本實用新型涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種驅(qū)動脈沖電路以及交流斬波電路。

背景技術(shù)：

交流斬波調(diào)壓技術(shù)作為一種高性能交流調(diào)壓技術(shù)，廣泛應(yīng)用于實現(xiàn)市電調(diào)壓變化。一般的交流斬波電路包括斬波開關(guān)組件、斬波和續(xù)流控制裝置、續(xù)流開關(guān)組件、濾波電感、濾波電容以及負載。由于感抗的作用，濾波電感、濾波電容在斬波開關(guān)組件每次導(dǎo)通后關(guān)斷會形成感應(yīng)電流，需要給感應(yīng)電流提供繼續(xù)流通的通路，即要在斬波開關(guān)組件的電路上并聯(lián)承擔(dān)感應(yīng)電流繼續(xù)流通的續(xù)流開關(guān)組件，控制續(xù)流開關(guān)組件的導(dǎo)通與關(guān)斷的電壓信號由續(xù)流控制裝置產(chǎn)生，開關(guān)組件的通常是通過脈沖信號來實現(xiàn)的。

現(xiàn)有技術(shù)中，脈沖信號的產(chǎn)生與驅(qū)動往往通過數(shù)字信號處理(DSP)芯片來控制，但是，DSP芯片價格昂貴，使得整個交流斬波電路的技術(shù)成本增加，限制了交流斬波電路的運用范圍。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型實施例的目的是提供一種驅(qū)動脈沖電路以及交流斬波電路，以降低交流斬波主電路的成本。

為解決上述技術(shù)問題，本實用新型實施例提供以下技術(shù)方案：

本實用新型實施例提供了一種驅(qū)動脈沖電路，應(yīng)用于交流斬波電路，包括：

同步信號產(chǎn)生模塊、死區(qū)產(chǎn)生模塊以及脈沖驅(qū)動模塊；

其中，所述同步信號產(chǎn)生模塊的第一輸入端連接同步輸入源，第二輸入端連接所述交流斬波電路的輸入源，兩個輸出端分別與所述死區(qū)產(chǎn)生模塊的兩個輸入端相連；

所述脈沖驅(qū)動模塊包括兩個相同結(jié)構(gòu)的子模塊，所述子模塊包括第一與非門、第二與非門、第一驅(qū)動電路、第二驅(qū)動電路、第一電阻、第二電阻以及第三電阻；所述第一與非門的第一輸入端用于輸入PWM信號，且與所述第一電阻的一端相連，輸出端與所述第一驅(qū)動電路的光耦的負極相連，所述第一電阻的另一端接地；所述第二與非門的兩個輸入端與所述第一與非門的第二輸入端、所述死區(qū)產(chǎn)生模塊的輸出端相連，輸出端與所述第二驅(qū)動電路的光耦的負極相連；所述第二電阻的一端與所述第一驅(qū)動電路的光耦的正極相連，另一端與第一電源相連；所述第三電阻的一端與所述第二驅(qū)動電路的光耦的正極相連，另一端與所述第一電源相連。

可選的，所述死區(qū)產(chǎn)生模塊包括：

兩個相同結(jié)構(gòu)的子模塊，所述子模塊包括第四電阻、第五電阻、第六電阻以及第一運放；所述第一運放的正極輸入端與所述同步信號產(chǎn)生模塊的一個輸入端相連，負極輸入端與所述第四電阻的一端、所述第五電阻的一端相連，輸出端與所述第六電阻的一端相連；所述第四電阻的另一端與所述第一電源相連；所述第五電阻的另一端接地；所述第六電阻的另一端與所述第一電源相連。

可選的，所述同步信號產(chǎn)生模塊包括第一子模塊以及第二子模塊；

所述第一子模塊包括第一二極管、第一電容、第一光耦、第七電阻以及第八電阻；所述第七電阻的一端與所述同步輸入源相連，另一端與所述第一二極管的陰極、所述第一光耦的正極輸入端相連；所述第八電阻與所述第一電容并聯(lián)，公共端的一端接地，另一端與所述第一光耦的發(fā)射極輸出端相連，并與所述死區(qū)產(chǎn)生模塊的輸入端相連；所述第一光耦的集電極輸出端與第二電源相連，負極輸入端與所述第一二極管的陽極相連，且與所述第二子模塊的第二二極管的陽極、第二光耦的負極輸入端相連；

所述第二子模塊包括所述第二二極管、第二電容、所述第二光耦以及第九電阻，所述第二二極管的陰極與所述交流斬波電路的輸入源相連；所述第九電阻與所述第二電容并聯(lián)，公共端的一端接地，另一端與所述第二光耦的發(fā)射極輸出端相連，并與所述死區(qū)產(chǎn)生模塊的輸入端相連；所述第二光耦的集電極輸出端與所述第二電源相連。

可選的，所述第一電源為VCC電源，所述第二電源為VP電源。

本實用新型實施例還提供了一種交流斬波電路，包括：

開關(guān)管以及如上任意一項所述的驅(qū)動脈沖電路。

可選的，所述開關(guān)管為四個，各自分別與所述驅(qū)動脈沖電路中的驅(qū)動電路相連。

本實用新型實施例提供了一種驅(qū)動脈沖電路，包括同步信號產(chǎn)生模塊、死區(qū)產(chǎn)生模塊以及脈沖驅(qū)動模塊。同步信號產(chǎn)生模塊的輸入端分別連接同步輸入源以及交流斬波電路的輸入源，兩個輸出端分別與死區(qū)產(chǎn)生模塊的兩個輸入端相連；脈沖驅(qū)動模塊包括兩個相同結(jié)構(gòu)的子模塊，每個子模塊包括兩個與非門、兩個驅(qū)動電路以及三個電阻。與非門的一端用于輸入PWM信號，另外三個輸入端與死區(qū)產(chǎn)生模塊的輸出端相連，輸出端分別與驅(qū)動電路的光耦的負極相連，驅(qū)動電路的光耦的正極與電阻的一端相連，兩個電阻的另一端接電源，第三個電阻的一端連接與非門的輸入端，一端接地。

本實用新型提供的技術(shù)方案優(yōu)點在于，通過設(shè)計的驅(qū)動脈沖電路代替了傳統(tǒng)的DSP芯片應(yīng)用于交流斬波電路，降低了整個交流斬波電路的生產(chǎn)成本以及用戶的使用成本；在驅(qū)動脈沖與強電之間均采用了光耦隔離，提高了整個電路的安全性以及可靠性；在同步電壓信號或PWM信號丟失時驅(qū)動脈沖電路的輸出為低，有利于提高電路的故障冗余性，采用與非門與上拉電阻，使得PWM信號只在高電平有效，提高了整個電路的工作效率；通過設(shè)計死區(qū)產(chǎn)生模塊從而避免了傳統(tǒng)斬波開關(guān)管與續(xù)流開關(guān)管上下短路的問題，進一步的提高了電路的安全性以及穩(wěn)定性。

此外，本實用新型還提供了包含上述驅(qū)動脈沖電路的交流斬波電路，所述交流斬波電路具有相應(yīng)的優(yōu)點。

附圖說明

為了更清楚的說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的驅(qū)動脈沖電路的一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型實施例提供的脈沖驅(qū)動模塊的一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型實施例提供的驅(qū)動脈沖電路的另一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型實施例提供的死區(qū)產(chǎn)生模塊的一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型實施例提供的驅(qū)動脈沖電路的再一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實用新型實施例提供的同步信號產(chǎn)生模塊的一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實用新型實施例提供的交流斬波電路的一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實用新型方案，下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

本申請的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于區(qū)別不同的對象，而不是用于描述特定的順序。此外術(shù)語“包括”和“具有”以及他們?nèi)魏巫冃?，意圖在于覆蓋不排他的包含。例如包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備沒有限定于已列出的步驟或單元，而是可包括沒有列出的步驟或單元。

首先請參見圖1，圖1為本實用新型實施例提供的驅(qū)動脈沖電路的在一種具體實施方式下的結(jié)構(gòu)示意圖，在本實用新型實施例，驅(qū)動脈沖電路例如可應(yīng)用于交流斬波電路，具體的可包括以下內(nèi)容：

同步信號產(chǎn)生模塊101、死區(qū)產(chǎn)生模塊102以及脈沖驅(qū)動模塊103。

同步信號產(chǎn)生模塊101的第一輸入端連接同步輸入源，第二輸入端連接交流斬波電路的輸入源，用于產(chǎn)生同步信號，實現(xiàn)工頻同步。

由于開關(guān)管存在一定開通與關(guān)斷時間，死區(qū)產(chǎn)生模塊102用于設(shè)置正負半周的死區(qū)時間。死區(qū)產(chǎn)生模塊102的兩個輸入端相連分別與同步信號產(chǎn)生模塊101兩個輸出端相連。

脈沖驅(qū)動模塊103包括兩個相同結(jié)構(gòu)的子模塊，子模塊的結(jié)構(gòu)示意圖請參閱圖2所示，每一個子模塊包括兩個與非門、兩個驅(qū)動電路、三個電阻，其中一個電阻為上拉電阻。

具體的，以其中一個子模塊為例，闡述具體結(jié)構(gòu)以及連接關(guān)系。第一子模塊1031包括第一與非門U₁、第二與非門U₂、第一驅(qū)動電路Q₁、第二驅(qū)動電路Q₂、第一電阻R₁、第二電阻R₂以及第三電阻R₃。

第一與非門U₁的第一輸入端與第一電阻R₁的一端相連，且用于輸入PWM信號，U₁輸出端與第一驅(qū)動電路Q₁的光耦的負極相連，第一電阻R₁的另一端接地，R₁作為上拉電阻。

第二與非門U₂的兩個輸入端與第一與非門U₁的第二輸入端、死區(qū)產(chǎn)生模塊的一個輸出端相連，U₂的輸出端與第二驅(qū)動電路Q₂的光耦的負極相連。

第二電阻R₂的一端與第一驅(qū)動電路Q₁的光耦的正極相連，另一端與第一電源相連；第三電阻R₃的一端與第二驅(qū)動電路Q₂的光耦的正極相連，另一端與第一電源相連。其中，第一電源為VCC電源，當然，也可采取其他電源。

脈沖驅(qū)動模塊103的第二子模塊1032包括第三與非門U₃、第四與非門U₄、第三驅(qū)動電路Q₃、第四驅(qū)動電路Q₄、以及三個電阻。具體的接連關(guān)系與第一子模塊1031的連接關(guān)系一樣，此處就不在贅述。

在本實用新型實施例中，各個電阻的型號、阻值，各個與非門的型號，各個驅(qū)動電路的類型都不限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)具體實際情況進行選取，本申請對此不作任何限定。

本實用新型提供的技術(shù)方案中，通過設(shè)計的驅(qū)動脈沖電路代替了傳統(tǒng)的DSP芯片應(yīng)用于交流斬波電路，降低了整個交流斬波電路的生產(chǎn)成本以及用戶的使用成本；在驅(qū)動脈沖與強電之間均采用了光耦隔離，提高了整個電路的安全性以及可靠性；在同步電壓信號或PWM信號丟失時驅(qū)動脈沖電路的輸出為低，有利于提高電路的故障冗余性，采用與非門與上拉電阻，使得PWM信號只在高電平有效，提高了整個電路的工作效率；通過設(shè)計死區(qū)產(chǎn)生模塊從而避免了傳統(tǒng)斬波開關(guān)管與續(xù)流開關(guān)管上下短路的問題，進一步的提高了電路的安全性以及穩(wěn)定性。

在整個斬波電路中，由于感抗的作用，濾波電感、濾波電容在斬波開關(guān)組件每次導(dǎo)通后關(guān)斷會形成感應(yīng)電流，需要給感應(yīng)電流提供繼續(xù)流通的通路，續(xù)流最好的效果是在續(xù)流開始時刻與斬波電流關(guān)斷時刻之間沒有時間間隔。但是，一般采用非門進行脈沖互補，即在斬波開關(guān)管關(guān)斷后，續(xù)流開關(guān)管才導(dǎo)通。由于開關(guān)管存在一定的開通與關(guān)斷時間，所以續(xù)流效果受到一定的影響，使得整個電路的運行效率降低，而正負半周之間設(shè)置死區(qū)時間，往往容易被忽略，導(dǎo)致存在斬波開關(guān)管與續(xù)流開關(guān)管上下短路的危險。

鑒于此，針對上述實施例，本申請還提供了另外一個實施例，該實施例的結(jié)構(gòu)示意圖請參閱圖3所示，具體的可包括：

兩個相同結(jié)構(gòu)的子模塊1021以及1022，所述子模塊的結(jié)構(gòu)示意圖請參閱圖4所示，在每個子模塊中，都包括一個運放以及三個電阻。

以其中一個子模塊為例闡述各個器件間的連接關(guān)系，子模塊可包括第四電阻R₄、第五電阻R₅、第六電阻R₆以及第一運放LM₁。第一運放LM₁的正極輸入端與同步信號產(chǎn)生模塊101的一個輸入端相連，LM₁負極輸入端與第四電阻R₄的一端、第五電阻R₅的一端相連，LM₁輸出端與第六電阻R₆的一端相連；第四電阻R₄的另一端與第一電源相連；第五電阻R₅的另一端接地；第六電阻R₆的另一端與第一電源相連。其中，第一電源可為VCC電源，當然，也可為其他電源。

通過對正負半周的死區(qū)時間的設(shè)置，避免了斬波開關(guān)管與續(xù)流開關(guān)管對地短路的風(fēng)險，進一步的提升了電路的可靠性以及穩(wěn)定性。

傳統(tǒng)的同步信號產(chǎn)生模塊101通常使用電子變壓器將220V工頻降壓，再通過運放進行比較然后輸出同步信號，由于增加了電子變壓器，導(dǎo)致整個電路的生產(chǎn)成本增加，用戶的使用成本也相應(yīng)增加，且整個電路的體積增加。

因此，本申請還提供了另外一個實施例，該實施例的結(jié)構(gòu)示意圖請參閱圖5所示，本實施例基于上述實施例，在本實施例中的同步信號產(chǎn)生模塊101的結(jié)構(gòu)示意圖請參閱圖6所示，具體的可包括：

包括第一子模塊1011以及第二子模塊1012；

第一子模塊1011包括第一二極管D₁、第一電容C₁、第一光耦I(lǐng)C₁、第七電阻R₇以及第八電阻R₈。第七電阻R₇的一端與同步輸入源相連，另一端與第一二極管D₁的陰極、第一光耦I(lǐng)C₁的正極輸入端相連；第八電阻R₈與第一電容C₁并聯(lián)，二者的公共端的一端接地，另一端與第一光耦I(lǐng)C₁的發(fā)射極輸出端相連，并與死區(qū)產(chǎn)生模塊的輸入端相連；第一光耦I(lǐng)C₁的集電極輸出端與第二電源相連，IC₁負極輸入端與第一二極管D₁的陽極相連，且與第二子模塊1012的第二二極管D₂的陽極、第二光耦I(lǐng)C₂的負極輸入端相連。

所述第二子模塊包括第二二極管D₂、第二電容C₂、第二光耦I(lǐng)C₂以及第九電阻R₉。第二二極管D₂的陰極與交流斬波電路的輸入源相連；第九電阻R₉與第二電容C₂并聯(lián)，二者的公共端的一端接地，另一端與第二光耦I(lǐng)C₂的發(fā)射極輸出端相連，并與死區(qū)產(chǎn)生模塊的另外一個輸入端相連；第二光耦I(lǐng)C₂的集電極輸出端與第二電源相連。其中，第二電源可為VP電源，當然，也可選取其他電源。

通過設(shè)計的電路代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電子變壓器，一定程度上減輕了整個電路的重量，較小了電路的空間體積，且降低了電路的生產(chǎn)成本以及用戶使用成本。

本實用新型實施例還針對驅(qū)動脈沖電路提供了相應(yīng)的應(yīng)用電路，進一步使得所述電路更具有實用性。下面對本實用新型實施例提供的交流斬波電路進行介紹，下文描述的交流斬波電路與上文描述的驅(qū)動脈沖電路可相互對應(yīng)參照。

請參閱圖7，圖7為本實用新型實施例提供的交流斬波電路的一種具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，具體的可包括：

開關(guān)管以及驅(qū)動脈沖電路。

開關(guān)管為四個，各自分別與驅(qū)動脈沖電路的脈沖驅(qū)動模塊中的驅(qū)動電路相連，具體的，第一驅(qū)動電路Q₁與開關(guān)管K₁相連，第二驅(qū)動電路Q₂與開關(guān)管K₄相連，第三驅(qū)動電路Q₃與開關(guān)管K₂相連、第四驅(qū)動電路Q₄與開關(guān)管K₂相連。

需要說明的是，在斬波電路中還包括二極管、濾波電感、濾波電容、電阻以及耦合線圈，具體的連接關(guān)系可參閱圖7所示，此處就不再贅述。

本實用新型實施例所述脈沖驅(qū)動模塊的各功能模塊的功能可根據(jù)上述實施例中各模塊的具體實現(xiàn)，其具體實現(xiàn)過程可以參照上述實施例的相關(guān)描述，此處不再贅述。

由上可知，本實用新型實施例通過設(shè)計的驅(qū)動脈沖電路代替了傳統(tǒng)的DSP芯片應(yīng)用于交流斬波電路，降低了整個交流斬波電路的生產(chǎn)成本以及用戶的使用成本；在驅(qū)動脈沖與強電之間均采用了光耦隔離，提高了整個電路的安全性以及可靠性；在同步電壓信號或PWM信號丟失時驅(qū)動脈沖電路的輸出為低，有利于提高電路的故障冗余性，采用與非門與上拉電阻，使得PWM信號只在高電平有效，提高了整個電路的工作效率；通過設(shè)計死區(qū)產(chǎn)生模塊從而避免了傳統(tǒng)斬波開關(guān)管與續(xù)流開關(guān)管上下短路的問題，進一步的提高了電路的安全性以及穩(wěn)定性。

以圖5以及圖7為例，闡述整個電路的原理，同步輸入源為L，交流斬波電路輸入源為N。

同步輸入源L與交流斬波電路輸入源N，為交流正弦波。正半周時通過限流電阻R₇，IC₁，D₂驅(qū)動光耦I(lǐng)C₁的輸入端導(dǎo)通，經(jīng)輸出端R₈及C₁產(chǎn)生同步信號，LM₁正極輸入端在輸入正弦波的正半周時輸入為高電平，負半周時為低電平。經(jīng)電阻R₅后將電壓抬升，LM₁輸出為方波但有一定的死區(qū)。同樣在負半周時通過限流電阻R₇，D1驅(qū)動光耦I(lǐng)C2的輸入端導(dǎo)通，經(jīng)輸出端R₉及C₂產(chǎn)生同步信號，LM₂正極輸入端在輸入正弦波的正半周時輸入為高電平，負半周時為低電平。經(jīng)電阻R₁₀后將電壓抬升，LM₂輸出為方波但有一定的死區(qū)。這樣就避免了正負半周交替時產(chǎn)生的短路風(fēng)險。

與非門U₂輸入信號為整個正半周的有一定死區(qū)的方波信號，使得驅(qū)動電路Q₂一直處于工作狀態(tài)，開關(guān)管K₄正半周工作于無時差的續(xù)流。同樣與非門U₄輸入信號為整個負半周的有一定死區(qū)的方波信號，使得驅(qū)動電路Q₄一直處于工作狀態(tài)，開關(guān)管K₃負半周工作于無時差的續(xù)流。

與非門U₁輸入一端為整個正半周的有一定死區(qū)的方波信號，另一端為PWM信號。信號相與之后，Q₁工作于PWM信號的高電平，實現(xiàn)開關(guān)管K₁正半周的斬波。同樣與非門U₃輸入一端為整個負半周的有一定死區(qū)的方波信號，另一端為PWM信號。信號相與之后，Q₄工作于PWM信號的高電平，實現(xiàn)開關(guān)管K₂負半周的斬波。

當同步輸入電源或PWM信號丟失時，U₁～U₄與非門輸出為正，Q₁～Q₄驅(qū)動電路不工作，可靠地保護了交流斬波主電路。

專業(yè)人員還可以進一步意識到，結(jié)合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結(jié)合來實現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應(yīng)認為超出本實用新型的范圍。

結(jié)合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實施。軟件模塊可以置于隨機存儲器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲介質(zhì)中。

以上對本實用新型所提供的一種驅(qū)動脈沖電路以及交流斬波電路進行了詳細介紹。本文中應(yīng)用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。