基于脈沖邊緣檢測(cè)的高壓高頻電子開(kāi)關(guān)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種基于脈沖邊緣檢測(cè)的高壓高頻電子開(kāi)關(guān)，包括：方波發(fā)生器、推挽電路、微分電路、變壓器、至少2個(gè)模擬比較單元、至少2個(gè)RS觸發(fā)器和至少2個(gè)功率單元；微分電路的輸出端連接到變壓器初級(jí)側(cè)的初級(jí)線圈，每個(gè)所述次級(jí)線圈均依次連接有所述模擬比較單元、RS觸發(fā)器，此RS觸發(fā)器的輸出端連接到所述功率單元；模擬比較單元包括并聯(lián)連接的第一模擬比較器、第二模擬比較器，所述RS觸發(fā)器和功率單元之間設(shè)置有推挽放大電路，每個(gè)模擬比較單元內(nèi)第一模擬比較器、第二模擬比較器各自的反相輸入端作為相應(yīng)的參考地電位端。本實(shí)用新型無(wú)需傳遞功率信號(hào)，大大降低了耦合變壓器的體積，突破了電子開(kāi)關(guān)的任意脈寬技術(shù)，可滿(mǎn)足電力變化和脈沖功率絕大多數(shù)應(yīng)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于脈沖邊緣檢測(cè)的高壓高頻電子開(kāi)關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于電力電子器件應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于脈沖邊緣檢測(cè)的尚壓尚頻電子開(kāi)關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]電子開(kāi)關(guān)是指利用電子電路以及電力電子器件實(shí)現(xiàn)電路通斷的運(yùn)行單元?，F(xiàn)有電子開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)功率脈沖是通過(guò)變壓器耦合。為了適應(yīng)任意脈寬驅(qū)動(dòng)要求，耦合變壓器的體積必須按照最大脈沖寬度和驅(qū)動(dòng)電壓之積設(shè)計(jì)。由于耦合磁環(huán)體積較大，造成了驅(qū)動(dòng)電路板的體積和重量很大，甚至影響驅(qū)動(dòng)電路上升沿特性。其次，現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)電路推動(dòng)級(jí)多采用三極管互補(bǔ)推挽電路形式，這種電路的缺點(diǎn)是三極管基極損耗大，電源利用效率低。再次，現(xiàn)有電子開(kāi)關(guān)對(duì)利用器件自身的寄生二極管構(gòu)成反向電流通路，由于寄生二極管開(kāi)關(guān)速率較低，它適合于IMHz左右工作頻率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型目的是提供一種基于脈沖邊緣檢測(cè)的尚壓尚頻電子開(kāi)關(guān)，該尚壓尚頻電子開(kāi)關(guān)無(wú)需傳遞功率信號(hào)，大大降低了耦合變壓器的體積，突破了電子開(kāi)關(guān)的任意脈寬技術(shù)，可滿(mǎn)足電力變化和脈沖功率絕大多數(shù)應(yīng)用。
[0004]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種基于脈沖邊緣檢測(cè)的高壓高頻電子開(kāi)關(guān)，包括:方波發(fā)生器、推挽電路、微分電路、變壓器、至少2個(gè)模擬比較單元、至少2個(gè)RS觸發(fā)器和至少2個(gè)功率單元，所述方波發(fā)生器與推挽電路之間設(shè)置有一非門(mén)，所述推挽電路的輸出端連接到微分電路的輸入端，所述變壓器次級(jí)側(cè)具有至少2個(gè)次級(jí)線圈，所述次級(jí)線圈與模擬比較單元、RS觸發(fā)器和功率單元依次串聯(lián)且各自數(shù)目相同；
[0005]所述微分電路的輸出端連接到變壓器初級(jí)側(cè)的初級(jí)線圈，每個(gè)所述次級(jí)線圈均依次連接有所述模擬比較單元、RS觸發(fā)器，此RS觸發(fā)器的輸出端連接到所述功率單元；
[0006]所述模擬比較單元包括并聯(lián)連接的第一模擬比較器、第二模擬比較器，此第一模擬比較器的同相輸入端與次級(jí)線圈的高電位輸出端連接，此第一模擬比較器的反相輸入端與次級(jí)線圈的低電位輸出端連接，此第二模擬比較器的反相輸入端與次級(jí)線圈的高電位輸出端連接，此第二模擬比較器的同相輸入端與次級(jí)線圈的低電位輸出端連接；
[0007]所述RS觸發(fā)器和功率單元之間設(shè)置有推挽放大電路，每個(gè)模擬比較單元內(nèi)第一模擬比較器、第二模擬比較器各自的反相輸入端作為相應(yīng)的參考地電位端，該參考地電位端作為功率單元、推挽放大電路的接地端。
[0008]上述技術(shù)方案中進(jìn)一步改進(jìn)方案如下:
[0009]1.上述方案中，所述推挽放大電路包括第一功率MOS管、第二功率MOS管和第三功率MOS管，第二功率MOS管與第三功率MOS管并聯(lián)，第一功率MOS管與第二功率MOS管和第三功率MOS管串聯(lián)。
[0010]2.上述方案中，所述微分電路包括電容和Rl電阻，此電容與變壓器的初級(jí)線圈串聯(lián)，所述Rl電阻與初級(jí)線圈并聯(lián)。
[0011 ]由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
[0012]本實(shí)用新型基于脈沖邊緣檢測(cè)的高壓高頻電子開(kāi)關(guān)，其采用了脈沖邊緣檢測(cè)先形成窄脈沖信號(hào)，在形成窄脈沖方波信號(hào)，再RS觸發(fā)器還原形成浮動(dòng)地電位解調(diào)方波信號(hào)，該浮動(dòng)地電位解調(diào)方波信號(hào)經(jīng)過(guò)推挽放大電路8放大至O?20V用以驅(qū)動(dòng)功率單元7，驅(qū)動(dòng)電路只需傳遞脈沖電壓的上升沿和下降沿信息即可，無(wú)需傳遞功率信號(hào)，大大降低了耦合變壓器的體積，突破了電子開(kāi)關(guān)的任意脈寬技術(shù)，可滿(mǎn)足電力變化和脈沖功率絕大多數(shù)應(yīng)用;其次，其柵極浮動(dòng)電源設(shè)計(jì)技術(shù)極大地方便了高壓串聯(lián)電子開(kāi)關(guān)應(yīng)用，與自舉式驅(qū)動(dòng)電路相比，這種驅(qū)動(dòng)電路可滿(mǎn)足任意電壓等級(jí)(任意串聯(lián)數(shù))電子開(kāi)關(guān)應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0013]附圖1為本實(shí)用新型高壓高頻電子開(kāi)關(guān)局部結(jié)構(gòu)示意圖一；
[0014]附圖2為附圖1的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]附圖3為本實(shí)用新型高壓高頻電子開(kāi)關(guān)局部結(jié)構(gòu)示意圖二。
[0016]以上附圖中:1、方波發(fā)生器；2、推挽電路；3、微分電路;4、變壓器;5、模擬比較單元;51、第一模擬比較器;52、第二模擬比較器;6、RS觸發(fā)器;7、功率單元;8、推挽放大電路；81、第一功率MOS管;82、第二功率MOS管;83、第三功率MOS管。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:
[0018]實(shí)施例1:一種基于脈沖邊緣檢測(cè)的高壓高頻電子開(kāi)關(guān)，如附圖1?3所示，包括:方波發(fā)生器1、推挽電路2、微分電路3、變壓器4、至少2個(gè)模擬比較單元5、至少2個(gè)RS觸發(fā)器6和至少2個(gè)功率單元7，所述方波發(fā)生器I與推挽電路2之間設(shè)置有一非門(mén)，所述推挽電路2的輸出端連接到微分電路3的輸入端，所述變壓器4次級(jí)側(cè)具有至少2個(gè)次級(jí)線圈，所述次級(jí)線圈與模擬比較單元5、RS觸發(fā)器6和功率單元7依次串聯(lián)且各自數(shù)目相同；
[0019]所述微分電路3的輸出端連接到變壓器初級(jí)側(cè)的初級(jí)線圈，每個(gè)所述次級(jí)線圈均依次連接有所述模擬比較單元5、RS觸發(fā)器6，此RS觸發(fā)器6的輸出端連接到所述功率單元7;
[0020]所述模擬比較單元5包括并聯(lián)連接的第一模擬比較器51、第二模擬比較器52，此第一模擬比較器51的同相輸入端與次級(jí)線圈的高電位輸出端連接，此第一模擬比較器51的反相輸入端與次級(jí)線圈的低電位輸出端連接，此第二模擬比較器52的反相輸入端與次級(jí)線圈的高電位輸出端連接，此第二模擬比較器52的同相輸入端與次級(jí)線圈的低電位輸出端連接；
[0021]所述RS觸發(fā)器6和功率單元7之間設(shè)置有推挽放大電路8，每個(gè)模擬比較單元5內(nèi)第一模擬比較器51、第二模擬比較器52各自的反相輸入端作為相應(yīng)的參考地電位端，該參考地電位端作為功率單元7、推挽放大電路8的接地端。
[0022]上述推挽放大電路8包括第一功率MOS管81、第二功率MOS管82和第三功率MOS管83，第二功率MOS管82與第三功率MOS管83并聯(lián)，第一功率MOS管81與第二功率MOS管82和第三功率MOS管83串聯(lián)。
[0023]上述微分電路3包括電容Cl和Rl電阻，此電容Cl與變壓器4的初級(jí)線圈串聯(lián)，所述Rl電阻與初級(jí)線圈并聯(lián)。
[0024]實(shí)施例2: 一種基于脈沖邊緣檢測(cè)的高壓高頻電子開(kāi)關(guān)，如附圖1?3所示，包括:方波發(fā)生器1、推挽電路2、微分電路3、變壓器4、至少2個(gè)模擬比較單元5、至少2個(gè)RS觸發(fā)器6和至少2個(gè)功率單元7，所述方波發(fā)生器I與推挽電路2之間設(shè)置有一非門(mén)，所述推挽電路2的輸出端連接到微分電路3的輸入端，所述變壓器4次級(jí)側(cè)具有至少2個(gè)次級(jí)線圈，所述次級(jí)線圈與模擬比較單元5、RS觸發(fā)器6和功率單元7依次串聯(lián)且各自數(shù)目相同；
[0025]所述微分電路3的輸出端連接到變壓器初級(jí)側(cè)的初級(jí)線圈，每個(gè)所述次級(jí)線圈均依次連接有所述模擬比較單元5、RS觸發(fā)器6，此RS觸發(fā)器6的輸出端連接到所述功率單元7;
[0026]所述模擬比較單元5包括并聯(lián)連接的第一模擬比較器51、第二模擬比較器52，此第一模擬比較器51的同相輸入端與次級(jí)線圈的高電位輸出端連接，此第一模擬比較器51的反相輸入端與次級(jí)線圈的低電位輸出端連接，此第二模擬比較器52的反相輸入端與次級(jí)線圈的高電位輸出端連接，此第二模擬比較器52的同相輸入端與次級(jí)線圈的低電位輸出端連接；
[0027]所述RS觸發(fā)器6和功率單元7之間設(shè)置有推挽放大電路8，每個(gè)模擬比較單元5內(nèi)第一模擬比較器51、第二模擬比較器52各自的反相輸入端作為相應(yīng)的參考地電位端，該參考地電位端作為功率單元7、推挽放大電路8的接地端。
[0028]上述推挽放大電路8包括第一功率MOS管81、第二功率MOS管82和第三功率MOS管83，第二功率MOS管82與第三功率MOS管83并聯(lián)，第一功率MOS管81與第二功率MOS管82和第三功率MOS管83串聯(lián)。
[0029]上述微分電路3包括電容Cl和Rl電阻，此電容Cl與變壓器4的初級(jí)線圈串聯(lián)，所述Rl電阻與初級(jí)線圈并聯(lián)。
[0030]本實(shí)用新型高壓高頻電子開(kāi)關(guān)工作過(guò)程如下:首先，方波發(fā)生器I產(chǎn)生TTL方波信號(hào)經(jīng)由微分電路3變換成只攜帶上升前沿和下降后沿的窄脈沖信號(hào);然后，通過(guò)變壓器4耦合，在變壓器4次級(jí)側(cè)的至少2個(gè)次級(jí)線圈形成至少2個(gè)不同參考地電位的處理后窄脈沖信號(hào)，處理后窄脈沖信號(hào)再經(jīng)過(guò)
[0031]模擬比較單元5形成窄脈沖方波信號(hào)，第一模擬比較器51的同相輸入端與次級(jí)線圈的高電位輸出端連接，此第一模擬比較器51的反相輸入端與次級(jí)線圈的低電位輸出端連接，將處理后窄脈沖信號(hào)中正窄脈沖轉(zhuǎn)為為正窄脈沖方波，此第二模擬比較器52的反相輸入端與次級(jí)線圈的高電位輸出端連接，此第二模擬比較器52的同相輸入端與次級(jí)線圈的低電位輸出端連接，將處理后窄脈沖信號(hào)中負(fù)窄脈沖轉(zhuǎn)為為負(fù)窄脈沖方波轉(zhuǎn)為為正窄脈沖方波；
[0032]所述窄脈沖方波信號(hào)通過(guò)RS觸發(fā)器6形成解調(diào)后的浮動(dòng)地電位解調(diào)方波信號(hào)，該浮動(dòng)地電位解調(diào)方波信號(hào)經(jīng)過(guò)推挽放大電路8放大至O?20V用以驅(qū)動(dòng)功率單元7，供電電源的GND電位嵌位在功率MOSFET源極電位上，極大地方便了高壓串聯(lián)電子開(kāi)關(guān)應(yīng)用。
[0033]采用上述基于脈沖邊緣檢測(cè)的高壓高頻電子開(kāi)關(guān)時(shí)，其采用了脈沖邊緣檢測(cè)先形成窄脈沖信號(hào)，在形成窄脈沖方波信號(hào)，再RS觸發(fā)器還原形成浮動(dòng)地電位解調(diào)方波信號(hào)，該浮動(dòng)地電位解調(diào)方波信號(hào)經(jīng)過(guò)推挽放大電路8放大至O?20V用以驅(qū)動(dòng)功率單元7，驅(qū)動(dòng)電路只需傳遞脈沖電壓的上升沿和下降沿信息即可，無(wú)需傳遞功率信號(hào)，大大降低了耦合變壓器的體積，突破了電子開(kāi)關(guān)的任意脈寬技術(shù)，可滿(mǎn)足電力變化和脈沖功率絕大多數(shù)應(yīng)用;其次，其柵極浮動(dòng)電源設(shè)計(jì)技術(shù)極大地方便了高壓串聯(lián)電子開(kāi)關(guān)應(yīng)用，與自舉式驅(qū)動(dòng)電路相比，這種驅(qū)動(dòng)電路可滿(mǎn)足任意電壓等級(jí)(任意串聯(lián)數(shù))電子開(kāi)關(guān)應(yīng)用。
[0034]上述實(shí)施例只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于脈沖邊緣檢測(cè)的高壓高頻電子開(kāi)關(guān)，其特征在于:包括:方波發(fā)生器(I)、推挽電路(2)、微分電路(3)、變壓器(4)、至少2個(gè)模擬比較單元(5)、至少2個(gè)RS觸發(fā)器(6)和至少2個(gè)功率單元(7)，所述方波發(fā)生器(I)與推挽電路(2)之間設(shè)置有一非門(mén)，所述推挽電路(2)的輸出端連接到微分電路(3)的輸入端，所述變壓器(4)次級(jí)側(cè)具有至少2個(gè)次級(jí)線圈，所述次級(jí)線圈與模擬比較單元(5)、RS觸發(fā)器(6)和功率單元(7)依次串聯(lián)且各自數(shù)目相同； 所述微分電路(3)的輸出端連接到變壓器初級(jí)側(cè)的初級(jí)線圈，每個(gè)所述次級(jí)線圈均依次連接有所述模擬比較單元(5)、RS觸發(fā)器(6)，此RS觸發(fā)器(6)的輸出端連接到所述功率單元(7); 所述模擬比較單元(5)包括并聯(lián)連接的第一模擬比較器(51)、第二模擬比較器(52)，此第一模擬比較器(51)的同相輸入端與次級(jí)線圈的高電位輸出端連接，此第一模擬比較器(51)的反相輸入端與次級(jí)線圈的低電位輸出端連接，此第二模擬比較器(52)的反相輸入端與次級(jí)線圈的高電位輸出端連接，此第二模擬比較器(52)的同相輸入端與次級(jí)線圈的低電位輸出端連接； 所述RS觸發(fā)器(6)和功率單元(7)之間設(shè)置有推挽放大電路(8)，每個(gè)模擬比較單元(5)內(nèi)第一模擬比較器(51)、第二模擬比較器(52)各自的反相輸入端作為相應(yīng)的參考地電位端，該參考地電位端作為功率單元(7 )、推挽放大電路(8 )的接地端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓高頻電子開(kāi)關(guān)，其特征在于:所述推挽放大電路(8)包括第一功率MOS管(81)、第二功率MOS管(82)和第三功率MOS管(83)，第二功率MOS管(82)與第三功率MOS管(83)并聯(lián)，第一功率MOS管(81)與第二功率MOS管(82)和第三功率MOS管(83)串聯(lián)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓高頻電子開(kāi)關(guān)，其特征在于:所述微分電路(3)包括電容(Cl)和Rl電阻，此電容(Cl)與變壓器(4)的初級(jí)線圈串聯(lián)，所述Rl電阻與初級(jí)線圈并聯(lián)。
【文檔編號(hào)】H03K17/723GK205596090SQ201620380246
【公開(kāi)日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】陳鵬, 于輝, 黃學(xué)軍
【申請(qǐng)人】蘇州泰思特電子科技有限公司