v电压给控制芯片、比较电路模块以及隔离驱动模块供电。

电路各模块具体结构如下：

lc串联谐振模块包括线圈l、mos管q3、二极管d1以及电容c1，线圈l的一端与开关电源模块的引脚vot连接，线圈l的另一端形成lc准谐振电路的输出端a，输出端a与mos管q3的漏极连接，mos管q3的栅极与隔离驱动模块的输出端连接，mos管q3的源极与二极管d1的正极连接，二极管d1的负极与比较电路模块的电流比较端dl连接；输出端a通过电容c1接地，输出端a与比较电路模块的电压比较端dy连接。

具体的：

输出端a通过分压模块与电压比较端dy连接，分压模块包括依次串联的电阻r3和电阻r4，电阻r4相对电阻r3的一端通过电阻r5接地。二极管d1的负极通过并联设置的电阻r7和电阻r10接地；二极管d1的负极连通过电阻r2与电流比较端dl连接，电阻r2相对二极管d1一端通过电容c2接地。

比较电路模块包括电流比较单元和电压比较单元，电流比较单元的输入端为电流比较端dl，电压比较单元的输入端为电压比较端dy，电压比较端的单元和电流比较端的单元与控制芯片连接。

具体的，电压比较单元包括比较器z2b，比较器z2b的反向输入端为电压比较端dy，比较器z2b的输出端与控制芯片的引脚ra2连接，开关电源模块的5v供电端通过电阻r15与比较器z2b的输出端连接；电流比较单元包括比较器z2a，比较器z2a的反向输入端为电流比较端dl，比较器z2a的输出端与控制芯片的引脚ra3连接，开关电源模块的5v供电端通过电阻r16与比较器z2a的输出端连接；比较电路模块还包括二极管d2、电容c3、电容c4、电阻r12、电阻r13以及电阻r14；开关电源模块的5v供电端通过电阻r12与比较器z2b的同相输入端连接，二极管d2的负极极与比较器z2b的同相输入端连接，二极管d2的正极接地，电容c3的一端与比较器z2b的同相输入端连接，电容c3的另一端接地，电阻r14的一端与比较器z2b的同相输入端连接，电阻r14的另一端通过并联设置的电阻r13以及电容c4接地；比较器z2a的正电源端与开关电源模块的5v供电端连接，比较器z2a的同相输入端通过并联设置的电阻r13以及电容c4接地。

如图1、2所示，隔离驱动模块包括第一驱动单元、第二驱动单元以及变压器t1，第一驱动单元的输入端与控制芯片连接，第一驱动单元的输出端通过电容c5与变压器的低压绕组的输入端连接，第二驱动单元的输入端与控制芯片连接，第二驱动单元的输出端通过电容c5与变压器的低压绕组的输入端连接。

具体的，第一驱动单元包括电阻r6、r18、电阻r19以及mos管q1，控制芯片的引脚ra5通过电阻r19与mos管q1的栅极连接，开关电源模块的5v供电端通过电阻r18与mos管q1的栅极连接，开关电源模块的5v供电端与mos管q1的漏极连接，mos管q1的源极通过电阻r6与电容c5的输入端连接，电容c5的输出端与低压绕组的输入端连接；第二驱动单元包括电阻r17、电阻r1、电阻r11以及mos管q2，控制芯片的引脚ra1通过电阻r17与mos管q2的栅极连接，mos管q2的栅极通过电阻r1接地，mos管q2的漏极接地，mos管q2的源极通过电阻r11与电容c5的输入端连接。变压器t1的高压绕组的一端通过并联设置的电阻r8和电阻r9连接mos管q3的栅极，变压器t1的高压绕组的另一端连接mos管q3的源极。

在上述隔离驱动模块中，mos管q1和mos管q2为小功率的mos管，mos管q3为大功率mos管，mos管q1型号为ao3400，mos管q2型号为ao3401，mos管q3的型号为9n150。控制芯片通过控制mos管q1使得电容c5对变压器t1的低压绕组充电，控制芯片通过控制mos管q2使得电容c5对变压器t1的低压绕组放电，变压器t1的高压绕组与大功率的mos管q3连接。充电和放电的时间长短就代表脉冲的时间宽度，通过变压器t1的输出次级升压，能够得到驱动大功率的mos管q3的脉冲电平，如果将变压器t1的低压绕组的接地端接到+5v，则能达到输出反相的目的,r6和r11是防止q1和q2相互状态转换时出现临界状态形成同时导通短路设置。

另外，本实用新型中的lc准谐振电路还包括一些辅助电路模块，如指示电路模块以及控制芯片辅助电路模块。

指示电路包括发光二极管led（指示灯）以及电阻r20，开关电源模块的5v供电端与发光二极管led的正极连接，发光二极管led的负极通过电阻r20与控制芯片的引脚ra0连接。控制芯片根据输出电压的检测，控制指示灯的亮和灭。如果电路正常工作则指示灯闪亮，不正常则长亮或不亮。

控制芯片辅助电路模块包括电容c7，电容c7的一端分别与开关电源模块的5v供电端以及控制芯片的引脚vdd连接，电容c7的另一端接地，控制芯片的引脚vss接地。

另外，本实用新型还提供了一种采用上述新型lc准谐振电路的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）控制芯片通过隔离驱动模块控制mos管q3的通导或截止，进而控制对线圈l的充电以及线圈l对电容c1的放电，输出点a处电压由零值变化到正电压值再到零值；

（2）通过二极管d1的隔离使得输出点a处电压从零值变成负电压值再回到零值。

具体的，比较电路模块包括比较器z2a和比较器z2b，通过比较电路模块检测输出点a的电压值并通过比较器z2b生成“0”或“1”信号反馈给控制芯片，控制芯片通过收到的信号控制对线圈l的充电时间；通过比较电路模块检测二极管d1负极的电流值并通过比较器z2a生成“0”或“1”信号反馈给控制芯片，控制芯片通过收到的信号控制判断电流是否超标。

本实用新型还提供了一种采用前述高效隔离驱动电路的驱动方法，控制芯片通过两路小功率的mos管q1和mos管q2来分别控制电容c5对变压器t1的低压绕组的充电和放电，实现变压器t1的高压绕组对大功率的mos管q3的驱动和控制。

具体的，上述驱动方法具体包括以下步骤：

（1）控制芯片控制mos管q1导通，通过电容c5对变压器t1的低压绕组的输入端充电，变压器t1的低压绕组的另一端接地；

（2）控制芯片控制mos管q1截止，充电结束；

（3）控制芯片控制mos管q2导通，通过电容c5对变压器t1的低压绕组的输入端放电，mos管q2的s极接地；

（4）控制芯片控制mos管q2截止，放电结束。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

（1）利用比较电路模块实时采集lc准谐振电路的输出电压值和电流值，控制芯片控制mos管q3的导通和截止，实现对线圈l电压和电流大的小的闭环控制管理，避免在负载变轻的情况下，输出电压突然变大，进而导致烧毁谐振电路。

（2）将隔离负压的二极管d1串接在mos管q3的s极上解决mos管的密勒电容放电问题。

（3）只使用一种电平，利用小功率mos管直接利用两路ttl电平对两路mos管的控制，实现对隔离变压器的控制。变压器采用升压的匝数比实现电平的变换，从而达到驱动大功率mos管的目的。

最后需要指出的是，本实用新型的高效隔离驱动电路应用在一种新型lc准谐振电路，新型lc准谐振电路的电压电流可控，可控电压的重要性也体现在电磁环上，通过谐振电路控制电磁环，使电磁环产生磁通量，而电磁环的磁通量决定于通入磁环线圈的电流，电磁环可以对水磁化使之形成磁化水，磁化水具有防锈除锈、防垢除垢以及杀菌灭藻的作用等，特别是应用在管道领域中，对水管除垢处理需要将流过水管的水分子团进行分离，和其极性方向一致，也需要可控的电压的作用才能有效，利用物理方法进行除锈除垢，避免了采用化学方法所带来的环境污染等缺点，并显著的降低了成本。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改、组合和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。