[發明專利]一種用于有源開關器件的正負電源產生電路及方法

在審

• 申請號: 201710352706.8
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107204708A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 曹曉生;馮歡;廖榮輝;胡荏;丁磊
• 申請（專利權）人: 深圳市禾望電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M3/337
• 分類號: H02M3/337
• 代理公司: 深圳市深軟翰琪知識產權代理有限公司44380
• 代理人: 吳雅麗

技術領域

本發明涉及有源開關器件技術領域，具體是一種用于有源開關器件的正負電源產生電路及方法。

背景技術

正負電源電路一般應用于IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管，）等有源開關器件的隔離驅動電源。

現有的正負電源電路的設計方案如圖1所示，由于正電源VH和負電源VL一般給隔離驅動光耦副邊供電，受限于光耦的電源供電電壓限制（如VH-VL<30V）及驅動正電源的要求（如VH>15V），一般要求VH和VL為不對稱電壓（如VH=18V，VL=-10V）。而由于其采用固有的開關電源芯片，其只能發出占空比一致的PWM1和PWM2，這樣從原理上就要求變壓器的原邊匝數N1=N2，從而副邊只能通過全波整流產生一個電壓，此時為了產生負電壓，只能通過穩壓管等額外的穩壓電路方式產生負電源VL，穩壓電路會帶來額外的損耗、且會增加成本和PCB空間等。

例如一篇申請號為201610291595.X發明專利，公開了一種用于IGBT驅動裝置的推 挽式隔離電源及方法，其推挽式隔離電源由自激推挽電路通過推挽變壓器與整流輸出電路相 連構成，其中，參見其附圖，當自激振蕩推挽式IGBT驅動電源輸入有電壓時，電流通過 R1、Nf1、Nf2繞組為三極管Q1、Q2提供開通條件，當推挽式的一個三極管先導通時，將 會在其相連的原邊繞組Np1或者Np2上產生方向與輸入電壓相反的感應電壓，從而在與其 驅動引腳相連的繞組上產生一個更利于導通的電壓，產生正反饋，實現該三極管的飽和導通， 同時在另一個三極管上產生一個加速其關斷的電壓，實現該三極管關斷。該發明中，其整流 輸出電路采用二極管整流、電容串聯分壓和穩壓管鉗位的方式輸出，也就是說其輸出的電壓 需要額外的穩壓電路來穩壓，增加了額外的損耗和成本。

另外一篇申請號為201510873552.8的發明專利，公開了一種不受原邊占空比大小的影響且驅動能力強的新型隔離驅動電路，該發明中，其去掉原邊激磁電路中的隔直電容，該電容只參與構成原邊去磁電路；原邊激磁電路由原邊 PWM控制信號、原邊電壓源、隔離變壓器原邊繞組、原邊開關管構成；當原邊PWM控制信號為高電平時，驅動原邊開關管導通，開關管導通電壓幅值忽略不計，原邊電壓源兩端的電壓直接加在隔離變壓器原邊繞組兩端，通過變壓器耦合至副邊整流電路，經副邊整流電路整流后輸出為副邊驅動信號，當隔離變壓器原、副邊匝比為1時，該驅動信號的高電平幅值等于原邊電壓源兩端的電壓幅值，與原邊PWM信號的占空比大小無關。該發明中，其只能輸出一路電源，而其他的現有專利采用一個獨立變壓器只能輸出兩路對稱的電源，需要采用外部電路再轉成不對稱電源。

發明內容

因此，針對上述的問題，本發明提出一種用于隔離驅動電源的正負電源產生電路及方法，通過“可編程控制器”和“根據電壓需求設計的變壓器”相結合的設計思路，達到在副邊同一個繞組上生成電壓不一致的輸出電壓VH和VL的目的，從而進一步達到去除穩壓電路、簡化電路、以及降低成本和PCB空間的目的。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是，一種用于隔離驅動電源的正負電源產生電路，包括控制器、原邊推挽電路和副邊半波整流電路；

所述控制器用于產生不同占空比的兩路PWM脈沖信號；

所述原邊推挽電路包括隔離驅動變壓器，以及用于連接隔離驅動變壓器和控制器的開關器件；其中，隔離驅動變壓器包括具有不同匝數的第一原邊繞組和第二原邊繞組、以及一副邊繞組；第一原邊繞組的繞組抽頭和第二原邊繞組的繞組抽頭均連接至輸入電源，第一原邊繞組、第二原邊繞組通過開關器件與原邊地連接；副邊繞組與所述副邊半波整流電路連接；

控制器通過輸出兩路PWM脈沖信號控制開關器件導通，使得輸入電源加載到第一原邊繞組或者第二原邊繞組，進而使得副邊繞組的感應電壓經過副邊半波整流電路整流后，輸出不對稱的正電壓或者負電壓。

進一步的，所述開關器件包括兩個參數相同的晶體管，將兩個晶體管分別記為第一晶體管和第二晶體管；第一晶體管連接控制器和隔離驅動變壓器的第一原邊繞組，第二晶體管連接控制器和隔離驅動變壓器的第二原邊繞組；第一晶體管的其中一極（例如晶體管是三極管，則三極管具有發射極、集電極和基極；例如晶體管是MOS管，則MOS管具有源極、柵極和漏極）和第二晶體管的其中一極均接于原邊地。