一种它激振荡式半桥驱动变换电路的制作方法

1.本技术涉及dc-dc开关电源技术领域，具体涉及一种它激振荡式半桥驱动变换电路。


背景技术：

2.目前，在工业自动化控制中，轨装式隔离器被广泛应用，在传统的轨装式信号隔离器中采用稳压电源大多采用半桥自激变换电路。这种控制方式的电路由于需要辅助电路强制起振，线路比较复杂，效率低，振荡频率的稳定性和准确性较差。
3.有鉴于此，提供一种线路简单，且工作较为稳定的它激振荡式半桥驱动变换电路就显得尤为重要。


技术实现要素：

4.为了解决现有半桥自激变换电路线路复杂、振荡频率的稳定性和准确性较差的技术问题，本技术提供一种它激振荡式半桥驱动变换电路。
5.本技术提出了一种它激振荡式半桥驱动变换电路，包括顺序连接的 emi滤波电路、ldo稳压电路、半桥变换电路、输出整流滤波电路，其特征在于，还包括与所述半桥变换电路连接的半桥驱动电路；所述半桥驱动电路包括半桥驱动芯片u2、电容c3和电阻r3；所述半桥变换电路包括上管触发电路、下管触发电路、半桥功率开关管电路、半桥电容桥臂电路和主变压器e1；其中：所述电容c3和所述电阻r3的一端分别连接所述半桥驱动芯片u2的第1端和第2端，所述电容c3和所述电阻r3的另一端连接所述半桥驱动芯片u2的第3端；所述半桥驱动芯片u2的第13端输出占空比为50％的方波信号并连接于所述上管触发电路与下管触发电路之间，所述主变压器e1的初级绕组t3的第1端与所述半桥电容桥臂电路连接，所述主变压器e1的初级绕组t3的第2端与所述半桥功率开关管电路连接。
6.优选的，所述半桥功率开关管电路包括p沟道场效应管q1和n沟道场效应管q2，所述半桥电容桥臂电路包括电容c7和电容c8，其中：定义所述p沟道场效应管q1的源极与所述ldo稳压电路正输出端的连接处为节点a，且所述n沟道场效应管q2的漏极与所述p沟道场效应管q1的漏极的连接处为节点b；所述n沟道场效应管q2的源极接地；所述电容c7、所述电容c8顺序串联于所述节点a以及接地端gnd之间；所述主变压器 e1的初级绕组t3的第1端连接于所述电容c7与所述电容c8之间；所述主变压器e1的初级绕组t3的第2端与所述节点b连接。
7.优选的，所述上管触发电路包括电阻r4和电容c4，所述下管触发电路包括电阻r5和电容c5，其中：所述电阻r4、所述电容c4、所述电容 c5及所述电阻r5顺序串联于所述节点a及接地端gnd之间；所述p沟道场效应管q1的栅极连接于所述电阻r4与所述电容c4之间；所述n沟道场效应管q2的栅极连接于所述电容c5与所述电阻r5之间。
8.优选的，所述输出整流滤波电路包括两个二极管d3、两个二极管d4 和电容c9；其中：两个所述二极管d3串联连接，两个所述二极管d4串联连接，串联后的两个所述二极管d3
和两个所述二极管d4并联设置，所述主变压器e1的次级绕组t4的第3端连接于两个所述二极管d3之间，所述主变压器e1的次级绕组t4的第4端连接于两个所述二极管d4之间，所述电容c9的一端与所述二极管d3、所述二极管d4的负极连接，所述电容c9的另一端与所述二极管d3、所述二极管d4的正极连接且同时接地。
9.与现有技术相比，本技术的有益成果在于：
10.(1)半桥变换电路中的主变压器e1仅包含一组初级绕组t3，一组次级绕组t4，这种结构简单，优于现有的一些变换电路中采用多组初级绕组和多组次级绕组的情况；半桥功率开关管电路的连接结构使得由一个场效应管的关断过程启动另一个场效应管的导通过程，可以消除交叉导通带来的电流尖峰问题。
11.(2)半桥驱动电路中的半桥驱动芯片u2的工作频率只由c3，r3充放电时间参数决定，因此影响工作频率的因素很少，非常容易保证工作频率的准确性和稳定性，批量生产时一致性非常好，从根本上克服了自激式工作不稳定的致命缺陷。
12.(3)输出整流滤波电路中的电容c9、二极管d3、二极管d4组成了桥式整流电路，其输出直流电压大、纹波小、功耗小、效率高。
附图说明
13.包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本技术的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。
14.图1是根据本技术实施例的它激振荡式半桥驱动变换电路的原理框图；
15.图2是根据本技术一个具体实施例的它激振荡式半桥驱动变换电路的电路图。
16.图中各编号的含义：10、emi滤波电路；20、ldo稳压电路；30、半桥变换电路；301、上管触发电路；302、下管触发电路；303、半桥电容桥臂电路；304、半桥功率开关管电路；40、半桥驱动电路；50、输出整流滤波电路。
具体实施方式
17.在以下详细描述中，参考附图，该附图形成详细描述的一部分，并且通过其中可实践本技术的说明性具体实施例来示出。对此，参考描述的图的取向来使用方向术语，例如“顶”、“底”、“左”、“右”、“上”、“下”等。因为实施例的部件可被定位于若干不同取向中，为了图示的目的使用方向术语并且方向术语绝非限制。应当理解的是，可以利用其他实施例或可以做出逻辑改变，而不背离本技术的范围。因此以下详细描述不应当在限制的意义上被采用，并且本技术的范围由所附权利要求来限定。
18.本技术提出了一种它激振荡式半桥驱动变换电路。图1示出了根据本技术实施例的它激振荡式半桥驱动变换电路的原理框图，图2示出了根据本技术一个具体实施例的它激振荡式半桥驱动变换电路的电路图，如图1、图2所示，该电路包括顺序连接的emi滤波电路10、ldo稳压电路20、半桥变换电路30、输出整流滤波电路50，还包括与半桥变换电路30连接的半桥驱动电路40。
19.在具体的实施例中，emi滤波电路10包括共模电感l1和电容c1。其中，共模电感l1
的第1端与外接电源dc 连接，共模电感l1的第2端与外接电源dc-连接，电容c1连接在共模电感l1的第3端与第4端之间，共模电感l1的第4端连接接地端gnd。本实施例中，外接电源是直流电源，电压值可选范围是20v至30v。emi滤波电路10是一种由电感和电容组成的低通滤波器，它能让低频的有用信号顺利通过，而对高频干扰有抑制作用。
20.继续参照图2，ldo稳压电路20包括低压差稳压芯片u1、电阻r2、电阻r1和电容c2。其中，低压差稳压芯片u1的第2端与共模电感l1的第3端连接，低压差稳压芯片u1的的第1端与电阻r1连接之后再与共模电感l1的第4端连接，电阻r2连接在低压差稳压芯片u1的第3端与第1 端之间，电容c2的一端与低压差稳压芯片u1的第3端连接，且另一端与共模电感l1的第4端连接。
21.上述的ldo稳压电路20用于将外部直流电源电压变成所需电压。例如，外部直流电源电压可以是20v至30v之间的某一电压值，经过ldo 稳压电路20后，变成所需电压值，比如为13v。ldo稳压电路20的正输出端与负输出端(接地端)连接至半桥变换电路30。
22.继续参照图2，半桥驱动电路40包括型号为cd4047的半桥驱动芯片 u2、电容c3和电阻r3；半桥变换电路30包括上管触发电路301、下管触发电路302、半桥功率开关管电路304、半桥电容桥臂电路303和主变压器 e1。更具体的，上管触发电路301包括电阻r4和电容c4；下管触发电路 302包括电阻r5和电容c5；半桥功率开关管电路304包括p沟道场效应管 q1和n沟道场效应管q2；半桥电容桥臂电路303包括电容c7和电容c8。
23.其中，电容c3和电阻r3的一端分别连接半桥驱动芯片u2的第1端和第2端，电容c3和电阻r3的另一端连接半桥驱动芯片u2的第3端；半桥驱动芯片u2的第14端连接低压差稳压芯片u1的第3端；定义p沟道场效应管q1的源极与ldo稳压电路20正输出端的连接处为节点a，且 n沟道场效应管q2的漏极与p沟道场效应管q1的漏极的连接处为节点b； n沟道场效应管q2的源极接地。电阻r4、电容c4、电容c5及电阻r5 顺序串联于节点a及接地端gnd之间；半桥驱动芯片u2的第13端输出占空比为50％的方波信号并连接于电容c4与电容c5之间；p沟道场效应管q1的栅极连接于电阻r4与电容c4之间；n沟道场效应管q2的栅极连接于电容c5与电阻r5之间；电容c7、电容c8顺序串联于节点a以及接地端gnd之间；主变压器e1的初级绕组t3的第1端连接于电容c7与电容c8之间；主变压器e1的初级绕组t3的第2端与节点b连接。
24.通过采用这种连接结构，当电路通电后，当半桥驱动芯片u2第13脚输出低电位时时，p沟道场效应管q1导通，n沟道场效应管q2截止；当半桥驱动芯片u2第13脚输出高电位时时，p沟道场效应管q1截止，n沟道场效应管q2导通，这种连接结构使得由一个场效应管的关断过程启动另一个场效应管的导通过程，可以消除交叉导通带来的电流尖峰问题。
25.并且，本实施例的半桥驱动电路40是由半桥驱动芯片u2和电容c3、电阻r3组成，由于半桥驱动芯片u2的工作频率只由c3，r3充放电时间参数决定,因此影响工作频率的因素很少，非常容易保证工作频率的准确性和稳定性，批量生产时一致性非常好，从根本上克服了自激式工作不稳定的致命缺陷。
26.继续参照图2，输出整流滤波电路50包括两个二极管d3、两个二极管 d4和电容c9。其中，两个二极管d3串联连接，两个二极管d4串联连接，串联后的两个二极管d3和两个二极管d4并联设置；主变压器e1的次级绕组t4的第3端连接于两个二极管d3之间，主变压器e1的次级绕组t4 的第4端连接于两个二极管d4之间；电容c9的一端与其中一个二极管d3 和其
中一个二极管d4的负极连接，电容c9的另一端与另一个二极管d3 和另一个二极管d4的正极连接且同时接地。
27.上述的两个二极管d3、两个二极管d4和电容c9组成了桥式整流电路。本实施例中，经过主变压器e1的次级绕组t4之后的交流电压流过输出整流滤波电路50之后，在电容c9上获得24v直流电压。主变压器e1工作在线性状态，可以控制电压的变化和功率的传输，是一种功率变压器。由于采用了桥式整流电路，因此这是一种输出直流电压大、纹波小、功耗小、效率高的稳压电源控制电路。
28.本实施例的实施原理：当电路接通后，外部输入直流电源(20v至30v) 通过共模电感l1及电容c1滤波后作为低压差稳压芯片u1供电电源，再由低压差稳压芯片u1稳压成直流13v，加在p沟道场效应管q1和n沟道场效应管q2及半桥驱动芯片u2上。电容c7和c8首先被13v电源充电，两个充满电的电容相当于两个电源串联。半桥驱动芯片u2内部有独立的振荡器、激励放大器、脉宽调制器。半桥驱动芯片u2第13脚输出占空比为 50％的方波信号，当半桥驱动芯片u2第13脚输出低电位时时，p沟道场效应管q1导通，n沟道场效应管q2截止。电流方向：电容c7上的充电电压经上桥p沟道场效应管q1、主变压器e1的初级绕组t3、电容c7负端，形成放电回路。根据同名端原理，在主变压器e1的次级绕组t4上形成上负下正的电动势，使二极管d3截止，二极管d4导通，最后在电容c9上获得正半周的直流电压。当半桥驱动芯片u2第13脚输出高电位时时，p 沟道场效应管q1截止，n沟道场效应管q2导通。电流方向：电容c8上的充电电压经主变压器e1的初级绕组t3、下桥n沟道场效应管q2、0v，形成放电回路。根据同名端原理，在主变压器e1的次级绕组t4上形成上正下负的电动势，使二极管d3导通，二极管d4截止，最后在电容c9上获得负半周的直流电压。
29.显然，本领域技术人员在不偏离本技术的精神和范围的情况下可以作出对本技术的实施例的各种修改和改变。以该方式，如果这些修改和改变处于本技术的权利要求及其等同形式的范围内，则本技术还旨在涵盖这些修改和改变。词语“包括”不排除未在权利要求中列出的其它元件或步骤的存在。某些措施记载在相互不同的从属权利要求中的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于获利。权利要求中的任何附图标记不应当被认为限制范围。