[發明專利]一種與開關頻率無關的調制型變壓器隔離驅動電路

有效

• 申請號: 202011642195.1
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112769337B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 何少佳;趙錦波;舒欣;龍根;李進
• 申請（專利權）人: 武漢船舶通信研究所（中國船舶重工集團公司第七二二研究所）
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 王聰聰

本發明公開了一種與開關頻率無關的調制型隔離驅動電路，包括隔離驅動變壓器、調制模塊和解調模塊；調制模塊包括：高頻信號發生單元，用于產生基波信號，對隔離驅動變壓器進行磁復位；脈沖信號發生單元，用于產生第一PWM脈沖信號，基波信號的頻率大于該第一PWM脈沖信號的開關頻率；利用基波信號對第一PWM脈沖信號進行高頻調制，生成開關頻率與第一PWM脈沖信號相等的調制信號，并將調制信號輸送給隔離驅動變壓器的初級線圈；解調模塊用于將隔離驅動變壓器的次級線圈輸出的調制信號轉換為與第一PWM脈沖信號頻率相等的占空比之和為1的信號。本發明解決了普通隔離變壓器無法工作在開關頻率低的情況，同時可以大大減小開關器件體積。電路簡單實用、便于推廣應用。

技術領域

本發明屬于電氣裝備技術領域，更具體地，涉及一種與開關頻率無關的調制型變壓器隔離驅動電路。

背景技術

現階段的變壓器隔離驅動類型有多種，比較典型的是單電容變壓器隔離驅動，其優勢在于電路簡單且不需要單獨的輔助電源供電，不會引入額外的寄生干擾，但是其缺點也很明顯，由于需要使用開關頻率進行磁復位，因此僅僅適用于較高頻率的場合；當開關頻率較低時，低開關頻率無法支撐變壓器的磁復位，必須要使用體積更大的磁件，這就限制了其應用場景。

海底觀測網作為一種特殊的應用場景，一般采用高壓恒流供電方式，對驅動電路提出了更高的要求。在恒流轉恒壓的兩級工作模式中，由于恒流源的特殊性，根據負載大小，輸入電壓會有很寬范圍的變化，最高可達幾十kv，高電壓使得驅動電路額外的輔助電源設計變得非常困難；在某些情況下，開關器件的工作頻率較低，但是由于空間限制，磁性器件的體積又不能太大，普通的變壓器隔離驅動就難以滿足要求。

發明內容

針對現有技術的至少一個缺陷或改進需求，本發明提供了一種與開關頻率無關的調制型變壓器隔離驅動電路，其目的在于解決變壓器隔離驅動電路中占空比變化范圍過大，變壓器無法進行磁復位，導致磁件體積過大的問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種調制型變壓器隔離驅動電路，包括：

隔離驅動變壓器與所述隔離驅動變壓器的初級線圈相連的調制模塊以及與所述隔離驅動變壓器的次級線圈相連的解調模塊；其中，所述調制模塊包括：

高頻信號發生單元，用于產生基波信號，對所述隔離驅動變壓器進行磁復位；

脈沖信號發生單元，用于產生第一PWM脈沖信號，所述基波信號的頻率大于所述第一PWM脈沖信號的開關頻率；所述脈沖信號發生單元利用基波信號對所述第一PWM脈沖信號進行高頻調制，生成開關頻率與所述第一PWM脈沖信號相等的調制信號，并將所述調制信號輸送給所述隔離驅動變壓器的初級線圈；

所述解調模塊用于將所述隔離驅動變壓器的次級線圈輸出的所述調制信號轉換為所述第一PWM脈沖信號的反相信號。

優選的，所述脈沖信號發生單元包括第一控制電路和第一電子開關；

所述第一控制電路用于生成第一PWM脈沖信號，以控制所述第一電子開關的導通或截止；

所述第一電子開關的第一端連接所述第一控制電路的輸出端以接收所述第一PWM脈沖信號，第二端、第三端連接所述高頻信號發生單元的輸出端，并與所述隔離驅動變壓器的初級線圈形成串聯回路；

當所述第一控制電路輸出的第一PWM脈沖信號為高電平時，所述第一電子開關處于導通狀態，所述隔離驅動變壓器的初級線圈被短路，次級線圈輸出低電平的調制信號；

當所述第一控制電路輸出的第一PWM脈沖信號為低電平時，所述第一電子開關處于截止狀態，高頻信號發生單元產生的基波信號被傳遞給所述隔離驅動變壓器的初級線圈，次級線圈輸出高電平的調制信號。