基于紅外通信的開關(guān)式功率變換模塊的驅(qū)動電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及采用開關(guān)方式的功率變換領(lǐng)域，特別涉及一種用于驅(qū)動開關(guān)器件的基于紅外通信的隔離驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)是信息化的時代，信息化的快速發(fā)展使得人們對于電子設(shè)備、產(chǎn)品的依賴性越來越大，而這些電力電子設(shè)備、產(chǎn)品都離不開采用開關(guān)方式的功率變換模塊，如開關(guān)電源、逆變器、變頻器、D類功放等。采用開關(guān)方式的功率變換模塊是指利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，通過控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，輸出所需電壓或者電流的一種模塊。采用開關(guān)方式的功率變換模塊的核心部分一驅(qū)動電路直接影響到功率變換的性能，因此它的驅(qū)動電路具有很大研究價值。
[0003]例如，采用開關(guān)方式的功率變換模塊中的DC-DC開關(guān)電源，以小型、輕量和高效率的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于以電子計算機(jī)為主導(dǎo)的各種終端設(shè)備、通信設(shè)備等幾乎所有的電子設(shè)備，是當(dāng)今電子信息產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展不可缺少的一種電源方式。但主流采用的還是頻率為300-500kHz,用M0SFET制成的開關(guān)電源，其頻率有待進(jìn)一步提高。
[0004]電力電子器件開關(guān)頻率的高頻化是功率變換技術(shù)發(fā)展的創(chuàng)新技術(shù)，高頻化帶來的效益是使功率變換裝置空前地小型化，并使功率變換進(jìn)入更廣泛的領(lǐng)域，特別是在高新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用，推動了高新技術(shù)產(chǎn)品的小型化、輕便化，另外電力電子技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用在節(jié)約資源及保護(hù)環(huán)境方面都具有深遠(yuǎn)的意義。開關(guān)式功率變換技術(shù)正在蓬勃的發(fā)展起來，開關(guān)式功率變換模塊中驅(qū)動電路的作用是將控制電路的驅(qū)動脈沖放大到足夠激勵開關(guān)管，它的優(yōu)劣對整個產(chǎn)品的優(yōu)劣幾乎起決定性要素。
[0005]提高開關(guān)頻率，同時會對前級控制信號(如PWM信號)產(chǎn)生電路帶來較高的電磁干擾。同時，對于開關(guān)器件來講，控制信號驅(qū)動開關(guān)器件開啟或者關(guān)斷的條件是必須滿足控制級與輸出級之間的電壓差(如M0S管中的VGS)的值必須滿足器件手冊規(guī)定之參數(shù)。這就導(dǎo)致目前主流的驅(qū)動電路無法適用于較高頻率和高電壓型的功率變換模塊。
[0006]現(xiàn)有的驅(qū)動電路主要包括:1、浮動電源柵極驅(qū)動器:使用隔離光耦，再使用一個獨(dú)立電源應(yīng)用浮地技術(shù)將地浮動起來，以控制開關(guān)器件。采用浮地驅(qū)動時，獨(dú)立電源的成本高；光耦合器相對昂貴，而且?guī)捰邢蕖?、變壓器耦合式驅(qū)動器:使用變壓器耦合產(chǎn)生高于電源電壓的驅(qū)動電壓來驅(qū)動開關(guān)器件。采用變壓器耦合式驅(qū)動在不確定的周期內(nèi)充分控制柵極；但在某種程度上，限制了開關(guān)性能。3、直接驅(qū)動方式，無需獨(dú)立電源，采用專用驅(qū)動芯片進(jìn)行驅(qū)動，但是專用驅(qū)動芯片極其容易被損壞，若損壞之后，更換成本較高同時無獨(dú)立電源芯片的電壓等級也較低。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供了一種能夠提高開關(guān)器件驅(qū)動信號的工作頻率，提高采用開關(guān)方式的功率變換模塊的安全性及降低成本的基于紅外通信的隔離驅(qū)動電路，本基于紅外通信的開關(guān)式功率變換模塊的驅(qū)動電路的電路結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低廉，穩(wěn)定性較高。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采取的一個技術(shù)方案是:提供一種基于紅外通信的開關(guān)式功率變換模塊的驅(qū)動電路，包括:信號發(fā)送模塊，用于將驅(qū)動信號采用紅外通信的方式發(fā)送至信號接收驅(qū)動模塊；所述信號發(fā)送模塊包括三極管Q1、紅外發(fā)光二極管D1、電阻R1以及電阻R2，所述三極管Q1的基極通過所述電阻R2連接驅(qū)動控制器的驅(qū)動信號輸出端，所述三極管Q1的發(fā)射極接地，所述三極管Q1的集電極與所述紅外發(fā)光二極管D1的陰極連接，所述紅外發(fā)光二極管D1的陽極通過所述電阻R1接5V電源；
[0009]所述信號接收驅(qū)動模塊，用于采用紅外通信的方式接收所述驅(qū)動信號，并根據(jù)接收到的驅(qū)動信號驅(qū)動電壓轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行工作；其中，所述信號接收驅(qū)動模塊包括:信號接收子模塊，用于采用紅外通信的方式接收所述驅(qū)動信號；所述驅(qū)動子模塊，用于將驅(qū)動信號輸出至電壓轉(zhuǎn)換模塊以驅(qū)動所述電壓轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行工作；以及電源子模塊，用于將開關(guān)電路的電源接入所述驅(qū)動模塊，以為所述信號接收子模塊以及驅(qū)動子模塊供電；
[0010]所述電壓轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)所述信號接收驅(qū)動模塊發(fā)送的驅(qū)動信號進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，并輸出轉(zhuǎn)換后的電壓。
[0011]進(jìn)一步的，所述信號發(fā)送模塊還包括一電容C1，所述5V電源通過所述電容C1接地。
[0012]進(jìn)一步的，所述信號發(fā)送模塊還包括一電容C2，所述電容C2與所述電容C1并聯(lián)連接。
[0013]進(jìn)一步的，所述信號接收子模塊包括紅外接收二極管D2、三極管Q2、電阻R3、電阻R4以及電阻R5，所述紅外接收二極管D2用于接收所述紅外發(fā)光二極管D1發(fā)送的驅(qū)動信號，所述紅外接收二極管D2的陰極通過所述電阻R4連接所述三極管Q2的基極，所述三極管Q2的發(fā)射極通過所述電阻R3與所述紅外接收二極管D2的陰極相連，所述三極管Q2的集電極通過所述電阻R5與所述紅外接收二極管D2的陰極連接，所述三極管Q2的集電極以及發(fā)射極還與驅(qū)動子模塊相連，所述電阻R5與紅外接收二極管D2的陽極之間的節(jié)點(diǎn)還與電源子模塊相連。
[0014]進(jìn)一步的，所述驅(qū)動子模塊包括三極管Q3、三極管Q4、電阻R6以及電阻R10，所述三極管Q3的基極通過所述電阻R6與所述三極管Q2的集電極連接，所述三極管Q3的集電極連接所述電源子模塊，所述三極管Q3的發(fā)射極與所述三極管Q4的發(fā)射極相連，所述三極管Q4的基極與所述三極管Q3的基極直接連接，所述三極管Q4的集電極與所述三極管Q2的發(fā)射極相連，還與所述電壓轉(zhuǎn)換模塊相連，還與所述電源子模塊相連，所述三極管Q4的發(fā)射極與所述三極管Q3的發(fā)射極之間的節(jié)點(diǎn)通過所述電阻R10與所述電壓轉(zhuǎn)換模塊相連。
[0015]進(jìn)一步的，所述電源子模塊包括穩(wěn)壓二極管D3、穩(wěn)壓二極管D4、三極管Q5、三極管Q6、可調(diào)電阻R9以及可調(diào)電阻R11，所述穩(wěn)壓二極管D4的陽極與所述三極管Q4的集電極相連，所述穩(wěn)壓二極管D4的陰極與所述穩(wěn)壓二極管D3的陽極相連，所述穩(wěn)壓二極管D3的陰極通過電阻R9與三極管Q6的集電極相連，所述穩(wěn)壓二極管D3的陰極與所述電阻R9之間的節(jié)點(diǎn)與所述三極管Q6的基極相連，所述三極管Q6的發(fā)射極與所述三極管Q3的集電極相連，所述穩(wěn)壓二極管D3的陽極還與三極管Q5的基極相連，所述三極管Q5的發(fā)射極與所述紅外接收二極管D2的陽極相連，所述三極管Q5的集電極通過所述可調(diào)電阻R11與所述開關(guān)電源的電源輸出端連接，所述三極管Q5的集電極與所述可調(diào)電阻R11之間的節(jié)點(diǎn)還與三極管Q6的集電極相連。
[0016]進(jìn)一步的，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊為BUCK降壓模塊，其包括M0S管Q7，二極管D5、電感L1以及電容C3，所述M0S管Q7的柵極通過所述電阻R10連接于所述三極管Q4的發(fā)射極和所述三極管Q3的發(fā)射極之間的節(jié)點(diǎn)，所述M0S管Q7的源極與所述三極管Q4的集電極連接，所述M0S管Q7的漏極接開關(guān)電源的電源輸出端，所述M0S管Q7的源極還與所述二極管D5的陰極連接，所述二極管D5的陽極接地，所述M0S管Q7的源極與所述二極管D5的陰極之間的節(jié)點(diǎn)還與所述電感L1的一端相連，所述電感L1的另一端輸出電壓，所述二極管D5的陽極還通過所述電容C3與所述電感L1的另一端連接。
[0017]上述基于紅外通信的開關(guān)式功率變換模塊的驅(qū)動電路，采用紅外發(fā)射接收二極管D2對電路進(jìn)行電氣隔離，并采用浮地技術(shù)且不使用獨(dú)立電源，將接收到的信號驅(qū)動采用開關(guān)方式的功率變換模塊。驅(qū)動信號經(jīng)過紅外發(fā)射電路驅(qū)動紅外發(fā)光二極管D1發(fā)射紅外信號；紅外接收二極管D2和電阻R3兩端電壓由電源VCC經(jīng)電阻R11和電阻R9分壓后，由穩(wěn)壓二極管D4和三極管Q5穩(wěn)壓為5V，三極管Q3和三極管Q4兩端電壓由電源VCC經(jīng)R11和R9分壓后，由穩(wěn)壓二極管D3和D4穩(wěn)壓及Q6穩(wěn)壓為8V ;紅外接收二極管D2接收信號；并經(jīng)三極管Q2放大；經(jīng)過Q3、Q4推挽輸出驅(qū)動電路；由M0S-G輸出；M0S_S即為浮動地；改變電阻R11、電阻R9阻值，驅(qū)動電路可適應(yīng)VCC電壓變化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本驅(qū)動電路的制造成本更低，并且無需獨(dú)立電源，本驅(qū)動電路當(dāng)某一電子元件損壞之后直接更換該電子元件即可，更換成本低。
【附圖說明】
[0018]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)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。
[0019]圖1是本實(shí)用新型基于紅外通信的隔離驅(qū)動電路一實(shí)施例的方框圖。
[0020]圖2是圖1中信號發(fā)送模塊和信號接收驅(qū)動模塊的電路原理圖。
[0021]圖3是圖1中BUCK降壓模塊的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，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(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0023]請參見圖1至圖3，本實(shí)用新型的基于紅外通信的隔離驅(qū)動電路，包括:信號發(fā)送模塊、信號接收驅(qū)動模塊以及電壓轉(zhuǎn)換模塊，所述信號接收驅(qū)動模塊包括信號接收子模塊、所述驅(qū)動子模塊以及電源子模塊。本實(shí)施例中，以PWM信號驅(qū)動BUCK電路為例對本方案進(jìn)行詳細(xì)說明，可以理解的，在其他的實(shí)施例中，所述驅(qū)動信號還可以是SPWM信號、SVPWM信號等等。
[0024]所述信號發(fā)送模塊，與PWM控制器的PWM信號輸出端電連接，用于將PWM信號采用紅外通信的方式發(fā)送至信號接收驅(qū)動模塊；信號接收驅(qū)動模塊，用于采用紅外通信的方式接收所述PWM信號，并根據(jù)接收到的PWM信號驅(qū)動電壓轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行工作；所述電壓轉(zhuǎn)換模塊，用于根據(jù)所述信號接收驅(qū)動模塊發(fā)送的PWM波信號進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換，并輸出轉(zhuǎn)換后的電壓。
[0025]在所述信號接收驅(qū)動模塊中，信號接收子模塊，用于通過紅外接收二極管D2接收PWM信號；所述驅(qū)動子模塊，用于將接收到的PWM信號輸出至電壓轉(zhuǎn)換模塊；以及電源子模塊，用于將開關(guān)電路的電源接入所述驅(qū)動模塊，以為所述驅(qū)動子模塊供電。