一种开关管驱动电路

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一种开关管驱动电路\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及驱动电路技术领域，特别是涉及一种开关管驱动电路。\n背景技术\n[0002] 在开关电源等变换器领域，需要使用开关管来实现功率的变换。在开关管关闭时，电流突然变化，寄生电感会在开关管上产生尖峰电压，为避免开关管被尖峰电压击穿，通常要使用吸收电路吸收该尖峰电压，但吸收电路会产生损耗。\n[0003] 另一方面，一些变换器中通常要求控制信号和功率电路隔离，这需要使用驱动光耦或驱动变压器，由于使用驱动变压器性能不如驱动光耦，使用驱动光耦的情况较多。\n[0004] 驱动光耦只提供信号隔离，与开关管连接的部分需要提供独立的驱动电源。一般情况下，每一路隔离驱动需要一路独立的驱动电源。而且驱动电源彼此之间要隔离，这通常需要设计单独的多路输出开关电源来实现。\n发明内容\n[0005] 本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种开关管驱动电路，该开关管驱动电路不需要使用单独的开关电源，极大降低了吸收电路的损耗，同时也简化了驱动电源电路，节省了成本。\n[0006] 本实用新型的目的通过以下技术方案实现：\n[0007] 提供一种开关管驱动电路，包括至少两个并联的驱动电路，每个驱动电路包括驱动光耦、开关管和吸收电路，驱动光耦包括电源端和驱动电压输出端，所述电源端接启动电源，启动电源为驱动光耦供电，驱动光耦驱动开关管工作，该开关管闭合时产生的尖峰电压被吸收电路吸收，其特征在于：所述吸收电路接有电量储存电路，吸收电路吸收的电量转移至电量储存电路，所述电量储存电路的电压输出端通过二极管与所述启动电源连接，所述二极管阻止启动电源流入电量储存电路。\n[0008] 所述开关管驱动电路包括两个驱动电路，第一个驱动电路包括驱动光耦U1、场效应管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、稳压二极管D4、电容C1、电容C2、电容C3和电感L1，第二个驱动电路包括驱动光耦U2、场效应管Q2、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D6、二极管D7、二极管D8和二极管D10，稳压二极管D9、电容C5、电容C6、电容C7和电感L2，\n[0009] 所述驱动光耦U1的型号为HCPL3120，所述驱动光耦U2的型号为HCPL3120，所述驱动光耦U1的A+引脚接互补驱动信号PW1，驱动光耦U1的VCC引脚接启动电源VCC3，启动电源VCC1经电容C2接地，驱动光耦U1的两个VO引脚经电阻R2接场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的栅极经电阻R3接驱动光耦U1的VEE引脚，场效应管Q1的源极接驱动光耦U1的VEE引脚、场效应管Q2的漏极、电容C4的负极、稳压二极管D4的正极和电感L1的一端，电感L1的另一端接二极管D3的正极，二极管D3的负极接二极管D2的正极和电容C3的一端，电容C3的另一端接场效应管Q1的漏极、电容C1的正极和电源Vdc，电容C4的正极接稳压二极管D4的负极、电源VCC4和二极管D2的负极，电容C1的负极接地，电源VCC4接二极管D1的正极，二极管D1的负极接启动电源VCC1，\n[0010] 所述驱动光耦U2的A+引脚接互补驱动信号PW2，驱动光耦U2的VCC引脚接二极管D10的负极、电容C5的一端和二极管D5的负极，二极管D5的正极接VCC2，电容C5的另一端接地，\n[0011] 驱动光耦U1的两个VO引脚经电阻R5接场效应管Q2的栅极，场效应管Q2的栅极经电阻R6接驱动光耦U2的VEE引脚，场效应管Q2的源极接驱动光耦U2的VEE引脚、场效应管Q2的漏极、电容C7的负极、稳压二极管D9的正极、电感L2的一端和地，电感L2的另一端接二极管D8的正极，二极管D8的负极接二极管D7的正极和电容C6的一端，电容C6的另一端接场效应管Q2的漏极，电容C7的正极接稳压二极管D9的负极、电源VCC2和二极管D7的负极，电源VCC2接二极管D5的正极，二极管D5的负极接二极管D10的负极和电容C5的一端，电容C5的另一端接地，\n[0012] 二极管D1的负极接二极管D6的正极，二极管D6的负极接启动电源VCC3。\n[0013] 所述电感L1和电感L2为耦合电感。\n[0014] 本实用新型的有益效果：本实用新型通过在吸收电路接有电量储存电路，吸收电路吸收的电量转移至电量储存电路，所述电量储存电路的电压输出端通过二极管与所述启动电源连接，所述二极管阻止启动电源流入电量储存电路，将现有技术的吸收电路吸收的能量通过电阻消耗掉改为利用该能量为驱动光耦供电，使得该开关管驱动电路不需要使用单独的开关电源，极大降低了吸收电路的损耗，同时也简化了驱动电源电路，节省了成本。\n附图说明\n[0015] 利用附图对实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。\n[0016] 图1是实施例的电路图。\n具体实施方式\n[0017] 结合以下实施例对本实用新型作进一步描述。\n[0018] 本实施例的一种开关管驱动电路，如图1所示，包括两个驱动电路，第一个驱动电路包括驱动光耦U1、场效应管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、二极管D1、二极管D2、二极管D3、稳压二极管D4、电容C1、电容C2、电容C3和电感L1，第二个驱动电路包括驱动光耦U2、场效应管Q2、电阻R4、电阻R5、电阻R6、二极管D6、二极管D7、二极管D8和二极管D10，稳压二极管D9、电容C5、电容C6、电容C7和电感L2，\n[0019] 所述驱动光耦U1的型号为HCPL3120，所述驱动光耦U2的型号为HCPL3120，所述驱动光耦U1的A+引脚接互补驱动信号PW1，驱动光耦U1的VCC引脚接启动电源VCC3，启动电源VCC1经电容C2接地，驱动光耦U1的两个VO引脚经电阻R2接场效应管Q1的栅极，场效应管Q1的栅极经电阻R3接驱动光耦U1的VEE引脚，场效应管Q1的源极接驱动光耦U1的VEE引脚、场效应管Q2的漏极、电容C4的负极、稳压二极管D4的正极和电感L1的一端，电感L1的另一端接二极管D3的正极，二极管D3的负极接二极管D2的正极和电容C3的一端，电容C3的另一端接场效应管Q1的漏极、电容C1的正极和电源Vdc，电容C4的正极接稳压二极管D4的负极、电源VCC4和二极管D2的负极，电容C1的负极接地，电源VCC4接二极管D1的正极，二极管D1的负极接启动电源VCC1，\n[0020] 所述驱动光耦U2的A+引脚接互补驱动信号PW2，驱动光耦U2的VCC引脚接二极管D10的负极、电容C5的一端和二极管D5的负极，二极管D5的正极接VCC2，电容C5的另一端接地，\n[0021] 驱动光耦U1的两个VO引脚经电阻R5接场效应管Q2的栅极，场效应管Q2的栅极经电阻R6接驱动光耦U2的VEE引脚，场效应管Q2的源极接驱动光耦U2的VEE引脚、场效应管Q2的漏极、电容C7的负极、稳压二极管D9的正极、电感L2的一端和地，电感L2的另一端接二极管D8的正极，二极管D8的负极接二极管D7的正极和电容C6的一端，电容C6的另一端接场效应管Q2的漏极，电容C7的正极接稳压二极管D9的负极、电源VCC2和二极管D7的负极，电源VCC2接二极管D5的正极，二极管D5的负极接二极管D10的负极和电容C5的一端，电容C5的另一端接地，\n[0022] 二极管D1的负极接二极管D6的正极，二极管D6的负极接启动电源VCC3。\n[0023] 以上电路的工作原理如下：\n[0024] 由场效应管Q1和Q2组成的一个桥臂，可以通过增加桥臂数量组成全桥、三相半桥等变换电路。场效应管Q1的驱动电源要和场效应管Q2的驱动电源隔离，也要和其他桥臂的驱动电源隔离。对于全桥变换电路而言，通常需要4组独立的驱动电源，现有技术一般是通过设计一个多路输出的开关电源来实现。\n[0025] U1和U2为驱动光耦，PWM1和PWM2为互补驱动信号，U1和U2的作用是将PWM信号隔离放大后用于驱动场效应管Q1和Q2的开通和关断。驱动光耦U1和U2可以采用HCPL3120等型号的驱动光耦。\n[0026] 由于电路走线存在寄生电感，变压器存在漏感，这些感性参数会在开关管关断时产生尖峰电压叠加在DS端，如果不加吸收电路，很可能导致开关管被击穿。通常使用的RCD吸收电路也是通过电容吸收尖峰，不同的是在开关管闭合期间，吸收电容存储的能量将通过与电容并联的电阻消耗掉。而本实施例的特点是将吸收电容存储的能量用来为驱动光耦供电，避免了能量的浪费。\n[0027] 如图1所示，当场效应管Q2关断时，场效应管Q1闭合，场效应管Q2主回路电流通路被截断，电容C6、二极管D7和电容C7组成吸收电路，为漏感及寄生电感提供泄放通路，降低了场效应管Q2的源极和漏极之间的尖峰电压，电感L2的能量转移到电容C6和C7中。\n与电容C7并联的二极管D9是稳压二极管，用来稳定电容C7上即VCC2的电压。若忽略场效应管Q1和二极管D7上的压降，则电容C6上的电压为Vdc-VCC2，二极管D8处于截止状态。\n[0028] 当场效应管Q2闭合时，场效应管Q1断开，忽略开关管导通后的压降，则场效应管Q2的源极和漏极之间的电压降为0伏，电容C6上端的电压也将为0伏，由于电容上的电压不能突变，电容C3的电压变为-（Vdc-VCC2），二极管D7处于截止状态，二极管D8导通，流经二极管D8的电流逐渐增大，电感L1一方面起限流作用，另一方面接受电容C6释放的能量。电容C6下端的电压逐渐升高，当上升到VCC2时，二极管D7导通，电容C6的下端的电压被钳位到VCC2，电容C6两端的电压变为定值，不再有电流流过。此刻，电感L2上的电流开始逐渐减少，储存的能量转移到电容C7上。VCC2经过二极管D5隔离后为驱动光耦U2供电。\n[0029] 同理，当场效应管Q1关断时，场效应管Q2闭合，场效应管Q1主回路电流通路被截断，电容C3、二极管D2和电容C4组成吸收电路，为漏感及寄生电感提供泄放通路，降低了场效应管Q1的源极和六级之间的尖峰电压，电感能量转移到电容C3和C4中。与电容C4并联的二极管D4是稳压二极管，用来稳定电容C4上即VCC4的电压。若忽略二极管D2上的压降，则电容C4上的电压为Vdc-VCC4，二极管 D3左端电压为VCC4，处于截止状态。\n[0030] 当场效应管Q1闭合时，场效应管Q2断开，忽略开关管导通后的压降，则场效应管Q1的源极和漏极之间的电压降为0伏，电容C3上端的电压也将为0伏，由于电容上的电压不能突变，电容C3的电压变为-（Vdc-VCC4），二极管D2处于截止状态，二极管D3导通，流经二极管D3的电流逐渐增大，电感L2一方面起限流作用，另一方面接受电容C3释放的能量。电容C3下端的电压逐渐升高，当上升到VCC4时，二极管D3导通，电容C3下端的电压被钳位到VCC4，电容C3两端的电压变为定值，不再有电流流过。此刻，电感L2上的电流开始逐渐减少，储存的能量转移到电容C4上。VCC4通过二极管D1隔离后为驱动光耦U1供电。\n[0031] VCC1为启动电源，需要由外部电路供电，启动时，启动电源VCC1为驱动光耦U2供电，场效应管Q2先导通，启动电源VCC1经二极管D6为电容C2充电以抬高启动电源VCC3的电源，启动电源VCC3为驱动光耦U1供电，场效应管Q1导通。\n[0032] 在桥式变换电路正常工作时驱动电源由吸收回路中的电源VCC2和VCC4供电，无需外部供电，这一方面简化了驱动电源电路，另一方面吸收回路的能量得到了利用，提高了效率。\n[0033] 电感L1和L2采用一个耦合电感，这样可以实现驱动电源的能量互相转移，增加驱动电源的稳定性。\n[0034] 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。