一种半桥电路制造技术

本发明专利技术公开了一种可抑制功率管直通的半桥电路，其具有两个可交替导通的功率管，外部DC直流源中的直流电压在所述两功率管的交替导通下通过其中的电压变压器进行高频隔离转换并输出，变压器具有匝数相等、同名端相反、电感值不同且用于交替向次边传递电压实现输入输出转换的两个原边绕组，通过获得该两原边绕组同名端的电压信号差值大小的变化，即可实现对两功率管的同时导通的检测，从而可据此产生相应控制信号以关断相应功率管的驱动信号，实现短路预防并稳定输出。本发明专利技术的半桥电路可以避免出现两个功率管Q1和Q2同时导通产生大的短路电流烧毁功率管Q1和Q2，从而大大提高了电路的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于转换电路领域，更具体地，涉及一种半桥电路。
技术介绍
半桥电路(也称为半桥变换器)在PWM电机控制、DC-AC逆变、电子镇流器等场合有着广泛的应用。其中，包括两个串联呈桥臂的功率开关管，两个功率开关管由反相的信号控制，当一个功率管开时，另一个关断，这样在输出点就得到脉冲电压信号。如图1所示，传统半桥变换器一般包括功率开关管Q1，功率开关管Q2、分压电容Cl、分压电容C2和隔直电容C3，其中功率开关管Ql和功率开关管Q2组成半桥的桥臂；分压电容Cl、分压电容C2串接后形成的电容分压支路与直流电源并接。隔直电容C3的一端接分压电容Cl与分压电容C2之间的连接点，另一端作为半桥变换器的输出端接负载的一端；功率开关管Ql与功率开关管Q2的连接点作为半桥变换器的另一个输出端接负载另一端。工作是，半桥电路利用两个功率管的交替导通，通过半桥电路中的主变压器内的原边绕组进行能量交换，完成电压输入到输出的转换。但是，这样的半桥电路存在一个很大的缺陷，即若在使用场合受到外部的电磁骚扰信号或由于电路自身某个器件失效时，可能会导致两个功率管同时开通。一旦出现这种情况，电路中的功率管就会直接将DC直流源短路，从而造成不可逆的损坏，严重影响转换效果，设置使得电源损坏无法工作。为避免两个功率管同时开通，目前存在一些相应的技术手段，例如对驱动脉冲宽度的最大值加以限制，使导通角度不会产生直通，或者从拓扑上进行改进，采用交叉耦合封闭电路，使其中一个功率管导通时，另一功率管驱动在封闭状态，直到前一个功率管关断，封闭才取消，另一个功率管才有导通的可能。但是，上述技术手段或者拓扑复杂、控制方式繁琐、电路整体结构冗杂，或者控制效果差，无法避免同时导通的问题。
技术实现思路
针对以上的现有技术缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种可抑制功率管直通的半桥电路，其通过在电路中设置具有两原边绕组的变压器，其利用直通发生时在两原边绕组的同名端产生的电压差峰值，控制功率管的驱动信号实现对相应功率管的关断，从而避免两个功率管直通时出现的短路，实现电压平稳输出。按照本专利技术的一个方面，提供一种可抑制功率管直通的半桥电路，其具有两个可交替导通的功率管，外部DC直流源中的直流电压在所述两功率管的交替导通下通过其中的电压变压器进行高频隔离转换并输出，其特征在于，所述变压器具有匝数相等、同名端相反、电感值不同且用于交替向次边传递电压实现输入输出转换的两个原边绕组，通过获得该两原边绕组同名端的电压信号差值大小的变化，即可实现对两功率管的同时导通的检测，从而可据此产生相应控制信号以关断相应功率管的驱动信号，实现短路预防并稳定输出。作为本专利技术的改进，所述两功率管同时导通时所述两原边绕组同名端的电压信号差值产生电压峰值，依据该峰值控制功率管的驱动信号关断，实现短路预防。作为本专利技术的改进，所述两原边绕组各自的同名端分别与一个功率管的漏级连接，两原边绕组各自的另一端均连接到隔直电容一端。作为本专利技术的改进，两功率管中的第一功率管漏极接电源输入端正极，第二功率管源极接地，两功率管漏极之间连接有一电容，以此串联并形成桥臂。作为本专利技术的改进，该半桥电路还包括串联接入构成桥臂的第一分压电容和第二分压电容，所述第一分压电容一端接电源输入端正极，第二分压电容一端接地，隔直电容的一端接第一分压电容与第二分压电容之间的连接点，另一端与两原边绕组连接。作为本专利技术的改进，还包括峰值信号采样电路，其用于采集所述两原边绕组同名端的电压信号差值，并在采集到两原边绕组同名端的电压信号差值产生电压峰值时，输出相应控制信号。作为本专利技术的改进，还包括逻辑控制电路，其可根据所述两原边绕组同名端的电压信号差值实时控制半桥驱动电路的工作状态，并可两原边绕组同名端的电压信号差值产生电压峰值时产生的相应控制信号关断第一功率管和第二功率管的驱动信号本专利技术提供的可抑制直通的半桥电路，包括半桥驱动电路，用于将外部的DC直流源中的直流电压接入至主功率管，在外部逻辑控制电路的控制下所述主功率管轮流导通使得所述DC直流源中的电压经变压器进行高频隔离转换输出；峰值信号采样电路，通过采样变压器绕组的峰值信号进行处理，然后输出一个信号到整个半桥电路的逻辑控制部分，以此来完成对半桥电路输出状态的监测。本专利技术的半桥驱动电路包括第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第一功率管、第二功率管和变压器Tl。其中电路第一电容、第二电容串联接入电路中，其中第一电容一端接电源输入端正极，第二电容一端接地；第三电容一端接同时第一电容和第二电容，另一端接变压器Tl的C、D端。第一功率管、第二功率管和第四电容串联接入电路中，其中第一功率管漏极接输入端正极，源极同时接第四电容的一端和变压器Tl的一个原边绕组的同名端(B端)；第二功率管漏极同时接第四电容另一端和变压器Tl的另一个原边绕组的同名端(A端)，源极接地。本专利技术的半桥驱动电路中，所述半桥驱动电路的变压器Tl有两个匝数相等、同名端相反、电感值不同的原边绕组NPl和NP2。本专利技术的半桥驱动电路，所述峰值信号采样电路能够同时拾取变压器Tl的A、B端的电压信号，并且根据两个信号差值的大小变化反馈输出一个信号到半桥电路的逻辑控制部分。在正常工作条件下，两个功率管交替导通，变压器的两个原边绕组NPl和NP2交替向次边传递电压，从而完成电压从输入到输出的转换。当此半桥电路中出现第一功率管和第二功率管同时导通的情况时，由于变压器绕组NPl和NP2电感量的差异，加之绕组中存在的漏感会阻碍电流的急剧上升，于是在A，B端会产生一个电压峰值，峰值信号采样电路会拾取到这个峰值信号，并立即输出一个信号到半桥电路的逻辑控制部分，逻辑控制部分会迅速关断第一功率管和第二功率管的驱动信号，从而防止直通时造成不可逆的损坏现象。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果:(I)本专利技术中的变压器采用两个原边绕组，其匝数相等、同名端相反、电感值不同，以用于交替向次边传递电压实现输入输出转换，从而可根据该两原边绕组同名端的电压信号差值大小的变化实现对两功率管的同时导通的检测。(2)本专利技术中的采用专门的峰值信号采样电路，其用于采集所述两原边绕组同名端的电压信号差值，并在采集到两原边绕组同名端的电压信号差值产生电压峰值时，输出相应控制信号，从而可实现对峰值信号的准确及时采集。(3)本专利技术的方案可以避免两个功率管直通时出现的短路，实现电压平稳输出。【附图说明】图1是现有技术中的半桥电路的典型拓扑结构示意图；图2是按照本专利技术实施例提供的一种抑制直通的半桥电路的模块结构示意图；图3是按照本专利技术实施例提供的一种抑制直通的半桥电路的具体电路图；图4当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可抑制功率管直通的半桥电路，其具有两个可交替导通的功率管，外部DC直流源中的直流电压在所述两功率管的交替导通下通过其中的电压变压器进行高频隔离转换并输出，其特征在于，所述变压器具有匝数相等、同名端相反、电感值不同且用于交替向次边传递电压实现输入输出转换的两个原边绕组，通过获得该两原边绕组同名端的电压信号差值大小的变化，即可实现对两功率管的同时导通的检测，从而可据此产生相应控制信号以关断相应功率管的驱动信号，实现短路预防并稳定输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汤前进，熊浩，侯红平，何启平，徐全文，
申请(专利权)人：武汉华中数控股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42