[發明專利]基于紅外隔離通信的開關式功率變換模塊的驅動電路

在審

• 申請號: 201510765115.4
• 申請日: 2015-11-11
• 公開（公告）號: CN105245090A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 楊奕;李山;楊長才;張柏年;廖鳴宇;晁陽;龍楊;萬春梅
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 劉念芝

技術領域

本發明涉及采用開關方式的功率變換領域，特別涉及一種用于驅動開關器件的基于紅外通信的隔離驅動電路。

背景技術

21世紀是信息化的時代，信息化的快速發展使得人們對于電子設備、產品的依賴性越來越大，而這些電力電子設備、產品都離不開采用開關方式的功率變換模塊，如開關電源、逆變器、變頻器、D類功放等。采用開關方式的功率變換模塊是指利用現代電力電子技術，通過控制開關管開通和關斷的時間比率，輸出所需電壓或者電流的一種模塊。采用開關方式的功率變換模塊的核心部分—驅動電路直接影響到功率變換的性能，因此它的驅動電路具有很大研究價值。

例如，采用開關方式的功率變換模塊中的DC-DC開關電源，以小型、輕量和高效率的特點被廣泛應用于以電子計算機為主導的各種終端設備、通信設備等幾乎所有的電子設備，是當今電子信息產業飛速發展不可缺少的一種電源方式。但主流采用的還是頻率為300-500kHz,用MOSFET制成的開關電源，其頻率有待進一步提高。

電力電子器件開關頻率的高頻化是功率變換技術發展的創新技術，高頻化帶來的效益是使功率變換裝置空前地小型化，并使功率變換進入更廣泛的領域，特別是在高新技術領域的應用，推動了高新技術產品的小型化、輕便化，另外電力電子技術的發展與應用在節約資源及保護環境方面都具有深遠的意義。開關式功率變換技術正在蓬勃的發展起來，開關式功率變換模塊中驅動電路的作用是將控制電路的驅動脈沖放大到足夠激勵開關管，它的優劣對整個產品的優劣幾乎起決定性要素。

提高開關頻率，同時會對前級控制信號（如PWM信號）產生電路帶來較高的電磁干擾。同時，對于開關器件來講，控制信號驅動開關器件開啟或者關斷的條件是必須滿足控制級與輸出級之間的電壓差（如MOS管中的VGS）的值必須滿足器件手冊規定之參數。這就導致目前主流的驅動電路無法適用于較高頻率和高電壓型的功率變換模塊。

現有的驅動電路主要包括：1、浮動電源柵極驅動器:使用隔離光耦，再使用一個獨立電源應用浮地技術將地浮動起來，以控制開關器件。采用浮地驅動時，獨立電源的成本高；光耦合器相對昂貴，而且帶寬有限。2、變壓器耦合式驅動器:使用變壓器耦合產生高于電源電壓的驅動電壓來驅動開關器件。采用變壓器耦合式驅動在不確定的周期內充分控制柵極；但在某種程度上，限制了開關性能。3、直接驅動方式，無需獨立電源，采用專用驅動芯片進行驅動，但是專用驅動芯片極其容易被損壞，若損壞之后，更換成本較高同時無獨立電源芯片的電壓等級也較低。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：提供了一種能夠提高開關器件驅動信號的工作頻率，提高采用開關方式的功率變換模塊的安全性及降低成本的基于紅外通信的隔離驅動電路，本基于紅外隔離通信的開關式功率變換模塊的驅動電路的電路結構簡單、制造成本低廉，穩定性較高。

為解決上述技術問題，本發明采取的一個技術方案是：提供一種基于紅外隔離通信的開關式功率變換模塊的驅動電路，包括：信號發送模塊，用于將驅動信號采用紅外通信的方式發送至信號接收驅動模塊；所述信號發送模塊包括三極管Q1、紅外發光二極管D1、電阻R1以及電阻R2，所述三極管Q1的基極通過所述電阻R2連接驅動控制器的驅動信號輸出端，所述三極管Q1的發射極接地，所述三極管Q1的集電極與所述紅外發光二極管D1的陰極連接，所述紅外發光二極管D1的陽極通過所述電阻R1接5V電源；

所述信號接收驅動模塊，用于采用紅外通信的方式接收所述驅動信號，并根據接收到的驅動信號驅動電壓轉換模塊進行工作；其中，所述信號接收驅動模塊包括：信號接收子模塊，用于采用紅外通信的方式接收所述驅動信號；所述驅動子模塊，用于將驅動信號輸出至電壓轉換模塊以驅動所述電壓轉換模塊進行工作；以及電源子模塊，用于將開關電路的電源接入所述驅動模塊，以為所述信號接收子模塊以及驅動子模塊供電；

所述電壓轉換模塊，用于根據所述信號接收驅動模塊發送的驅動信號進行電壓轉換，并輸出轉換后的電壓。

進一步的，所述信號發送模塊還包括一電容C1,所述5V電源通過所述電容C1接地。

進一步的，所述信號發送模塊還包括一電容C2，所述電容C2與所述電容C1并聯連接。