开关元件驱动电源电路的利记博彩app

文档序号:9673222阅读:574来源:国知局
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【技术领域】
[0001]本文中描述的实施例涉及开关元件驱动电源电路,该开关元件驱动电源电路将电力转换器的主电路的电源电压转换成电力转换开关元件的栅极驱动电路的电源电压。
【背景技术】
[0002]转换高电压的半导体电力转换器具有高对地电压。出于此原因,满足半导体电力转换器的绝缘性质涉及高成本,因此这些转换器的体积大。具体来说,为了向具有高对地电压的开关元件供应栅极驱动电压,必须提供具有高对地电压的变压器,以确保固定的绝缘距离。出于此原因,当半导体电力转换器的主电路电压超过10kV时,变得难以向开关元件供应栅极驱动电压。当可以从主电路供应栅极电力时,开关元件驱动电源电路可被配置为具有针对一个开关元件的耐压电平。这有助于栅极电力的供应。出于此原因,现有技术包括通过借助电阻器降低来自主电路的电压来向开关元件供应栅极驱动电力的方法。
[0003]在上述的传统结构中,相比于供应到开关元件的电力,电源电路的电阻器由于焦耳热而具有增大的损耗。这种结构增大了电阻器的体积,并增加了电力转换器的备用功耗。
【附图说明】
[0004]图1是例示了用于驱动两个串联的开关元件SW1和SW2的栅极的电源电路的示意性构造的示例的图示;
[0005]图2是例示了根据实施例的开关元件驱动电源电路的详细构造的示例的图示;
[0006]图3是例示了根据实施例的SW元件驱动电路的构造示例的图示;以及
[0007]图4是例示了根据实施例的用于检测SW元件驱动电源的输出电压的另一个示例的图示。
【具体实施方式】
[0008]总体上,根据一个实施例,提供了一种开关元件驱动电源电路,所述开关元件驱动电源电路将电力转换器的主电路电压转换成电力转换开关元件的驱动电压。开关元件驱动电源电路包括多个绝缘电源、以及多个开关元件驱动电源单元。绝缘电源具有串联连接的各自的直流输入电路端、彼此绝缘的各自的输入侧电路和输出侧电路、以及并联连接的各自的输出电路端。开关元件驱动电源单元与并联连接的输出电路端并联连接,并且向电力转换器的电力转换开关元件的栅极驱动电路供应电力。
[0009]下面是参照附图对用于电力转换器的开关元件驱动电源电路的实施例的解释。
[0010]图1是例示了用于驱动两个串联的开关元件SW1和SW2的栅极的电源电路的示意性构造的示例的图示。开关元件SW1和SW2是用于例如反相器中每个相位的上臂和下臂的开关元件。绝缘电源11、12、以及13在输入侧串联连接,以将输入直流电源电压VI三等分。绝缘电源11、12、以及13中的每个绝缘电源都是输入侧电路与输出侧电路绝缘的电源。因为绝缘电源11、12、以及13的输入侧结构串联连接,所以施加到各绝缘电源的电压减小。这种结构实现了用于绝缘电源中的电力转换的MOSFET的耐压的减小。这种结构使得能够使用通用产品作为M0SFET。本实施例例示了输入直流电源电压是2100V并且施加到各绝缘电源的电压是700V的情况。
[0011]绝缘电源11、12、以及13中的每个绝缘电源都将输入直流电源电压转换成交流电压,并且输出该电压。绝缘电源11、12、以及13的输出端并联连接,从而输出相同的交流电压。出于此原因,需要在相同时间驱动各个绝缘电源11、12、以及13中形成的交流输出M0SFET。将驱动时间设置成相等使绝缘电源11、12、以及13中转换的电力彼此相等,并且产生了使绝缘电源11、12、以及13的输入直流电源电压相等的效果。
[0012]交流电压在开关元件驱动电源单元(SW元件驱动电源单元)14和15中被整流,并且被转换成直流电压。SW元件驱动电源单元14和15的输入端与并联连接的绝缘电源11、12、以及13的输出端并联连接。SW元件驱动电源单元14和15分别向SW元件驱动电路16和17供应驱动电力,以使得开关元件SW1和SW2导通/关断。
[0013]图2例示了根据本实施例的开关元件驱动电源电路的详细构造。具体来说,图2例示了发挥主要作用的绝缘电源12、以及SW元件驱动电源单元14或SW元件驱动电源单元15的详细结构。
[0014]电阻器R1和R2、电容器C1和C2、二极管D1、齐纳二极管ZD1和ZD2、以及M0SFET1是充电启动电路的构成元件。电流流过电阻器R1和齐纳二极管ZD1和ZD2。与齐纳二极管ZD1并联连接的电容器C1的电压等于齐纳二极管ZD1的齐纳电压。在M0SFET1的栅极与源极之间施加齐纳电压。由此,M0SFET1变成导通状态,并通过电阻器R2、M0SFET1和二极管D1对电容器C2进行充电。电容器C2的电压等于通过从齐纳二极管ZD2的电压减去二极管D1的压降值而得到的电压,并且向IC1、IC2、以及IC3供应电力。根据绝缘电源12的启动电压以及IC1、IC2、和IC3启动时的功耗来确定电阻器R2的电阻值和瓦特数。在本实施例中,电阻器R2的电阻值和瓦特数被确定为使得当启动电压是100V时,可充分供应IC1、IC2、以及IC3启动时的功耗。
[0015]并联连接的电阻器R8和SW3是冲击电流防止电路的构成元件。当供应电力时,SW3闭合,电流通过电阻器R8和电容器C8流入绝缘电源12,并对作为绝缘电源12的输入电容器的电容器C7进行充电。电容器C7的电压根据基于电阻器R8和电容器C7、C8、以及C9确定的时间常数而从0V升至700V。假定电容器C7、C8、以及C9具有相同的电容。当电容器C7的电压升至接近100V(作为启动电压)时,以上的充电启动电路进行操作,向开始操作的IC1、IC2和IC3供应电源电压,并且如随后描述的,绝缘电源12输出交流电压。当电容器C7的电压超过100V或大约为100V时,如随后描述的,充电停止电路进行操作,M0SFET1关断,并基于变压器TR1的三次绕组中产生的电压而产生IC1、IC2、以及IC3的电源电压。当电容器C7的电压达到700V时,SW3闭合,并且电源电流经由SW3流入绝缘电源11、12、以及13,而不流过电阻器R8。
[0016]IC2、二极管D2、以及M0SFET3是过电流保护电路的构成元件。1C 2启动M0SFET3。因为M0SFET3是用于过电流保护的开关,所以M0SFET3在正常状况下一直处于导通状态。当M0SFET2发生短路故障时,M0SFET2的电流持续上升。当电流超过过电流设定值时,IC2对M0SFET3进行闩锁,以减小M0SFET2的电流。1C 2持续检测M0SFET3的漏极/源极电压Vds。当电压Vds超过预定值时,IC2对M0SFET3进行闩锁。在进行处理时,二极管D2保护M0SFET3免受过电压影响。
[0017]IC1、M0SFET2、变压器TR1和TR2、二极管D3、以及电容器C3是反激式电源的构成元件。IC 1驱动M0SFET2。当M0SFET2处于导通状态时,能量被储存(在铁芯中出现磁通量)在变压器TR1和TR2中的每个变压器的一次绕组中,图2中的顺时针电流流过包括变压器TR1的二次绕组和变压器TR2的一次绕组的回路。在这种状态下,变压器TR2的二次绕组的正侧端子是图2中位于变压器TR2的二次绕组的黑点侧的端子,没有电流流过其中(包括二极管D3)。
[0018]当M0SFET2处于关断状态时,所存储的能量被传输到变压器TR1的二次绕组和变压器TR2的二次绕组。图2中的逆时针电流流过包括变压器TR1的二次绕组和变压器TR2的一次绕组的回路。在这种状态下,变压器TR2的二次绕组的正侧端子是图2中位于与变压器TR2的二次绕组的黑点侧相对的侧的端子,电流经由二极管D3流过变压器TR2的二次绕组,并对电容器C3进行充电。因此,向SW元件驱动电路16供应了电力。如上所述,在绝缘电源12的输出端子(变压器TR1的二次侧)中产生交流电压。SW元件驱动电源单元14的构造与SW元件驱动电源单元15的构造相同。
[0019]可适当地使用带间隙的变压器作为变压器TR1和TR2。因为带间隙的变压器包括铁芯间隙并且其电感小于普通变压器的电感,所以带间隙的变压器容易传输电流并且容易储存能量。出于此原因,带间隙的变压器适于反激式电源。
[0020]图3是例示了SW元件驱动电路16的构造示例的图示。
[0021]放大器18被供应有作为电源电压的电容器C3的端电压。放大器18接收并且放大诸如PWM信号之类的控制信号S1,并且将输出信号经由电阻器R10供应到开关元件SW1的栅极,以驱动开关元件SW1。SW元件驱动电路17的构造与SW元件驱动电路16的构造相同。
[0022]电容器C3的电压通过绝缘放大器IC4被反馈回IC1。绝缘放大器IC4是以光学方式传输信号的电路(诸如,光电親合器)ο绝缘放大器IC4的输入侧和输出侧被电绝缘。IC1驱动并且控制MOSFET 2,以使得电容器C3的电压被固定。IC1的输出是矩形波,其占空比根据输入电压而变化。具体来说,当电容器C3的电压超过预定值时,IC1减小其占空比。当电容器C3的电压低于预定值时,IC1增大其占空比。如图4中所例示的,变压器TR2可以被提供有三次绕组。在这种情况下,可通过绝缘放大器IC4来控制IC1,以固定通过使用二极管D7和电容器C10对三次绕组中产生的交流电压进行整流而得到的直流电压。另外,电容器C10的电压可在没有经过绝缘放大器IC4的情况下直接反馈回IC1,因为变压器TR2的绕组被电绝缘。使用数字隔离器IC3将从IC1传输到M0SFET2的控制信号传输到绝缘电源11和13。数字隔离器IC3是使用磁耦合传输信号的电路。数字隔离器IC3的输入侧和输出侧被电绝缘。
[0023]绝缘电源11、12、以及13中的每个绝缘电源的电阻器R3、电容器C4、以及二极管D4是绝缘电源中的缓冲电路的构成
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