適用于igbt驅(qū)動模塊高壓側(cè)供電的dc-dc變換電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)供電的DC-DC變換電路，包括提供工作電壓的電源、非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、控制脈沖整形電路、LC諧振電路、高頻脈沖變壓器、高壓側(cè)整流濾波電路、二級穩(wěn)壓電路、輸出電壓阻抗調(diào)節(jié)與電流放大電路，還包括第七二極管D7和第八二極管D8，用于控制第一場效應(yīng)管Q1和第二場效應(yīng)管Q2之間的安全導(dǎo)通時(shí)間間隔，防止其同時(shí)導(dǎo)通而使低壓側(cè)電源短路；本發(fā)明還包括一個(gè)限流電路，可以將限流前的電源接至需要給IGBT提供足夠大電流輸出能力的驅(qū)動模塊，將限流后的電源接至IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)的其它控制他單元。本發(fā)明電路功能完善，性能可靠，使用方便，易于推廣應(yīng)用。
【專利說明】適用于IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)供電的DC-DC變換電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明電路屬于電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種適用于IGBT (Insulated GateBipolar Transistor)驅(qū)動模塊高壓側(cè)供電的DC-DC變換電路。
【背景技術(shù)】
[0002]大功率IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)的供電電源為了防止高壓側(cè)復(fù)雜電磁環(huán)境引入干擾，通常需要進(jìn)行電氣隔離設(shè)計(jì)，為了方便用戶驅(qū)動電源設(shè)計(jì)，內(nèi)部通常都自帶了 DC-DC變換電路，集成的隔離變壓器通常采用半橋式或推挽式的結(jié)構(gòu)，一般不帶閉環(huán)控制，個(gè)別DC-DC變換電路在輸出端增加了線性穩(wěn)壓電源來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動電壓的穩(wěn)定，目前市場上帶有DC-DC變換電路IGBT驅(qū)動模塊的有瑞士 CONCEPT公司2SC0435T系列，德國INFINEON公司的2ED300C17-ST，它們的特點(diǎn)是功率相對較大，保護(hù)功能齊全，目前廣泛應(yīng)用于風(fēng)能和太陽能逆變器中。但這類DC-DC變換電路的器件數(shù)量較多、價(jià)格昂貴、體積較大，不適合安裝在IGBT驅(qū)動模塊表面(連接電纜距離較長)，可靠性較低。
[0003]集成隔離DC-DC變換電路由于內(nèi)置于IGBT驅(qū)動模塊中，如果電能在傳遞過程中損耗過大，會造成變壓器線圈的發(fā)熱，嚴(yán)重的會造成末端輸出電源的不穩(wěn)定并對IGBT信號傳遞與處理單元帶來干擾。然而全面分析目前的各種集成隔離DC-DC變換電路方案，分別具有不同的側(cè)重點(diǎn)，但沒有一種電路方案具備上述所有的特征，因此造成IGBT驅(qū)動模塊的應(yīng)用受到限制，給使用帶來不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種適用于IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)供電的DC-DC變換電路，具有較高效率、輸出阻抗小、能夠提供較大的瞬時(shí)輸出電流、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、外形尺寸小、易于安裝于IGBT驅(qū)動模塊表面的DC-DC變換電路。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種適用于IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)供電的DC-DC變換電路，包括提供工作電壓的電源VCC、非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、控制脈沖整形電路、LC諧振電路、高頻脈沖變壓器、高壓側(cè)整流濾波電路、二級穩(wěn)壓電路和輸出電壓阻抗調(diào)節(jié)與電流放大電路。
[0006]非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，由第一施密特反相觸發(fā)器U1A、第一電阻R1、第一電容Cl組成，用于給控制脈沖整形電路提供輸入信號，并給LC諧振電路提供起振脈沖源；其中第一施密特反相觸發(fā)器UlA的輸入端經(jīng)第一電容Cl接至零參考電壓GND，同時(shí)輸入端經(jīng)第一電阻Rl接至自身的輸出端。
[0007]控制脈沖整形電路，由第二電阻R2、第二電容C2、第二施密特反相觸發(fā)器U1B、第三電阻R3、第三電容C3、第三施密特反相觸發(fā)器U1C、第一二極管D1、第二二極管D2組成，其主要用于對非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行整形處理，產(chǎn)生用于控制第一場效應(yīng)管Ql和第二場效應(yīng)管Q2導(dǎo)通和關(guān)斷的脈沖信號；其中其輸入端為第一二極管Dl陽極與第二二極管D2陰極的連接點(diǎn)，該連接點(diǎn)接至第一施密特反相觸發(fā)器UlA的輸出端，同時(shí)該連接點(diǎn)連接至第二電阻R2和第三電阻R3的一端；第二電阻R2的另一端接至第一二極管Dl的陰極和第二施密特反相觸發(fā)器UlB的輸入端，同時(shí)經(jīng)第二電容C2接至零參考電壓GND ;第三電阻R3的另一端接至第二二極管D2的陽極和第三施密特反相觸發(fā)器UlC的輸入端，同時(shí)經(jīng)第三電容C3接至零參考電壓GND ;第二施密特反相觸發(fā)器UlB的輸出端第一場效應(yīng)管Ql的柵極；第三施密特反相觸發(fā)器UlC的輸出端第二場效應(yīng)管Q2的柵極。
[0008]LC諧振電路，主要由第一場效應(yīng)管Q1、第二場效應(yīng)管Q2、高頻脈沖變壓器的原邊、第四電容C4和第五電容C5組成，用于在第一場效應(yīng)管Ql和第二場效應(yīng)管Q2得高速通斷狀態(tài)下，電路產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，將供電電源VCC的能量以高頻PWM波的形式經(jīng)由高頻脈沖變壓器的原邊傳遞到副邊，實(shí)現(xiàn)電能的傳遞；其中第一場效應(yīng)管Ql的柵極連接來自第二施密特反相觸發(fā)器UlB的輸出端，漏極接至零參考電壓GND，源極接至高頻脈沖變壓器原邊Tl的一端；第二場效應(yīng)管Q2的柵極連接來自第三施密特反相觸發(fā)器UlC的輸出端，源極接至工作電源VCC，漏極接至第一場效應(yīng)管Ql的源極；高頻脈沖變壓器原邊的一端連接第一場效應(yīng)管Ql的源極，另一端分別經(jīng)由第五電容C5接至零參考電壓GND和第四電容C4接至電源電壓VCC還包括第七二極管D7和第八二極管D8，二極管為快恢復(fù)二極管，分別內(nèi)置于第一場效應(yīng)管Ql和Q2，主要作用是給LC諧振電路提供續(xù)流回路。
[0009]高頻脈沖變壓器，用于實(shí)現(xiàn)供電電源VCC能量的傳遞和原、副邊之間的電氣隔離。
[0010]高壓側(cè)整流濾波電路，主要包括第三整流二極管D3、第四整流二極管D4、第五整流二極管D5、第六整流二極管D6，第六電容C6，第七電容C7 ;用于實(shí)現(xiàn)對高頻脈沖變壓器Tl副邊中的高頻PWM脈沖波進(jìn)行整流和濾波處理，給后級電路提供電源；其中高頻脈沖變壓器Tl副邊的一端連接第三整流二極管D3的陽極和第五整流二極管D5的陰極，另一端連接第四整流二極管D4的陽極和第六整流二極管D6的陰極；第三整流二極管D3和第四整流二極管D4的陰極同時(shí)經(jīng)由第六電容C6和第七電容C7接至整流二極管第五整流二極管D5和第六整流二極管D6的陽極，其中第六電容C6為極性電容，正極接至參考電壓VCCA，負(fù)極接至參考電壓AGND。
[0011]二級穩(wěn)壓電路，主要由第四電阻R4、第一穩(wěn)壓二極管ZDl、第二穩(wěn)壓二極管ZD2，第八電容CS和第九電容C9組成，作用為實(shí)現(xiàn)兩級穩(wěn)壓，給IGBT驅(qū)動模塊提供兩個(gè)電壓基準(zhǔn)單元；其中第四電阻R4的一端接至參考電壓VCCA，另一端連接穩(wěn)壓二極管的陰極；第二穩(wěn)壓二極管ZD2的陰極連接第一穩(wěn)壓二極管ZDl的陽極，同時(shí)經(jīng)由第八電容CS和第九電容C9接至自身的陽極，同時(shí)接至參考電壓AGND，其中第九電容C9為極性電容，正極接至參考電壓VCCE，負(fù)極接至參考電壓AGND ;參考電壓VCCE與第六電容C6正極、第七電容C7的一端相連，參考電壓AGND與第六電容C6的負(fù)極、第七電容C7的另一端相連。
[0012]輸出電壓阻抗調(diào)節(jié)與電流放大電路，主要由第五電阻R5、第三三極管Q3、第四三極管Q4、第五三極管Q5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8及第十電容ClO組成，主要作用為實(shí)現(xiàn)輸出電壓輸出阻抗的調(diào)節(jié)，降低本DC-DC變換電路的輸出阻抗，同時(shí)對輸出電流進(jìn)行放大輸出，給IGBT導(dǎo)通時(shí)提供足夠大的瞬時(shí)導(dǎo)通電流；其中第三三極管Q3的基極連接第一穩(wěn)壓二極管ZDl的陰極，發(fā)射極連接到第五三極管Q5的發(fā)射極，集電極經(jīng)連接第五電阻R5的一端；第五電阻R5的另一端連接第四三極管Q4的發(fā)射極，同時(shí)接至參考電壓VCCA ;第四三極管Q4的基極連接第三三極管Q3的集電極，發(fā)射極接至參考電壓VCCA，集電極連接第五三極管Q5的集電極，同時(shí)接至參考電壓VCCD ;第五三極管Q5的發(fā)射極連接第六電阻R6的一端，基極經(jīng)由第七電阻R7與第六電阻R6的另一端連接，同時(shí)基極經(jīng)由第八電阻R8與自身的集電極連接；第十電容ClO為極性電容，正極接至第四三極管Q4的集電極，同時(shí)接至參考電壓VCCD，負(fù)極連接第二穩(wěn)壓二極管ZD2的陰極，同時(shí)接至參考電壓VCCE ;參考電壓VCXD經(jīng)過限流電路后連接到IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)的其他控制單元。
[0013]所述的限流電路主要包括限流電阻R9，限流電阻R9的一端連接第四三極管Q4的集電極，同時(shí)接至參考電壓VCXD，另一端連接到IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)的其他控制單元，由于IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)的其他控制單元所需的供電電源功率相對較小，因此通過限流電路進(jìn)行輸出電流限制。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):(1)電能傳遞效率高，采用高頻脈沖調(diào)制技術(shù)與高頻脈沖變壓器結(jié)構(gòu)使得電能高頻脈沖化傳遞，可以有效的減小電能在變壓器傳遞過程中的飽和限制，提高傳遞效率，同時(shí)由于電能損耗小，因此緩解了變壓器線圈的發(fā)熱問題，提高可靠性；(2)結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝在PCB印制板上，本發(fā)明采用分立式元件實(shí)現(xiàn)，但元器件數(shù)量少，占用PCB印制板表面積小，易于安裝使用；(3)穩(wěn)定可靠，本發(fā)明電路中使用了電流放大與阻抗調(diào)節(jié)電路來實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)大電流的輸出，同時(shí)加入反饋回路來提高電壓輸出的穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施電路低壓側(cè)各單元的典型波形示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明實(shí)施電路的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0018]結(jié)合圖1和圖2，為了提高本發(fā)明DC-DC變換電路電能的傳輸效率，調(diào)節(jié)非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的振蕩頻率為0.5MHz,電源電壓VCC為15V，輸出電壓VCXD用于在IGBT模塊導(dǎo)通時(shí)提供正向?qū)妷?，參考電壓VCCE接到IGBT模塊的發(fā)射極，用于在IGBT模塊關(guān)斷時(shí)提供反向關(guān)斷電壓，輸出電壓VCCD相對于參考電壓VCCE的值為15V，穩(wěn)壓管ZDl的穩(wěn)壓數(shù)值為10V，穩(wěn)壓管ZD2的穩(wěn)壓數(shù)值為8V,圖1中的UlA為第一施密特反相觸發(fā)器UlA輸出端的波形圖，Vc2為第二電容C2上電壓的波形圖，Vuib為第二施密特反相觸發(fā)器UlB輸出端電壓的波形圖，Vc3為第三電容C3上電壓的波形圖，Vmc為第三施密特反相觸發(fā)器UlC輸出端電壓的波形圖，Vn為高頻脈沖變壓器Tl原邊繞組上電壓的波形圖。
[0019]在時(shí)刻，施密特反相器UlA的輸出端由低電平變?yōu)楦唠娖剑谝欢O管Dl導(dǎo)通，第二二極管D2截止，電流分別通過第一二極管Dl給第二電容C2充電和通過第三電阻R3給第三電容C3充電，由于前者的回路阻抗較小，因此前者的充電速度要快于后者，在圖中的表現(xiàn)為第二電容C2上的電壓Vc2要優(yōu)先達(dá)到第二施密特反相觸發(fā)器UlB的正向跳變閾值Um，在h時(shí)刻，第二施密特反相觸發(fā)器UlB的輸出端電平由高變低，第一場效應(yīng)管Ql由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，在這一過程中，第三電容C3上的電壓Vra上升較慢，未達(dá)到第三施密特反相觸發(fā)器觸發(fā)UlC的正向跳變閾值Uira，第三施密特反相觸發(fā)器UlC輸出端為高電平，第二場效應(yīng)管Q2處于關(guān)斷狀態(tài)。
[0020]在t「t2時(shí)刻，第二電容C2上的電壓\2繼續(xù)上升，最終達(dá)到電壓值VDD，第二施密特反相觸發(fā)器UlB的輸出端仍為低電平，第一場效應(yīng)管Ql保持關(guān)斷狀態(tài)，第三電容C3上的電壓Vc3繼續(xù)上升，在t2時(shí)刻，達(dá)到第三施密特反相觸發(fā)器UlC的正向跳變閾值UiTH，第三施密特反相觸發(fā)器UlC輸出端電平由高變低，第二場效應(yīng)管Q2由關(guān)斷變?yōu)閷?dǎo)通，與此同時(shí)，高頻脈沖變壓器Tl原邊繞組上電平由低變高，LC諧振回路的諧振路線為VCC->Q2->T1->C5->GND，根據(jù)以上分析可知，在第一場效應(yīng)管Ql關(guān)斷的Λ I1=I2-11時(shí)間后，第二場效應(yīng)管Q2才開始導(dǎo)通，中間留了足夠的時(shí)間來使第一場效應(yīng)管Ql充分關(guān)斷，這就防止了因第一場效應(yīng)管Ql和Q2的同時(shí)導(dǎo)通而因起電源VCC與零參考電壓GND之間的短路。
[0021]在t2_t3時(shí)刻，第二電容C2上的電壓Vc2保持電壓值Vdd不變，第二施密特反相觸發(fā)器UlB的輸出端為低電平，第一場效應(yīng)管Ql保持關(guān)斷狀態(tài)，第三電容C3上的電壓Vra保持電壓值Vdd不變，第三施密特反相觸發(fā)器UlC的輸出端為低電平，第二場效應(yīng)管Q2保持導(dǎo)通狀態(tài)，在這一過程中，LC諧振回路由諧振狀態(tài)變?yōu)榉€(wěn)定狀態(tài)，諧振狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間與第五電容C5和高頻脈沖變壓器Tl原邊繞組的感抗有關(guān)，當(dāng)結(jié)束完諧振狀態(tài)后電路進(jìn)入續(xù)流狀態(tài)，續(xù)流路線為:6冊->07->11->05->6冊，在t3時(shí)刻，第一施密特反相器UlA的輸出端由高電平變?yōu)榈碗娖剑谝欢O管Dl截止，第二二極管D2導(dǎo)通，第二電容C2上的電荷開始通過第二電阻R2放電，第三電容C3上的電荷開始通過第二二極管D2放電。
[0022]在t3_t4時(shí)刻，第二電容C2上的電荷繼續(xù)通過第二電阻R2放電，第三電容C3上的電荷繼續(xù)通過第二二極管D2放電，由于前者的回路阻抗要大于后者的回路阻抗，因此前者的放電速度要慢于后者，在圖中表現(xiàn)為第三電容C3上的電壓Vra要優(yōu)先達(dá)到第三施密特反相觸發(fā)器UlC的反相跳變閾值Um，在t4時(shí)刻，第三施密特反相觸發(fā)器UlC的輸出端電平由低變高，第二場效應(yīng)管Q2由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷，在這一過程中，第二電容C2上的電壓\2下降較慢，未達(dá)到第二施密特反相觸發(fā)器UlB的反相跳變閾值UnL，第二施密特反相觸發(fā)器UlB輸出端為低電平，第一場效應(yīng)管Ql處于關(guān)斷狀態(tài)。
[0023]在t4_t5時(shí)刻，第三電容C3上的電壓Ve3繼續(xù)下降，最終達(dá)到零參考電壓值，第三施密特反相觸發(fā)器UlC的輸出端仍為高電平，第二場效應(yīng)管Q2保持關(guān)斷狀態(tài)，第二電容C2上的電壓Vc2繼續(xù)下降，在t5時(shí)刻，達(dá)到第二施密特反相觸發(fā)器UlB的反相跳變閾值Um，第二施密特反相觸發(fā)器UlB輸出端電平由低變高，第一場效應(yīng)管Ql由關(guān)斷變?yōu)閷?dǎo)通，與此同時(shí)，高頻脈沖變壓器Tl原邊繞組上電平由低變高，LC諧振回路的諧振路線為VCC->C4->T1->Q1->GND ;根據(jù)以上分析可知，在第二場效應(yīng)管Q2關(guān)斷的Λ t2=t5_t4時(shí)間后，第一場效應(yīng)管Ql才開始導(dǎo)通，中間留了足夠的時(shí)間來使第二場效應(yīng)管Q2充分關(guān)斷，這就防止了因第一場效應(yīng)管Ql和Q2的同時(shí)導(dǎo)通而因起電源VCC與零參考電壓GND之間的短路。
[0024]在t5_t6時(shí)刻，第二電容C2上的電壓Vc2保持零參考電壓不變，第二施密特反相觸發(fā)器UlB的輸出端為高電平，第一場效應(yīng)管Ql保持導(dǎo)通狀態(tài)，第三電容C3上的電壓Vc3保持零參考電壓不變，第三施密特反相觸發(fā)器UlC的輸出端為高電平，第二場效應(yīng)管Q2保持關(guān)斷狀態(tài)，在這一過程中，LC諧振回路由諧振狀態(tài)變?yōu)榉€(wěn)定狀態(tài)，諧振狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間與第四電容C4和高頻脈沖變壓器Tl原邊繞組的感抗有關(guān)，當(dāng)結(jié)束完諧振狀態(tài)后電路進(jìn)入續(xù)流狀態(tài)，續(xù)流路線為:VCC->C4->Tl->第八二極管D8->VCC，在t6時(shí)刻，施密特反相器UlA的輸出端由低電平變?yōu)楦唠娖?，第一二極管Dl導(dǎo)通，第二二極管D2截止，電流又分別通過第一二極管Dl給第二電容C2充電和通過第三電阻R3給第三電容C3充電，開始一個(gè)新的周期，根據(jù)以上分析可知，在一個(gè)周期內(nèi)高頻脈沖變壓器Tl原邊繞組上出現(xiàn)兩次由低電平到高電平的跳變，因此其頻率為非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的2倍，在本實(shí)例中fT1=4MHz。
[0025]一個(gè)提供工作電壓的電源VCC，本實(shí)例中VCC選取15V。
[0026]—個(gè)非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，由第一施密特反相觸發(fā)器U1A、第一電阻R1、第一電容Cl組成，用于給控制脈沖整形電路提供輸入信號，并給LC諧振電路提供起振脈沖源；其中第一施密特反相觸發(fā)器UlA的輸入端經(jīng)第一電容Cl接至零參考電壓GND，同時(shí)輸入端經(jīng)第一電阻Rl接至自身的輸出端；多諧振蕩器輸出脈沖的周期可表示為:
[0027]
【權(quán)利要求】
1.一種適用于IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)供電的DC-DC變換電路，包括: 一個(gè)提供工作電壓的電源VCC ； 一個(gè)非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，由第一施密特反相觸發(fā)器U1A、第一電阻R1、第一電容Cl組成，用于給控制脈沖整形電路提供輸入信號，并給LC諧振電路提供起振脈沖源；其中第一施密特反相觸發(fā)器UlA的輸入端經(jīng)第一電容Cl接至零參考電壓GND，同時(shí)輸入端經(jīng)第一電阻Rl接至自身的輸出端； 一個(gè)控制脈沖整形電路，由第二電阻R2、第二電容C2、第二施密特反相觸發(fā)器U1B、第三電阻R3、第三電容C3、第三施密特反相觸發(fā)器U1C、第一二極管D1、第二二極管D2組成，其主要用于對非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行整形處理，產(chǎn)生用于控制第一場效應(yīng)管Ql和第二場效應(yīng)管Q2導(dǎo)通和關(guān)斷的脈沖信號；其中其輸入端為第一二極管Dl陽極與第二二極管D2陰極的連接點(diǎn)，該連接點(diǎn)接至第一施密特反相觸發(fā)器UlA的輸出端，同時(shí)該連接點(diǎn)分別連接至第二電阻R2和第三電阻R3的一端；第二電阻R2的另一端接至第一二極管Dl的陰極和第二施密特反相觸發(fā)器UlB的輸入端，同時(shí)經(jīng)第二電容C2接至零參考電壓GND ；第三電阻R3的另一端接至第二二極管D2的陽極和第三施密特反相觸發(fā)器UlC的輸入端，同時(shí)經(jīng)第三電容C3接至零參考電壓GND ； LC諧振電路，主要由第一場效應(yīng)管Q1、第二場效應(yīng)管Q2、高頻脈沖變壓器的原邊、第四電容C4和第五電容C5組成，用于在第一場效應(yīng)管Ql和第二場效應(yīng)管Q2得高速通斷狀態(tài)下，電路產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，將供電電源VCC的能量以高頻PWM波的形式經(jīng)由高頻脈沖變壓器的原邊傳遞到副邊，實(shí)現(xiàn)電能的傳遞；其中第一場效應(yīng)管Ql的柵極連接來自第二施密特反相觸發(fā)器UlB的輸出端，漏極接至零參考電壓GND，源極接至高頻脈沖變壓器原邊Tl的一端；第二場效應(yīng)管Q2的柵極連接來自第三施密特反相觸發(fā)器UlC的輸出端，源極接至工作電源VCC，漏極接至第一 場效應(yīng)管Ql的源極；高頻脈沖變壓器原邊的一端連接第一場效應(yīng)管Ql的源極，另一端分別經(jīng)由第五電容C5接至零參考電壓GND以及第四電容C4接至電源電壓VCC ;其特征在于:還包括第七二極管D7和第八二極管D8，二極管均為快恢復(fù)二極管，第七二極管D7內(nèi)置于第一場效應(yīng)管Q1，第八二極管D8內(nèi)置于第二場效應(yīng)管Q2，主要作用是給LC諧振電路提供續(xù)流回路；一個(gè)高頻脈沖變壓器，用于實(shí)現(xiàn)供電電源VCC能量的傳遞和原、副邊之間的電氣隔離； 高壓側(cè)整流濾波電路，主要包括第三整流二極管D3、第四整流二極管D4、第五整流二極管D5、第六整流二極管D6，第六電容C6，第七電容C7 ;用于實(shí)現(xiàn)對高頻脈沖變壓器Tl副邊中的高頻PWM脈沖波進(jìn)行整流和濾波處理，給后級電路提供電源；其中高頻脈沖變壓器Tl副邊的一端連接第三整流二極管D3的陽極和第五整流二極管D5的陰極，另一端連接第四整流二極管D4的陽極和第六整流二極管D6的陰極；第三整流二極管D3的陰極和第四整流二極管D4的陰極同時(shí)經(jīng)由第六電容C6和第七電容C7接至第五整流二極管D5的陽極和第六整流二極管D6的陽極，其中第六電容C6為極性電容，正極接至參考電壓VCCA，負(fù)極接至參考電壓AGND ； 二級穩(wěn)壓電路，主要由第四電阻R4、第一穩(wěn)壓二極管ZD1、第二穩(wěn)壓二極管ZD2，第八電容CS和第九電容C9組成，作用為實(shí)現(xiàn)兩級穩(wěn)壓，給IGBT驅(qū)動模塊提供兩個(gè)電壓基準(zhǔn)單元；其中第四電阻R4的一端接至參考電壓VCCA，另一端連接第一穩(wěn)壓二極管ZDl的陰極；第二穩(wěn)壓二極管ZD2的陰極連接第一穩(wěn)壓二極管ZDl的陽極，同時(shí)經(jīng)由第八電容CS和第九電容C9接至自身的陽極，同時(shí)接至參考電壓AGND，其中第九電容C9為極性電容，正極接至參考電壓VCCE，負(fù)極接至參考電壓AGND ;參考電壓VCCE與第六電容C6正極、第七電容C7的一端相連，參考電壓AGND與第六電容C6的負(fù)極、第七電容C7的另一端相連； 輸出電壓阻抗調(diào)節(jié)與電流放大電路，主要由第五電阻R5、第三三極管Q3、第四三極管Q4、第五三極管Q5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8及第十電容ClO組成，主要作用為實(shí)現(xiàn)輸出電壓輸出阻抗的調(diào)節(jié)，降低本DC-DC變換電路的輸出阻抗，同時(shí)對輸出電流進(jìn)行放大輸出，給IGBT導(dǎo)通時(shí)提供足夠大的瞬時(shí)導(dǎo)通電流；其中第三三極管Q3的基極連接第一穩(wěn)壓二極管ZDl的陰極，發(fā)射極連接到第五三極管Q5的發(fā)射極，集電極經(jīng)連接第五電阻R5的一端；第五電阻R5的另一端連接第四三極管Q4的發(fā)射極，同時(shí)接至參考電壓VCCA ;第四三極管Q4的基極連接第三三極管Q3的集電極，發(fā)射極接至參考電壓VCCA，集電極連接第五三極管Q5的集電極，同時(shí)接至參考電壓VCCD ;第五三極管Q5的發(fā)射極連接第六電阻R6的一端，基極經(jīng)由第七電阻R7與第六電阻R6的另一端連接，同時(shí)基極經(jīng)由第八電阻R8與自身的集電極連接；第十電容ClO為極性電容，正極接至第四三極管Q4的集電極，同時(shí)接至參考電壓VCCD，負(fù)極連接第二穩(wěn)壓二極管ZD2的陰極，同時(shí)接至參考電壓VCCE ;參考電壓VCXD經(jīng)過限流電路后連接到IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)的其他控制單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)供電的DC-DC變換電路，其特征在于:所述的限流電路主要包括限流電阻R9，限流電阻R9的一端連接第四三極管Q4的集電極，同時(shí)接至參考電壓VCXD，另一端連接到IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)的其他控制單元，由于IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)的 其他控制單元所需的供電電源功率相對較小，因此通過限流電路進(jìn)行輸出電流限制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)供電的DC-DC變換電路，其特征在于:電路的電流走向如下:工作電源的電流在第一場效應(yīng)管Ql和第二場效應(yīng)管Q2的交替導(dǎo)通和關(guān)斷下被調(diào)制成高頻脈沖，高頻脈沖被高頻脈沖變壓器耦合到副邊，在經(jīng)過高壓側(cè)整流濾波電路的處理下成為直流電流，高電位對應(yīng)參考電壓VCCA，低電位對應(yīng)參考電壓AGND，此直流電流經(jīng)過二級穩(wěn)壓電路后，產(chǎn)生兩個(gè)參考電位，分別為參考電壓VCCF和參考電壓VCCE，其中參考電壓VCCF是為了給后面輸出電壓阻抗調(diào)節(jié)和電流放大電路提供合適靜態(tài)工作點(diǎn)，參考電壓VCCE則是給IGBT模塊提供關(guān)斷時(shí)所需的負(fù)的柵極-發(fā)射極電壓，參考電壓在經(jīng)過輸出電壓阻抗調(diào)節(jié)和電流放大電路后輸出輸出阻抗小、瞬時(shí)電流大、帶反饋穩(wěn)壓的參考電壓VCCD，同時(shí)經(jīng)過限流電阻R9后產(chǎn)生的參考電壓VCCP給IGBT驅(qū)動模塊高壓側(cè)的其他控制單元。
【文檔編號】H02M3/335GK103762851SQ201410031252
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】劉超, 宋鑫, 竇新民, 史超, 王心怡, 郭旭東, 顧歡, 宋中倉 申請人:江蘇杰瑞科技集團(tuán)有限責(zé)任公司