一種軟開關的電路控制裝置的製作方法

2024-04-11 18:00:05 3

本實用新型涉及控制電路領域，尤其涉及一種保證移相PWM 和變頻拓撲零電壓軟開關的電路控制裝置。

背景技術：

開關電源就是採用功率半導體器件作為開關元件，通過周期性通斷開關，控制開元件的佔空比來調整輸出電壓。現有的開關電源電路控制裝置通常採用IGBT硬開關控制電路，當IGBT關斷時為硬性關斷，從而導致IGBT開關管的開關損耗加大，極大地影響IGBT管的壽命，嚴重時導致IGBT損壞，產品性能可靠性低。

硬開關控制電路的開關頻率越高，開關損耗就越大，所以硬開關技術的開關頻率不能做太高，只能在20KHZ以下，這樣就不能為產品小體積化創造條件，且一般的開關控制電路在靜態時，正相輸入跳變幹擾信號時容易輸出錯誤信號而影響電路穩定。

技術實現要素：

針對上述技術中存在的不足之處，本實用新型提供一種保證移相PWM和變頻拓撲零電壓軟開關的電路控制裝置，能保證靜態時，在正相輸入跳變幹擾信號時不會輸出錯誤信號而影響電路穩定。

為實現上述目的，本實用新型提供一種軟開關的電路控制裝置，包括開關電路U1、輸出電路U2和控制電路U3，所述輸出電路 U2包括第一放大電路F1和第二放大電路F2組合成雙階電壓平臺，所述控制電路U3包括主控電路S1和驅動電路S2，所述第一放大電路F1的正輸入端與開關電路U1串聯第一電阻R1後電連接，開關電路U1連接高壓極電壓，所述第二放大電路F2的負輸入與第一放大電路F1的輸出端電連接，所述第二放大電路F2的輸出端與驅動電路 S2電連接，所述第二放大電路F2的正輸入端串聯第七電阻R7後與主控電路S1電連接，所述第二放大電路F2接收主控電路S1發出的 PWM信號，通過主控電路S1發出的PWM信號控制第二放大電路F2上的第一二極體D1的導通，從而驅動電路S2與開關電路U1的導通。

其中，所述第一放大電路F1包括第一放大器A1,第二電阻R2, 第一電容C1、第三電阻R3和第四電阻R4，其中第二電阻R2與第一電容C1並聯後一端與第一放大器A1的正輸入端以及第一電阻R1 電連接，另一端與第三電阻R3電連接，且第二電阻R2和第一電容 C1也同時接地，第四電阻R4一端與第一放大器A1的負輸入端連接，另一端連接5V的直流電壓，所述第一放大器A1還與VCC電連接。

其中，所述第二放大電路F2包括第二放大器A2、第五電阻 R5、第六電阻R6、第二電容C2和第一二極體D1,其中第五電阻R5 的一端與第一放大器A1的負輸出端電連接，另一端分別與第六電阻 R6，第一二極體D1的陰極、第二電容C2和第二放大器A2的負輸入端連接，第七電阻R7與主控電路S1電連接，主控電路S1與二級管D1的陽極連接，第六電阻R6與VDD連接，第二電容C2的另一端接地，第二放大器A2的輸出端與驅動電路S2電連接。

其中，所述開關電路U1包括第一功率模塊G1和第二功率模塊G2，所述第一功率模塊G1包括第一IGBT管B1，第二二極體D2 和第三電容C3，所述第三電容C3一端與第一IGBT管B1的集電極連接，另一端與發射極連接，第二二極體D2的的陰極與集電極連接，陽極與發射極連接，而第一IGBT管B1的集電極連接外接電壓，第一IGBT管B1端的柵極懸空，所述第二功率模塊G2包括第二IGBT 管B2，第三二極體D3和第四電容C4，所述第四電容C4一端與第二IGBT管B2的集電極連接，另一端與發射極連接，第三二極體D3 的陰極與集電極連接，陽極與發射極連接，而第二IGBT管B2的集電極連接第一IGBT管B1的發射極，所述第二IGBT管B2的發射極接地，第二IGBT管B2的門極與驅動電路S2電連接，第一電阻R1 連接在第一IGBT管B1的發射極以及第二IGBT管B2的集電極之間。

本實用新型的有益效果是：與現有技術相比，本實用新型提供的軟開關的電路控制裝置，通過監測開關電路U1的功率管的高壓極電壓判斷控制信號的控制時序，當開關電路U1的IGBT管還處在高壓，即電壓大於0V或大於與之並聯的二極體正向壓降狀態時，通過第一放大器A1的取樣整形和第二放大器A2的比較判斷關閉主控電路S1給出的PWM信號，避免第二IGBT管工作在硬開通狀態，當第二IGBT管高壓極處在低壓位置，即0V或等於並聯二極體正向壓降狀態、續流或自然關斷時通過第一放大器A1的取樣整形和第二放大器A2的比較判斷放行主控電路S1給出的PWM信號，讓第二 IGBT管工作在零電壓(ZVS)軟開通狀態，第二放大器A2的反相輸入端設置為雙階電壓平臺，同時與電壓VDD，第一放大器A1的輸出端以及通過二級管與主控電路S1電連接，以保證靜態時，在正相輸入跳變幹擾信號時不會輸出錯誤信號而影響電路的穩定。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例的電路連接關係示意圖；

圖2為本實用新型實施例的第一放大電路連接關係圖；

圖3為本實用新型實施例的第二放大電路連接關係圖；

圖4為本實用新型實施例開關電路連接關係圖；

圖5為本實用新型實施例軟開關電路總連接關係示意圖。

主要元件符號說明如下：

U1、開關電路 U2、輸出電路

U3、控制電路 F1、第一放大電路

F2、第二放大電路 S1、主控電路

S2、驅動電路 G1、第一功率模塊

G2、第二功率模塊。

具體實施方式

為了更清楚地表述本實用新型，下面結合附圖對本實用新型作進一步地描述。

請參閱圖1和圖5，本實用新型提供包括開關電路U1、輸出電路U2和控制電路U3，輸出電路U2包括第一放大電路F1和第二放大電路F2，控制電路U3包括主控電路S1和驅動電路S2，第一放大電路F1的正輸入端與開關電路U1串聯第一電阻R1後電連接，第一電阻R1起到分壓的作用，開關電路U1連接高壓極電壓，第二放大電路F2的負輸入與第一放大電路F1的輸出端電連接，第二放大電路F2的輸出端與驅動電路S2電連接，第二放大電路F2的正輸入端串聯第七電阻R7後與主控電路S1電連接，主控電路S1發出的PWM 信號,控制第二放大電路F2上的第一二極體D1的通斷，從而帶動驅動電路S2與開關電路U1的導通。

請參閱圖2，第一放大電路F1包括第一放大器A1,第二電阻 R2,第一電容C1、第三電阻R3和第四電阻R4，其中第二電阻R2與第一電容C1並聯後一端與第一放大器A1的正輸入端以及第一電阻 R1電連接，另一端與第三電阻R3電連接並同時接地，第一電容C1 直接與第一放大電路A1的正輸入端連接，以達到濾波的作用，第四電阻R4一端與第一放大器A1的負輸入端連接，另一端連接5V的直流電壓，第一放大器A1還與VCC電連接。

請參閱圖3，第二放大電路F2包括第二放大器A2、第五電阻 R5、第六電阻R6、第二電容C2和第一二極體D1,其中第五電阻R5 的一端與第一放大器A1的負輸出端電連接，另一端分別與第六電阻 R6，第一二極體D1的陰極、第二電容C2和第二放大器A2的負輸入端連接，第七電阻R7與主控電路S1電連接，主控電路S1與二級管D1的陽極連接，第六電阻R6與VDD連接，第二電容C2的另一端接地，以進行濾波，第二放大器A2的輸出端與驅動電路S2電連接。本實用新型的第二放大器A2的負輸入端連接三個分支，分別為與第六電阻R6連接後接VDD，與第一二極體D1的陰極連接後連接主控電路S1，連接第五電阻R5後與第一放大器A1的輸出端連接，而第二放大器A2的正輸入端連接第七電阻R7後與主控電路S1連接，通過第一二極體D1以及主控電路S1控制PWM信號的輸入與輸出，在本實施例中，在第二放大器A2的負輸入端形成一個雙階電壓平臺，從而在控制電路的靜態狀態下，正相輸入跳變幹擾信號時，不會輸出錯誤信號，保證了整個軟開關電路的穩定性。

請參閱圖4，開關電路U1包括第一功率模塊G1和第二功率模塊G2，第一功率模塊G1包括第一IGBT管B1，第二二極體D2 和第三電容C3，第三電容C3一端與第一IGBT管B1的集電極連接，另一端與發射極連接，第二二極體D2的陽極與發射極連接，陰極與集電極連接，而第一IGBT管B1的集電極連接外接電壓，第一IGBT 管B1端的柵極懸空，第二功率模塊G2包括第二IGBT管B2，第三二極體D3和第四電容C4，第四電容C4一端與第二IGBT管B2的集電極連接，另一端與發射極連接，第三二極體D3的陰極與集電極連接，陽極與發射極連接，而第二IGBT管B2的集電極連接第一IGBT 管B1的發射極，第二IGBT管B2的發射極接地，第二IGBT管B2 的門極與驅動電路S2電連接，第一電阻R1連接在第一IGBT管B1 的發射極以及第二IGBT管B2的集電極之間。

本實用新型的優勢在於：結構簡單，本實用新型提供的軟開關的電路控制裝置，通過監測開關電路U1的功率管的高壓極電壓判斷控制信號的控制時序，當開關電路U1的第二IGBT管還處在高壓，即電壓大於0V或大於與之並聯的二極體正向壓降狀態時，通過第一放大器A1的取樣整形和第二放大器A2的比較判斷關閉主控電路S1 給出的PWM信號，避免IGBT管工作在硬開通狀態，當第二IGBT 管高壓極處在低壓，即0V或等於並聯二極體正向壓降狀態、續流或自然關斷時通過第一放大器A1的取樣整形和第二放大器A2的比較判斷放行主控電路S1給出的PWM信號，讓第二IGBT管工作在零電壓(ZVS)軟開通狀態，第二放大器A2的反相輸入端設置為雙階電壓平臺，同時與電壓VDD，第一放大器A1的輸出端以及通過二級管與主控電路S1電連接，以保證靜態時，在正相輸入跳變幹擾信號時不會輸出錯誤信號而影響電路的穩定。

以上公開的僅為本實用新型的幾個具體實施例，但是本實用新型並非局限於此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本實用新型的保護範圍。