(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 108023467 A(43)申请公布日 2018.05.11
(21)申请号 201711261187.0(22)申请日 2017.12.04
(71)申请人 山东航天电子技术研究所
地址 2003 山东省烟台市高新区航天路
513号(72)发明人 刘涛 林景明 王红艳 王桂花
宋伟 (74)专利代理机构 北京理工大学专利中心
11120
代理人 高会允 仇蕾安(51)Int.Cl.
H02M 1/08(2006.01)
权利要求书1页 说明书3页 附图2页
(54)发明名称
一种双向磁化变压器隔离驱动电路(57)摘要
本发明公开了一种双向磁化变压器隔离驱动电路，涉及驱动电路技术领域。该电路包括第一驱动芯片、第二驱动芯片、隔离变压器、第一电荷泄放电路和第二电荷泄放电路。第一驱动芯片和第二驱动芯片的输出信号为相位相差180°的方波信号。隔离变压器为单输入双输出的双向磁化变压器。隔离变压器的输入端的两个接口分别连接第一驱动芯片和第二驱动芯片。隔离变压器的两个输出端分别通过电荷泄放电路进行驱动输出。本发明能够实现较优的电路布局，并减小变压器在印制板上的占用面积。
CN 108023467 ACN 108023467 A
权 利 要 求 书
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1.一种双向磁化变压器隔离驱动电路，其特征在于，所述电路包括第一驱动芯片、第二驱动芯片、隔离变压器、第一电荷泄放电路和第二电荷泄放电路；
所述第一驱动芯片和第二驱动芯片的输出信号为相位相差180°的方波信号；所述隔离变压器为单输入双输出的双向磁化变压器；
所述隔离变压器的输入端的两个接口分别连接所述第一驱动芯片和所述第二驱动芯片；
所述隔离变压器的两个输出端分别通过电荷泄放电路进行驱动输出。2.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述电路还包括复位电容；
所述复位电容连接在所述第一驱动芯片与所述隔离变压器的输入端的接口之间。3.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述隔离变压器具备三个绕组，分别为一个输入绕组和两个输出绕组；
其中三个绕组采用三线并绕的方式绕制。4.如权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述电荷泄放电路连接在所述输出绕组的同名端和异名端之间；
所述电荷泄放电路包括三极管Q17、稳压二极管V31、二极管V17、基极限流电阻R61、输出限流电阻R41、发射级限流电阻R82以及静电泄放电阻R25；该电荷泄放电路具有正输出端口和负输出端口；
其中Q17为PNP型三极管；Q17的基极通过R61连接至输出绕组的同名端，集电极直接连接至输出绕组的异名端；
发射级通过R82连接正输出端口；
输出绕组的同名端通过串联的V17和R41连接正输出端口；其中V17的导通方向为由输出绕组的同名端至正输出端口；
R25和V31并联连接在正输出端口和负输出端口之间；其中V31的导通方向为从负输出端口至正输出端口。
5.如权利要求1-4任一权利要求所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路的驱动输出用于驱动金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。
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说 明 书
一种双向磁化变压器隔离驱动电路
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技术领域
[0001]本发明涉及驱动电路技术领域，具体涉及一种双向磁化变压器隔离驱动电路。背景技术
[0002]开关电源由于体积小、重量轻、效率高等优点，应用已经越来越普及。金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET由于开关速度快、易并联、所需驱动效率低等优点已成为开关电源常用的功率开关器件之一。驱动电路的好坏直接影响开关电源工作的可靠性及性能指标。
[0003]其中开关电源中的推挽拓扑、半桥拓扑、全桥拓扑主开关管都需要相位差为180°的驱动信号。一般都是先产生符合相位差要求的方波型号，然后每路都单独通过一隔离变压器进行隔离输出，请参考附图1，图1示出了传统的180°隔离驱动电路。
[0004]开关电源的电路设计一般以优化的电路布局以及较小的电路体积为佳，图1所示的传统的180°隔离驱动电路，其上需要连接两个隔离变压器，导致该驱动电路整体布局具有部分功能性的荣誉，且印制板占用空间较多，不符合开关电源驱动电路的设计需求。发明内容
[0005]有鉴于此，本发明提供了一种双向磁化变压器隔离驱动电路，能够实现较优的电路布局，并减小变压器在印制板上的占用面积。
[0006]本发明所提供的一种双向磁化变压器隔离驱动电路包括第一驱动芯片、第二驱动芯片、隔离变压器、第一电荷泄放电路和第二电荷泄放电路。[0007]第一驱动芯片和第二驱动芯片的输出信号为相位相差180°的方波信号。[0008]隔离变压器为单输入双输出的双向磁化变压器。
[0009]隔离变压器的输入端的两个接口分别连接第一驱动芯片和第二驱动芯片。[0010]隔离变压器的两个输出端分别通过电荷泄放电路进行驱动输出。[0011]进一步地，该电路还包括复位电容；复位电容连接在第一驱动芯片与隔离变压器的输入端的接口之间。[0012]进一步地，隔离变压器具备三个绕组，分别为一个输入绕组和两个输出绕组；其中三个绕组采用三线并绕的方式绕制。[0013]进一步地，电荷泄放电路连接在输出绕组的同名端和异名端之间。[0014]电荷泄放电路包括三极管Q17、稳压二极管V31、二极管V17、基极限流电阻R61、输出限流电阻R41、发射级限流电阻R82以及静电泄放电阻R25；该电荷泄放电路具有正输出端口和负输出端口。
[0015]其中Q17为PNP型三极管；Q17的基极通过R61连接至输出绕组的同名端，集电极直接连接至输出绕组的异名端。
[0016]发射级通过R82连接正输出端口。
[0017]输出绕组的同名端通过串联的V17和R41连接正输出端口；其中V17的导通方向为
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由输出绕组的同名端至正输出端口。
[0018]R25和V31并联连接在正输出端口和负输出端口之间；其中V31的导通方向为从负输出端口至正输出端口。[0019]进一步地，驱动电路的驱动输出用于驱动金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。
[0020]有益效果：[0021]1、本发明中在传统驱动电路的基础上，将原来的两个变压器合并成一个，由于减少了一个变压器的使用，在保证原有的变压器功能的基础上，实现了较优的电路布局；并且由于变压器在印制板上占用面积较大，采用两个变压器不仅出现性能冗余，而且大大增加了印制板占用面积，且提高了驱动电路的器件成本，因此本发明减少了一个变压器的使用，进而保证了印制板占用面积的减少，并控制了驱动电路的器件成本。附图说明
[0022]图1为传统的180°隔离驱动电路图；
[0023]图2为本发明实施例所提供的双向磁化变压器隔离驱动电路功能框图；[0024]图3为本发明实施例所提供的双向磁化变压器隔离驱动电路图；
[0025]图4为本发明实施例所提供的双向磁化变压器隔离驱动电路的时序波形图。具体实施方式
[0026]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。[0027]本发明提供了一种双向磁化变压器隔离驱动电路，图2示出了该驱动电路的功能框图；该电路包括第一驱动芯片、第二驱动芯片、隔离变压器、第一电荷放电路和第二电荷泄放电路。
[0028]第一驱动芯片和第二驱动芯片的输出信号为相位相差180°的方波信号。其中驱动芯片作用是增大方波逻辑信号的驱动能力，两个驱动芯片的输出信号是相位相差180°的方波信号。
[0029]隔离变压器为单输入双输出变压器，且为双向磁化变压器。由于驱动变压器的电流小，因此用于绕制的漆包线很细。单输入单输出的变压器虽然绕制的圈数较多，任然有很大的窗口面积。在此基础上更改为单输入双输出的变压器不需要更换磁芯，因此驱动电路中整体减少了1个变压器。由原来的单输入单输出，更改为单输入双输出，通过变压器输出端增加电荷泄放电路可以电路使其逻辑输出正常。变压器由单向磁化变为双向磁化。
[0030]本发明实施例中的隔离变压器的输入端的两个接口分别连接第一驱动芯片和第二驱动芯片，接收第一驱动芯片和第二驱动芯片的输出信号。
[0031]隔离变压器的两个输出端分别通过电荷泄放电路进行输出。隔离变压器副边的快速放电电路有两个作用，一是将被驱动的器件的电荷快速泄放，二是将变压器输出的负电压箝位在0V左右，从而使电路的逻辑输出正常。
[0032]本发明所提供的双向磁化变压器隔离驱动电路其中的隔离变压器由于是双向磁化的，正向磁化和反向磁化时间存在微小的差异，长时间工作会导致变压器饱和。因此本发明实施例所提供的驱动电路，还包括一个复位电容，该复位电容连接在第一驱动芯片与隔
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离变压器的输入端的接口之间。复位电容可强制变压器复位，使其不会饱和。[0033]图3示出了本发明实施例所提供的双向磁化变压器隔离驱动电路图。如图3所示，其中的芯片R59和芯片R60分别为第一驱动芯片和第二驱动芯片，图3同时示出了驱动芯片的外围电路。
[0034]其中第一驱动芯片R59通过一个复位电容C22连接至隔离变压器的输入端的接口。[0035]如图3所示，隔离变压器由三个绕组组成，并采用三线并绕的方式，用于保证各个线圈之间的信号耦合。[0036]如图3所示，电荷泄放电路连接在输出绕组的同名端和异名端之间；[0037]电荷泄放电路包括三极管Q17、稳压二极管V31、二极管V17、基极限流电阻R61、输出限流电阻R41、发射级限流电阻R82以及静电泄放电阻R25；该电荷泄放电路具有正输出端口和负输出端口；
[0038]其中Q17为PNP型三极管；Q17的基极通过R61连接至输出绕组的同名端，集电极直接连接至输出绕组的异名端；R61用于基极电流，其取值在50Ω限左右。[0039]发射级通过R82连接正输出端口；R82用于三极管Q17的电流，其取值在欧姆级别，即可取1Ω或者2Ω。
[0040]输出绕组的同名端通过串联的V17和R41连接正输出端口；其中V17的导通方向为由输出绕组的同名端至正输出端口；R41用于减少阻尼震荡，其取值在10Ω左右。[0041]R25和V31并联连接在正输出端口和负输出端口之间；其中V31的导通方向为从负输出端口至正输出端口。R25和R26用于静电泄放，一般取10K。[0042]可以看出，相比于图1所示的传统的180°隔离驱动电路来说，本发明实施例所提供的驱动电路，减少了一个变压器，增加了两个电荷泄放电路，其中电荷泄放电路中所使用的器件均为常规的元器件，其规格小、成本低，两个电荷泄放电路相比于变压器来说，其在印制板上的占用面积大大减小，[0043]本发明实施例中，驱动电路的驱动输出用于驱动金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。
[0044]图4示出了该驱动电路的时序波形图，如图4中“N1输出”和“N2输出”分别为本发明中的第一驱动芯片和第二驱动芯片的输出信号波形。“T2的输入1、2之间”为变压器的输入端接口1、2之间的输入信号波形，“T2的输出5、6之间”为变压器的输入端接口5、6之间的输入信号波形，“T2的输入4、3之间”为变压器的输入端接口4、3之间的输入信号波形，“驱动输出1”为第一电荷泄放电路的驱动输出信号波形，“驱动输出2”为第二电荷泄放电路的驱动输出信号波形。可以看出，本发明实施例所提供的电路在更改了变压器之后，仍然能够进行驱动信号的有效输出。[0045]综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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说 明 书 附 图
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