專利名稱：一種不對(duì)稱半橋磁耦合驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)管的電子電路，用于占空比變化范圍較大的場
I=I O
背景技術(shù)：
目前，常用的電路驅(qū)動(dòng)芯片的價(jià)格較高，在不同的特殊應(yīng)用場合存在一定的局限 性。傳統(tǒng)的磁耦合MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管)驅(qū)動(dòng)電路包括兩個(gè)三極管、一個(gè) 隔直電容、一個(gè)變壓器、一個(gè)柵極輸入電阻和一個(gè)穩(wěn)壓管，兩個(gè)三極管組成圖騰柱輸出，經(jīng) 過隔直電容連接到變壓器原邊，變壓器副邊經(jīng)過一個(gè)柵極輸入電阻連接到MOSFET管的柵 極，MOSFET管的柵極和源極之間接一個(gè)穩(wěn)壓二極管。這種傳統(tǒng)的磁耦合驅(qū)動(dòng)電路，一定條件 時(shí)起到升壓的作用，且占空比變化時(shí)，驅(qū)動(dòng)的關(guān)斷能力不受影響，但是其缺陷是輸出脈沖 電壓幅值會(huì)隨著占空比的變化而變化，當(dāng)占空比較小時(shí)，負(fù)向電壓小，電路的抗干擾能力變 差，正向電壓較高，此時(shí)應(yīng)使其幅值不超過MOSFET柵極的允許電壓；當(dāng)占空比大于0. 5時(shí)， 驅(qū)動(dòng)電壓正向電壓小于其負(fù)向電壓，此時(shí)應(yīng)使其負(fù)電壓值不超過MOSFET柵極的允許電壓； 所以傳統(tǒng)的磁耦合驅(qū)動(dòng)電路只適用于占空比固定或變化不大的場合，不適用于占空比變化 范圍較大的場合，例如太陽能電池最大功率跟蹤電路等。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)傳統(tǒng)的磁耦合驅(qū)動(dòng)電路只適用于占空比固定或變化不大的場合的不足，本實(shí) 用新型提出一種帶高頻變壓器隔離的不對(duì)稱半橋磁耦合驅(qū)動(dòng)電路，能適用于占空比變化范 圍較大的場合。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是NPN型三極管集電極接正電 源、其發(fā)射極和PNP型三極管集電極相連，組成圖騰柱輸出，NPN型三極管和NPN型三極 管的兩端分別反并聯(lián)兩個(gè)相同續(xù)流二極管，圖騰柱輸出連接一個(gè)原邊隔直電容正極端，原 邊隔直電容另一端連接高頻隔離變壓器原邊，高頻隔離變壓器副邊連接一個(gè)副邊電容，副 邊電容正極端連接?xùn)艠O輸入電阻，柵極輸入電阻連接功率MOSFET管柵極，柵極輸入電阻的 兩端并聯(lián)二極管，穩(wěn)壓二極管一端連接于副邊電容和柵極輸入電阻之間，另一端連接功率 MOSFET管源極，在MOSFET管柵極和源極間連接保護(hù)電阻。本實(shí)用新型的有益效果是輸出驅(qū)動(dòng)電壓保持不變，不隨輸入信號(hào)占空比的變化 而變化，對(duì)太陽能電池最大功率跟蹤電路等占空比變化范圍較大的場合有很好的驅(qū)動(dòng)效 果，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明；

圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖；圖2是圖1中高頻隔離變壓器T的鐵芯處于交變磁化時(shí)磁通的波形；[0009]圖3是圖1中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果波形；圖1中:Vg.電源；Trl. NPN型三極管；Tr2. PNP型三極管；D1,D2.續(xù)流二極管^1.原 邊隔直電容；T.高頻隔離變壓器；c2.副邊電容；d3.穩(wěn)壓二極管；d4. 二極管；r”柵極輸入 電阻；R2.保護(hù)電阻；Q.功率MOSFET管；圖2中D為占空比；T為開關(guān)周期；DT為導(dǎo)通時(shí)間；Vin為輸入脈沖電壓幅值；S+為 正向?qū)〞r(shí)間內(nèi)的伏秒面積；s_為反向?qū)〞r(shí)間內(nèi)的伏秒面積；φω為磁通；圖3中Vg為驅(qū)動(dòng)電路的輸入PWM波形，Ves為驅(qū)動(dòng)電路的輸出驅(qū)動(dòng)波形，圖3 (a) 中驅(qū)動(dòng)電路的占空比為0.2，圖3 (b)中驅(qū)動(dòng)電路的占空比為0.8。
具體實(shí)施方式
參見圖1中，NPN型三極管Tri的集電極接正電源Vg，NPN型三極管Tri的發(fā)射極 和PNP型三極管T,2的集電極相連，組成圖騰柱輸出，對(duì)輸入電流起到放大作用，用來匹配電 壓，提高驅(qū)動(dòng)能力。在組成圖騰柱輸出的NPN型三極管Tri和NPN型三極管Tri的兩端分別 反并聯(lián)兩個(gè)相同的續(xù)流二極管DpD2，在感性負(fù)載時(shí)起到續(xù)流的作用。在圖騰柱輸出點(diǎn)連接 一個(gè)原邊隔直電容C1的正極端，原邊隔直電容C1的另一端與高頻隔離變壓器T的原邊相 連，用于阻止直流分量通過，避免高頻隔離變壓器T直流磁化而飽和，高頻隔離變壓器T通 常為高頻、高磁率的磁環(huán)或磁罐。在高頻隔離變壓器T的副邊連接一個(gè)副邊電容C2,副邊電 容(2的正極端連接?xùn)艠O輸入電阻R1,當(dāng)變壓器的匝數(shù)比為1:1時(shí)用來復(fù)現(xiàn)原邊隔直電容C1 的電壓。柵極輸入電阻R1連接功率MOSFET管Q柵極，在柵極輸入電阻R1的兩端并聯(lián)二極管 D4,給功率MOSFET管Q輸入電容提供低阻抗放電通道，加速輸入電容放電，從而加速M(fèi)OSFET 管Q的關(guān)斷。在副邊電容C2和柵極輸入電阻R1之間連接穩(wěn)壓二極管D3 —端，穩(wěn)壓二極管 D3的另一端與功率MOSFET管Q源極相連，在正向?qū)〞r(shí)間內(nèi)，使得輸出正電壓振蕩尖峰限 制在穩(wěn)壓二極管D3兩端的電壓值，反向?qū)〞r(shí)間內(nèi)通過穩(wěn)壓二極管D3給副邊電容C2充電。 在MOSFET管Q的柵極和源極之間連接保護(hù)電阻&，因?yàn)楣β蔒OSFET管Q的柵極和源極之 間絕緣性能好，電容量又很小，很小的一點(diǎn)感應(yīng)電荷就能引起很高的電壓，通過保護(hù)電阻& 可以放電，防止靜電擊穿，起到保護(hù)作用。參見圖2的高頻隔離變壓器T的鐵芯處于交變磁化時(shí)磁通的波形，設(shè)PWM信號(hào)的 占空比為D，開關(guān)周期為Τ，，忽略開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中的死區(qū)時(shí)間，當(dāng)一個(gè)開關(guān)管的占空比為D， 導(dǎo)通時(shí)間為DT，則另外一個(gè)開關(guān)管的占空比為(1- D)，導(dǎo)通時(shí)間為(l-D)T，由于高頻脈沖 變壓器的伏秒平衡，平均電壓為零，因此電壓(輸入端PWM信號(hào))的直流分量都加在原邊隔直 電容C1上，這樣加在高頻隔離變壓器T原副邊的電壓為不對(duì)稱的互補(bǔ)交變電壓信號(hào)，且產(chǎn) 生相應(yīng)的交變磁通。在交變電壓作用下，鐵芯的磁通Φ正向?qū)〞r(shí)間從-Om磁化到+Φω， 反向?qū)〞r(shí)間從+Φω磁化到_Φω，周而復(fù)始地沿著整個(gè)磁滯回線(四象限)交替磁化，無直 流磁化分量。圖3為根據(jù)圖1所示驅(qū)動(dòng)電路的實(shí)驗(yàn)結(jié)果波形，主電路功率MOSFET管Q選 IRFP250，輸入驅(qū)動(dòng)電壓為12V，開關(guān)頻率為200ΚΗΖ，高頻隔離變壓器T的鐵芯采用環(huán)形磁 芯，原邊匝數(shù)為15匝，副邊匝數(shù)為18匝，原邊隔直電容(^取1.2uF的CBB電容，副邊電容 C2取IuF的CBB電容。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果波形可以看出，當(dāng)占空比分別為0. 2和0. 8時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng) 電壓基本保持不變，所以輸出驅(qū)動(dòng)電壓不隨輸入信號(hào)占空比的變化而變化。
權(quán)利要求1.一種不對(duì)稱半橋磁耦合驅(qū)動(dòng)電路，NPN型三極管(Tri)集電極接正電源(Vg)、其發(fā)射 極和PNP型三極管(Tr2)集電極相連，組成圖騰柱輸出，其特征是NPN型三極管(Tri)和NPN 型三極管(Tri)的兩端分別反并聯(lián)兩個(gè)相同續(xù)流二極管(Dp D2),圖騰柱輸出連接一個(gè)原邊 隔直電容(C1)正極端，原邊隔直電容(C1)另一端連接高頻隔離變壓器(T)原邊，高頻隔離變 壓器(T)副邊連接一個(gè)副邊電容(C2),副邊電容(C2)正極端連接?xùn)艠O輸入電阻(R1),柵極輸 入電阻(R1)連接功率MOSFET管(Q)柵極，柵極輸入電阻(R1)的兩端并聯(lián)二極管(D4)，穩(wěn)壓 二極管(D3)—端連接于副邊電容(C2)和柵極輸入電阻(R1)之間，另一端連接功率MOSFET 管(Q)源極，在MOSFET管(Q)柵極和源極間連接保護(hù)電阻(&)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不對(duì)稱半橋磁耦合驅(qū)動(dòng)電路，其特征是高頻隔離變壓 器(T)是磁環(huán)或磁罐。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種用于占空比變化范圍較大場合的不對(duì)稱半橋磁耦合驅(qū)動(dòng)電路，由NPN型三極管和PNP型三極管集電極相連組成圖騰柱輸出，NPN型三極管和NPN型三極管的兩端分別反并聯(lián)兩個(gè)相同續(xù)流二極管，圖騰柱輸出連接一個(gè)原邊隔直電容正極端，原邊隔直電容另一端連接高頻隔離變壓器原邊，高頻隔離變壓器副邊連接一個(gè)副邊電容，副邊電容正極端連接?xùn)艠O輸入電阻，柵極輸入電阻的兩端并聯(lián)二極管，穩(wěn)壓二極管一端連接于副邊電容和柵極輸入電阻之間，另一端連接功率MOSFET管源極，在MOSFET管柵極和源極間連接保護(hù)電阻。輸出驅(qū)動(dòng)電壓保持不變，不隨輸入信號(hào)占空比的變化而變化，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。
文檔編號(hào)H02M3/335GK201893706SQ201020602089
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月11日
發(fā)明者宋中奇, 廖志凌 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)