一种防止变压器磁饱和的MOS管驱动开关装置的制作方法

一种防止变压器磁饱和的mos管驱动开关装置
技术领域
1.本发明涉及电子线路技术领域，特别是一种防止变压器磁饱和的mos管驱动开关装置。


背景技术：

2.目前电路中常用的模拟信号的隔离方案一般采用隔离变压器芯片和光耦芯片形式。但采用隔离变压器进行模拟信号的隔离电路存在分辨率和带宽低、体积大的缺点，同时零偏也较大；而目前采用光耦芯片进行模拟信号的隔离电路一般只能对正电压信号进行隔离，即隔离前、后的电压均为正信号，限制了对包括负电压的交直流模拟信号的隔离传递应用。
3.由于开关电源输出的不断增加，重量和成本又在不断的减小，所以磁材料通常是工作在临界饱和状态，在突然的浪涌电流下，瞬间的负载加重、或者系统工作于高温下，磁芯就会发生饱和现象，一旦发生磁饱和。轻则使元件过热，重则损坏元器件，在磁饱和时，一次侧电流急剧增大，造成开关晶体管的损坏，因此在开关电源设计时需要考虑磁饱和的防治问题。
4.开关电源常采用占空比限制的方法，预防磁饱和。但效果不理想，在输入波动时，当电压过高，即使限制了占空比，磁饱和依然会发生；另一种方式是适当减少一次侧的绕组匝数。此种方式虽然有效，但是会使后级纹波增大；第三种方式是选择尺寸较大的磁芯，此种方式有效，但相应的体积会增加，不利于小型化集成。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种能使用普通光耦来进行快速、准确的模拟信号隔离传输、简单可靠、容易实现、成本较低的防止变压器磁饱和的mos管驱动开关装置。
6.本发明的目的通过以下技术方案实现。
7.一种防止变压器磁饱和的mos管驱动开关装置，包括开关电路、光耦隔离电路、共射极推挽驱动装置和变压器整流装置，所述开关电路为降压电路，所述降压电路用于对输入的直流电流进行降压，得到正电压信号输出，所述光耦隔离电路采用光耦进行信号隔离，用于按照设定的传输比，对输入的控制信号v1i进行隔离传输，输出隔离后得到电流放大的控制信号v2i，所述共射极推挽驱动装置将控制信号v2i输入推挽电路进行电流放大作为降压电路的开关控制信号，所述变压器整流装置将输入端正负直流电源转化为直流电源给共射极推挽电路和光耦隔离电路进行供电。
8.所述光耦隔离电路包括三极管开关电路和光耦芯片，所述三极管开关电路根据控制信号v1i通过三极管进行电流放大，驱动二极管得到v2i，所述光耦芯片为高速光耦芯片，用于按照设定的传输比，对输入的正电压信号v2i采用二极管隔离传输，输出隔离后的正电压信号v3i；所述三极管的c极与光耦芯片a极连接，e极与光耦芯片b极相连，三极管的b极接
控制信号。
9.所述共射极推挽驱动装置包括滤波电路、共射极推挽电路和钳位电路，所述滤波电路用于将输入模拟信号vi1进行高频滤波后，按照设定的压缩比进行幅度压缩，输出幅度压缩后的数字信号v2i；所述滤波电路包括电容c2和稳压管z1，所述电容c2一端和光耦芯片vcc连接，电阻r3为限流电阻，一端与电容c2连接，另一端与三极管q3基极连接，所述稳压管z1的k端与三极管q3的c极连接，a端与三极管q4的e极连接；所述共射极推挽电路数字信号v2i通过共射电路进行电流放大，电压幅值保持不变驱动mos管的vgs电压v3i；所述钳位电路使得输出保证在某个特定的电压幅值v4，保证了v4i的幅度范围不大于光耦工作线性区的幅度范围。
10.所述降压电路包括电感l、电容c1、快恢复二极管d1和mos管q1，所述mos管q1的d极与输入电源连接，g极与三极管q4的基极连接，s极与电感l一端连接，电感l的另一端与电解电容c1的正极连接，电解电容c1的负极与快恢复二极管d1的a极连接，二极管d1的k极与mos管q1的s极连接。
11.所述变压器整流装置包括中心抽头变压器，整流桥，所述中心抽头变压器将正负相间的双电源变成正负的单电源；所述整流桥将正负的单电源变成直流电。
12.相比于现有技术，本发明的优点在于：
13.1)一旦出现高频变压器出现过电流，通过此电路便会关断mos管栅极电压上的驱动信号，以此保证磁饱和不会发生。
14.2)在保证mos上升下降沿同时,受到输入导致的磁饱和，均有很好的防止作用。
15.3)通过对控制信号进行幅度压缩使用于隔离传递的光耦工作于线性区，使得信号传递的线性度好、带宽好。
附图说明
16.图1为本发明原理框图。
17.图2为本发明电路连接示意图。
具体实施方式
18.下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
19.如图1所示，包括开关电路、光耦隔离电路、共射极推挽驱动装置和变压器整流装置。开关电路采用的是降压电路，用于对输入的直流电流进行降压，得到正电压信号输出。光耦隔离电路采用光耦进行信号隔离，用于按照设定的传输比，对输入的控制信号v1i进行隔离传输，输出隔离后得到电流放大的控制信号v2i。共射极推挽驱动装置将控制信号v2i输入推挽电路进行电流放大作为降压电路的开关控制信号。变压器整流装置将输入端正负直流电源转化为直流电源给共射极推挽电路和光耦隔离电路进行供电。
20.由于，输入的控制信号vi1的频率变化范围更大可能会超出隔离电路中光耦的工作线性区，从而影响隔离电路的正常工作。因此对于电路中的光耦要采用高速光耦。
21.如图2所示，所述降压电路包括电感l、电容c1、快恢复二极管d1和mos管q1。具体的电路连接包括：mos管q1的d极与输入电源连接，g极与三极管q4的基极连接，s极与电感l一端连接，电感l的另一端与电解电容c1的正极连接，电解电容c1的负极与快恢复二极管d1的
a极连接，二极管d1的k极与mos管q1的s极连接。
22.所述三极管q2的c极与光耦芯片a极连接，e极与光耦b极相连，三极管的b极接控制信号，控制信号可以由硬件或者软件产生。控制信号通过三极管q2的开关状态进行电流放大后驱动高速的光耦芯片，本发明用的是ps8101。
23.滤波电容的c2的光耦芯片vcc连接，电阻r3为限流电阻，一端与电容c2连接，另一端与三极管q3基极连接。三极管q3和q4分别npn和pnp型的三极管，组成共射极推挽电路。滤波电路由稳压管z1组成，稳压管z1的k端与三极管q3的c极连接，a端与三极管q4的e极连接。
24.采用中心抽头变压器t1将双电源耦合成输出端电压为vo1，其计算公式为v
o1
＝n*(v

‑
v
‑
)，并采用整流桥d2进行整流得到直流电源vo供共射推挽电路和隔离电路供电。其连接方式：将中心抽头变压器t1的输出端与整流桥d2的输入端连接，输出端与稳压管z1的k极和接地端连接。
25.图2中各器件的具体参数为：r1＝r2＝r4＝1kω,r3＝510ω,l1＝300mh,c1＝c2＝100uf。电源输入端电源为 12v。另一端输入为控制信号0v和5v。
26.本实施例的基于防止变压器磁饱和的mos管驱动开关电源电路实现了包括数字0，1信号的隔离传递，使得信号传递的线性度好、带宽较高，电路的传输比例可调；电路简单，组成器件均为常用器件，成本低，便于推广，经济价值高。
27.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。