一种基于单刀双掷模拟开关的低功耗自举隔离驱动电路的制作方法

本发明涉及电力电子，特别涉及一种基于单刀双掷模拟开关的低功耗自举隔离驱动电路。

背景技术：

1、随着物联网技术的不断发展，人们对自供电的无线通讯系统和传感器的需求不断增加。无线通讯系统和传感器的传统供电方式是使用化学电池，而化学电池供电存在各种各样的缺点：化学电池对环境不友好，存在污染、爆炸等风险；不能长期供电，且由于应用环境的限制，电池的更换与维护往往伴随着高成本、高难度；化学电池的体积相对较大，不利用此类设备的进一步微型化。而能量收集技术具有经济、环保、可持续性高等优势，作为传统电池的替代方案而被广泛研究。振动能作为环境中普遍存在的能量，其分布广泛，不受天气等自然条件限制，使得振动能量收集技术具有很好的应用前景。而能量管理电路在能量收集系统中承担着整流和电压调节的功能，有着极其重要的作用。高效的能量管理电路往往会使用功率晶体管实现电能变换，在实际应用中会不可避免地用到隔离驱动。但商用的隔离驱动芯片损耗高、体积大还需要隔离电源供电，不适用于振动能量收集应用中。在低压能量收集领域，对于隔离驱动的要求与传统隔离驱动不同，其关注点在于低损耗、小体积、无需额外电源，而对隔离度的要求却很低。

2、鉴于此，需要一种基于单刀双掷模拟开关的低功耗自举隔离驱动电路。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种基于单刀双掷模拟开关的低功耗自举隔离驱动电路，以至少解决相关技术中传统隔离芯片损耗高、需隔离电源供电的技术问题。

2、根据本发明实施例的一方面，提供了一种基于单刀双掷模拟开关的低功耗自举隔离驱动电路，包括：

3、包括驱动电路和主电路，所述驱动电路采用两对单刀双掷模拟开关，所述主电路用于验证所述驱动电路的驱动性能，且所述主电路为所述驱动电路供电。

4、可选地，所述驱动电路包括：第一对单刀双掷模拟开关spdt1、第二对单刀双掷模拟开关spdt2、第一电容cs和第一二极管digd；

5、第一对单刀双掷模拟开关spdt1的常闭节点nc1与地相连，第一对单刀双掷模拟开关spdt1的常开节点no1与主电路相连，第一对单刀双掷模拟开关spdt1的公共节点a、第一电容cs、第一二极管digd、电源vdd和地依次连接；

6、第二对模拟开关spdt2的常闭节点nc2与主电路相连，第二对模拟开关spdt2的常开节点no2与与第一二极管digd相连的第一二极管digd的一端相连，第二对模拟开关spdt2的公共节点与主电路相连。

7、可选地，所述主电路采用电磁式振动能量收集装置。

8、可选地，所述主电路采用双boostac-dc变换器。

9、可选地，所述双boostac-dc变换器包括：电感l、第一功率晶体管m1、第二功率晶体管m2、第二二极管d1、第三二极管d2、第二电容c1、第三电容c2、第四电容c3及负载r；

10、第一功率晶体管m1和第二功率晶体管m2的源极和栅极分别彼此连接，第一功率晶体管m1的源极与第二对模拟开关spdt2的常闭节点nc2连接，第一功率晶体管m1的栅极与第二对模拟开关spdt2的公共节点连接，第一功率晶体管m1的漏极、电感l、交流电源veh、第二功率晶体管m2的漏极依次连接，第一功率晶体管m1的漏极、第三电容c2、第四电容c3、第三二极管d2、第一功率晶体管m1的漏极依次连接，第二功率晶体管m2的漏极连接在第四电容c3、第三二极管d2中间，相连的第四电容c3、第三二极管d2的端部并联第二电容c1，第二电容c1的端部并联负载r，负载r的一端接地。

11、可选地，第一功率晶体管m1和第二功率晶体管m2的源极和栅极分别彼此连接形成双向功率开关s1，所述双向功率开关s1用于保障电流的双向流通和双向阻断。

12、可选地，所述主电路的输入电压正半周期在m1和m2导通时，电感l电流从零开始上升；m1和m2关断时，第二二极管d1导通对输出第二电容c1、第三电容c2充电。

13、可选地，所述主电路的输入电压负半周期的原理与所述主电路的输入电压正半周期的原理相同。

14、可选地，所述主电路工作在bcm模式。

15、与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

16、本发明所提供的基于单刀双掷模拟开关的低功耗自举隔离驱动电路，包括驱动电路和主电路，驱动电路采用两对单刀双掷模拟开关，主电路用于验证所述驱动电路的驱动性能，且主电路为所述驱动电路供电，从而解决了传统隔离芯片损耗高、需隔离电源供电的问题。且本发明结构简单、损耗低、体积小、不需要隔离电源，可适应低压能量收集中的隔离驱动需求。

技术特征：

1.一种基于单刀双掷模拟开关的低功耗自举隔离驱动电路，其特征在于，包括驱动电路和主电路，所述驱动电路采用两对单刀双掷模拟开关，所述主电路用于验证所述驱动电路的驱动性能，且所述主电路为所述驱动电路供电。

2.根据权利要求1所述的基于单刀双掷模拟开关的低功耗自举隔离驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括：第一对单刀双掷模拟开关spdt1、第二对单刀双掷模拟开关spdt2、第一电容cs和第一二极管digd；

3.根据权利要求1所述的基于单刀双掷模拟开关的低功耗自举隔离驱动电路，其特征在于，所述主电路采用电磁式振动能量收集装置。

4.根据权利要求3所述的基于单刀双掷模拟开关的低功耗自举隔离驱动电路，其特征在于，所述主电路采用双boostac-dc变换器。

5.根据权利要求4所述的基于单刀双掷模拟开关的低功耗自举隔离驱动电路，其特征在于，所述双boostac-dc变换器包括：电感l、第一功率晶体管m1、第二功率晶体管m2、第二二极管d1、第三二极管d2、第二电容c1、第三电容c2、第四电容c3及负载r；

6.根据权利要求5所述的基于单刀双掷模拟开关的低功耗自举隔离驱动电路，其特征在于，第一功率晶体管m1和第二功率晶体管m2的源极和栅极分别彼此连接形成双向功率开关s1，所述双向功率开关s1用于保障电流的双向流通和双向阻断。

7.根据权利要求5所述的基于单刀双掷模拟开关的低功耗自举隔离驱动电路，其特征在于，所述主电路的输入电压正半周期在m1和m2导通时，电感l电流从零开始上升；m1和m2关断时，第二二极管d1导通对输出第二电容c1、第三电容c2充电。

8.根据权利要求7所述的基于单刀双掷模拟开关的低功耗自举隔离驱动电路，其特征在于，所述主电路的输入电压负半周期的原理与所述主电路的输入电压正半周期的原理相同。

9.根据权利要求1所述的基于单刀双掷模拟开关的低功耗自举隔离驱动电路，其特征在于，所述主电路工作在bcm模式。

技术总结
本发明公开了一种基于单刀双掷模拟开关的低功耗自举隔离驱动电路，包括驱动电路和主电路，驱动电路采用两对单刀双掷模拟开关，主电路用于验证所述驱动电路的驱动性能，且主电路为所述驱动电路供电，从而解决了传统隔离芯片损耗高、需隔离电源供电的问题。且本发明结构简单、损耗低、体积小、不需要隔离电源，可适应低压能量收集中的隔离驱动需求。

技术研发人员：秦丽文,吴丽芳,陈绍南,肖静,吴晓锐,龚文兰,俞小勇,尹立群,周柯
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13