專利名稱：一種電橋驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬驅(qū)動(dòng)電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電橋驅(qū)動(dòng)電路，尤其涉及鋰電池組能 量管理系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)移電橋的驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
隨著大容量密度、高功率密度蓄電池的應(yīng)用越來(lái)越普遍，電池組的均衡技術(shù)成為 電池管理系統(tǒng)的主要任務(wù)。目前應(yīng)用最多的鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池和鋰離子蓄電池都存 在單元電池之間的不一致現(xiàn)象。由于生產(chǎn)過(guò)程的差異，使用過(guò)程的性能變化和其他一些因 素，這種差異無(wú)法完全消除。當(dāng)電池組應(yīng)用于像電動(dòng)車輛等需要頻繁充放電循環(huán)的場(chǎng)合時(shí)， 為了得到足夠的系統(tǒng)電壓，需要通過(guò)電池組的串聯(lián)提高供電電壓。串聯(lián)連接的電池單元的 不均衡會(huì)降低整個(gè)電池組的有效容量，放電時(shí)只能放到容量最小的電池單元的下限，否則 容量最小的電池單元會(huì)出現(xiàn)極性反轉(zhuǎn)。串聯(lián)充電時(shí)，電池組中單元容量最小的電池首先充 滿。如果此時(shí)停止充電，則整個(gè)電池組無(wú)法充滿，電池組的容量不能得到有效利用。如果繼 續(xù)充電至所有電池單元的電池的荷電狀態(tài)(SOC)至100%，則部分電池單元會(huì)出現(xiàn)過(guò)充。鉛 酸蓄電池雖然可以允許一定范圍的過(guò)充，但必然產(chǎn)生能量浪費(fèi)，降低充電效率。鋰離子電池 不允許過(guò)充，因此電池組的均衡更為重要。目前，串聯(lián)蓄電池組的均衡主要分為能耗法和非能耗法。能耗法是將電量高的電 池單元的電量通過(guò)電阻轉(zhuǎn)換成熱量消耗掉，達(dá)到電池組均衡的目的。這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 成本低，在小容量、低功率的場(chǎng)合應(yīng)用較多。但由于其工作原理的限制，無(wú)法滿足大容量電 池組的均衡，均衡時(shí)產(chǎn)生大量的熱量同時(shí)，會(huì)降低電池組的充電效率。非能耗式均衡的種類 較多，其工作原理是將電量多的電池單元的電荷轉(zhuǎn)移到電量低的單元或電池組的直流母線 上。由于大容量串聯(lián)電池組的電路設(shè)計(jì)要求，電池組的串聯(lián)電路關(guān)系一般不能改變，因此每 一個(gè)電池單元的正負(fù)極電壓與電池組的直流母線電壓之間不能隔離。中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?200910051896. 5，名稱為一種直流升壓電路，以及申請(qǐng)?zhí)枮?00910051895. 0名稱為一種直 流降壓電路的發(fā)明專利申請(qǐng)，提出了兩種用于大容量串聯(lián)電池組單體電池能量轉(zhuǎn)移的直流 變換電路。這兩種電路具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，成本低，模塊能夠獨(dú)立工作的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn) 大容量串聯(lián)電池組的高效、可靠、低成本的均衡管理。這兩種電路都包含一種開關(guān)器件Q3、 電感Li、開關(guān)器件Q4三者串聯(lián)的電橋，這種電橋要求驅(qū)動(dòng)電路能夠?qū)蓚€(gè)開關(guān)器件進(jìn)行嚴(yán) 格的同步通斷控制。由于這種電橋在兩個(gè)開關(guān)器件中間串聯(lián)了一個(gè)電感Li，因此現(xiàn)有的采 用二極管和儲(chǔ)能電容的電荷泵的半橋驅(qū)動(dòng)電路不能滿足這種電橋的驅(qū)動(dòng)電源要求。如果采 用兩個(gè)隔離的直流電源分別給上下開關(guān)器件供電，則系統(tǒng)成本很高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性也低。因此有必要提供一種新型的驅(qū)動(dòng)電路，能夠提供兩路隔離同步的PWM信號(hào)輸出以 滿足電動(dòng)車輛大容量電池組管理電路的成本低，可靠性高的要求。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種電橋驅(qū)動(dòng)電路，無(wú)需DC/DC隔離電源，可以通過(guò)一路PWM信號(hào)提供兩路隔離同步的PWM信號(hào)輸出，且可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本 低。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種電橋驅(qū)動(dòng)電路，包 括脈沖變壓器Tl、輸入耦合電容Cl、第一被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q3和第二被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q4，其 特征在于，所述脈沖變壓器Tl具有相互隔離的輸入繞組XI、第一輸出繞組X2和第二輸出繞 組X3 ；所述輸入繞組Xl的一端與輸入耦合電容Cl的一端連接，另一端與輸入信號(hào)的負(fù)極 連接；輸入耦合電容Cl的另一端與輸入信號(hào)的正極連接；所述第一輸出繞組X2的一端與第一輸出耦合電容C2的一端連接，另一端與第一 放電三極管Ql的集電極連接；第一輸出耦合電容C2的另一端與第一放電三極管Ql的基極 和第一驅(qū)動(dòng)二極管Dl的陽(yáng)極連接；第一驅(qū)動(dòng)二極管Dl的陰極與第一放電三極管Ql的發(fā)射 極連接；第一放電三極管Ql的發(fā)射極與第一被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q3的門極連接，第一放電三極 管Ql的集電極與第一被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q3的輸出端連接；所述第二輸出繞組X3的一端與第二輸出耦合電容C3的一端連接，另一端與第二 放電三極管Q2的集電極連接；第二輸出耦合電容C3的另一端與第二放電三極管Q2的基極 和第二驅(qū)動(dòng)二極管D2的陽(yáng)極連接；第二驅(qū)動(dòng)二極管D2的陰極與第二放電三極管Q2的發(fā)射 極連接；第二放電三極管Q2的發(fā)射極與第二被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q4的門極連接，第二放電三極 管Q2的集電極與第二被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q4的輸出端連接。上述的電橋驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述第一放電三極管Ql和第二放電三極管Q2為PNP
型三極管。上述的電橋驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述第一被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q3和第二被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件 Q4通過(guò)電感Ll相串聯(lián)。本實(shí)用新型對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本實(shí)用新型提供的電橋驅(qū)動(dòng)電路， 利用脈沖變壓器和耦合電容將一個(gè)輸入PWM信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成新型電橋開關(guān)器件驅(qū)動(dòng)所需 的兩個(gè)隔離同步的PWM信號(hào)。輸入信號(hào)的有效占空比范圍寬，同時(shí)避免了使用復(fù)雜昂貴的 DC/DC隔離電源和數(shù)字信號(hào)隔離電路，有效降低了驅(qū)動(dòng)電路的成本，提高了系統(tǒng)可靠性。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
圖1為本實(shí)用新型電橋驅(qū)動(dòng)電路圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參見圖1，本實(shí)用新型提供的電橋驅(qū)動(dòng)電路包括，脈沖變壓器Tl、輸入耦合電容 Cl、第一被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q3和第二被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q4，其特征在于，所述脈沖變壓器Tl具 有相互隔離的輸入繞組XI、第一輸出繞組X2和第二輸出繞組X3 ；所述輸入繞組Xl的一端 與輸入耦合電容Cl的一端連接，另一端與輸入信號(hào)的負(fù)極連接；輸入耦合電容Cl的另一端 與輸入信號(hào)的正極連接；所述第一輸出繞組X2的一端與第一輸出耦合電容C2的一端連接，另一端與第一 放電三極管Ql的集電極連接；第一輸出耦合電容C2的另一端與第一放電三極管Ql的基極 和第一驅(qū)動(dòng)二極管Dl的陽(yáng)極連接；第一驅(qū)動(dòng)二極管Dl的陰極與第一放電三極管Ql的發(fā)射極連接；第一放電三極管Ql的發(fā)射極與第一被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q3的門極連接，第一放電三極 管Ql的集電極與第一被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q3的輸出端連接；所述第二輸出繞組X3的一端與第二輸出耦合電容C3的一端連接，另一端與第二 放電三極管Q2的集電極連接；第二輸出耦合電容C3的另一端與第二放電三極管Q2的基極 和第二驅(qū)動(dòng)二極管D2的陽(yáng)極連接；第二驅(qū)動(dòng)二極管D2的陰極與第二放電三極管Q2的發(fā)射 極連接；第二放電三極管Q2的發(fā)射極與第二被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q4的門極連接，第二放電三極 管Q2的集電極與第二被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q4的輸出端連接。上述的電橋驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述第一放電三極管Ql和第二放電三極管Q2為PNP
型三極管。上述的電橋驅(qū)動(dòng)電路，其中，所述第一被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q3和第二被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件 Q4通過(guò)電感Ll相串聯(lián)。本實(shí)用新型提供的電橋驅(qū)動(dòng)電路，具體工作原理如下脈沖變壓器Tl包含三組相互隔離的繞組X1、X2、X3，其中Xl為輸入繞組，X2和X3 分別為第一輸出繞組和第二輸出繞組。輸入PWM信號(hào)經(jīng)過(guò)輸入耦合電容Cl的電壓偏移效 應(yīng)，轉(zhuǎn)換成脈沖變壓器Tl需要的交變信號(hào)。這個(gè)輸入交變信號(hào)通過(guò)脈沖變壓器的電磁耦合 效應(yīng)在兩個(gè)輸出繞組X2、X3上產(chǎn)生兩個(gè)隔離并且同步的交變信號(hào)。兩個(gè)輸出交變信號(hào)分別 通過(guò)與之連接的耦合電容C2、C3將交變信號(hào)還原成與輸入PWM信號(hào)性質(zhì)相同的PWM信號(hào)。 當(dāng)輸出PWM信號(hào)為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)二極管D1、D2為正向?qū)?，兩路?qū)動(dòng)電壓通過(guò)各自的驅(qū)動(dòng) 二極管分別直接驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的開關(guān)器件導(dǎo)通。當(dāng)輸出PWM信號(hào)為低電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)二極管D1、 D2為反向截止，這時(shí)，放電三極管Ql和Q2的基極電壓低于各自的發(fā)射極電壓，PNP型放電 三極管Ql和Q2導(dǎo)通，迅速拉低開關(guān)器件Q3和Q4的門極電壓，從而快速關(guān)斷開關(guān)器件Q3 和Q4。通過(guò)以上的工作過(guò)程，系統(tǒng)前端的控制電路可以通過(guò)一個(gè)輸入PWM信號(hào)，任意控制后 端電橋的兩個(gè)開關(guān)器件同步的導(dǎo)通和截止，并且兩個(gè)輸出的PWM信號(hào)在性質(zhì)上相互電氣隔 離，從而提供兩路隔離同步的PWM信號(hào)輸出，且可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。綜上所述，本實(shí)用新型利用脈沖變壓器和耦合電容將一個(gè)輸入PWM信號(hào)直接轉(zhuǎn)換 成新型電橋開關(guān)器件驅(qū)動(dòng)所需的兩個(gè)隔離同步的PWM信號(hào)。輸入信號(hào)的有效占空比范圍 寬，同時(shí)避免了使用復(fù)雜昂貴的DC/DC隔離電源和數(shù)字信號(hào)隔離電路，有效降低了驅(qū)動(dòng)電 路的成本，提高了系統(tǒng)可靠性。此外，本實(shí)用新型在驅(qū)動(dòng)電路后端采用兩個(gè)驅(qū)動(dòng)二極管和兩 個(gè)PNP型放電三極管，明顯提高了被控開關(guān)器件的關(guān)斷速度，降低了開關(guān)器件的關(guān)斷損失， 提高了整個(gè)系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)移效率。
權(quán)利要求一種電橋驅(qū)動(dòng)電路，包括脈沖變壓器T1、輸入耦合電容C1、第一被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q3和第二被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q4，其特征在于，所述脈沖變壓器T1具有相互隔離的輸入繞組X1、第一輸出繞組X2和第二輸出繞組X3；所述輸入繞組X1的一端與輸入耦合電容C1的一端連接，另一端與輸入信號(hào)的負(fù)極連接；輸入耦合電容C1的另一端與輸入信號(hào)的正極連接；所述第一輸出繞組X2的一端與第一輸出耦合電容C2的一端連接，另一端與第一放電三極管Q1的集電極連接；第一輸出耦合電容C2的另一端與第一放電三極管Q1的基極和第一驅(qū)動(dòng)二極管D1的陽(yáng)極連接；第一驅(qū)動(dòng)二極管D1的陰極與第一放電三極管Q1的發(fā)射極連接；第一放電三極管Q1的發(fā)射極與第一被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q3的門極連接，第一放電三極管Q1的集電極與第一被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q3的輸出端連接；所述第二輸出繞組X3的一端與第二輸出耦合電容C3的一端連接，另一端與第二放電三極管Q2的集電極連接；第二輸出耦合電容C3的另一端與第二放電三極管Q2的基極和第二驅(qū)動(dòng)二極管D2的陽(yáng)極連接；第二驅(qū)動(dòng)二極管D2的陰極與第二放電三極管Q2的發(fā)射極連接；第二放電三極管Q2的發(fā)射極與第二被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q4的門極連接，第二放電三極管Q2的集電極與第二被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q4的輸出端連接。
2.如權(quán)利要求1所述的電橋驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述第一被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q3和第 二被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q4通過(guò)電感Ll相串聯(lián)。
3.如權(quán)利要求1所述的電橋驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述第一放電三極管Ql和第二放 電三極管Q2為PNP型三極管。
專利摘要本實(shí)用新型屬驅(qū)動(dòng)電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及鋰電池組能量管理系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)移電橋的驅(qū)動(dòng)電路。所述一種電橋驅(qū)動(dòng)電路包括脈沖變壓器T1、輸入耦合電容C1、第一被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q3和第二被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q4，其中，所述脈沖變壓器T1具有相互隔離的輸入繞組X1、第一輸出繞組X2和第二輸出繞組X3；所述輸入繞組X1與輸入耦合電容C1連接，兩個(gè)輸出繞組分別通過(guò)與之連接的驅(qū)動(dòng)二極管和放電三極管，直接驅(qū)動(dòng)第一被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q3和第二被驅(qū)動(dòng)開關(guān)器件Q4。本實(shí)用新型提供的電橋驅(qū)動(dòng)電路，利用脈沖變壓器和耦合電容將一個(gè)輸入PWM信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成電橋開關(guān)器件驅(qū)動(dòng)所需的兩個(gè)隔離同步的PWM信號(hào)，同時(shí)避免使用DC/DC隔離電源和數(shù)字信號(hào)隔離電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，系統(tǒng)可靠性高。
文檔編號(hào)H02J7/10GK201742315SQ201020274960
公開日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者張翼, 胡聯(lián)慶 申請(qǐng)人:上海同異動(dòng)力科技有限公司