一種半橋變換器和平衡電路的製作方法
2023-08-08 11:29:36 1
一種半橋變換器和平衡電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種半橋變換器和平衡電路，變換器包括隔直電容、與電容分壓支路和半橋交流橋臂；隔直電容的第一端接電容分壓支路的中點，另一端為半橋變換器的第一輸出端；半橋交流橋臂的中點為半橋變換器的第二輸出端。正向電壓檢測支路、負向電壓檢測支路分別與隔直電容並接，第一能量洩放支路的一端接直流電源的正極，另一端接隔直電容的第二端；第二能量洩放支路的一端接直流電源的負極，另一端接隔直電容的第二端；正向電壓檢測支路的信號輸出端接第一能量洩放支路的控制信號輸入端，負向電壓檢測支路的信號輸出端接第二能量洩放支路的控制信號輸入端。本實用新型能夠自動調節兩個分壓電容工作電壓，保證電路安全運行。
【專利說明】一種半橋變換器和平衡電路
[【技術領域】]
[0001]本實用新型涉及變換器電路，尤其涉及一種半橋變換器和平衡電路。
[【背景技術】]
[0002]傳統半橋變換器的結構如圖1所示，包括功率開關管Q3，功率開關管Q4、分壓電容EC1、分壓電容EC2和隔直電容Cr。功率開關管Q3和功率開關管Q4組成半橋的橋臂；分壓電容EC1、分壓電容EC2串接後形成的電容分壓支路與直流電源並接。隔直電容Cr的一端接分壓電容ECl與分壓電容EC2之間的連接點，另一端作為半橋變換器的輸出端接負載的一端；功率開關管Q3與功率開關管Q4的連接點作為半橋變換器的另一個輸出端接負載另一端。
[0003]因元器件的不一致性，會導致分壓電容ECl和EC2的工作電壓偏移較大。特別是在輕載或者空載時，這種分壓電容工作電壓的不一致性影響更加的明顯。導致電路的一邊應力加大，一邊應力減輕。
[0004]當功率開關管Q3導通時，分壓電容ECl通過功率開關管Q3和Cr給負載傳輸能量。當功率開關管Q4導通時，分壓電容EC2通過功率開關Q4和隔直電容Cr給負載傳輸能量。在理想的情況下，分壓電容ECl和EC2的有效值電壓在完整的工作周期內是相等的。隔直電容Cr的正負向電壓也是相等的。但在實現的應運中。因元件的離散性，電路不可能做到完全對稱。特別是在負載較輕的情況下，這種不對稱的現象更是嚴重。所以也就產生了分壓電容ECl和EC2相差較大的情況。這種情況輕者影響電路的工作狀態，重者可引起元器件的燒毀。所以如果不加任何的措施，電路將會存在較大的安全隱患。
[
【發明內容】
]
[0005]本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠自動調節兩個分壓電容工作電壓的半橋變換器，以保證半橋變換器安全運行。
[0006]本實用新型另一個要解決的技術問題是提供一種能夠自動調節半橋變換器兩個分壓電容工作電壓，以保證半橋變換器安全運行的平衡電路。
[0007]本實用新型要解決的技術問題是提供一種能夠自動調節半橋變換器兩個分壓電容工作電壓的平衡電路。為了解決上述技術問題，本實用新型採用的技術方案是，一種半橋變換器，包括直流電源、隔直電容、正向電壓檢測支路、負向電壓檢測支路、第一能量洩放支路、第二能量洩放支路、與直流電源並接的電容分壓支路和半橋交流橋臂；隔直電容的第一端接電容分壓支路的中點，另一端為半橋變換器的第一輸出端；半橋交流橋臂的中點為半橋變換器的第二輸出端，正向電壓檢測支路、負向電壓檢測支路分別與隔直電容並接，第一能量洩放支路的一端接直流電源的正極，另一端接隔直電容的第二端；第二能量洩放支路的一端接直流電源的負極，另一端接隔直電容的第二端；正向電壓檢測支路的信號輸出端接第一能量洩放支路的控制信號輸入端，負向電壓檢測支路的信號輸出端接第二能量洩放支路的控制信號輸入端。[0008]以上所述的半橋變換器，正向電壓檢測支路包括第一二極體、第三電阻和第五電阻，第一二極體的陰極接隔直電容的第一端，第五電阻的第一端接隔直電容的第二端；第三電阻的一端接第一二極體的陽極，另一端接第五電阻的第二端；第一能量洩放支路包括第一開關管和第一電阻，第一開關管和第一電阻串聯；第一開關管的控制端接第五電阻的第二端；負向電壓檢測支路包括第二二極體、第四電阻和第六電阻，第二二極體的陽極接隔直電容的第一端，第六電阻的第一端接隔直電容的第二端；第四電阻的一端接第一二極體的陰極，另一端接第六電阻的第二端；第二能量洩放支路包括第二開關管和第二電阻，第二開關管和第二電阻串聯；第二開關管的控制端接第六電阻的第二端。
[0009]以上所述的半橋變換器，正向電壓檢測支路包括第一 TVS管，第一 TVS管與第五電阻並接；負向電壓檢測支路包括第二 TVS管，第二 TVS管與第六電阻並接。
[0010]以上所述的半橋變換器，包括第七電阻和第八電阻，第七電阻的一端接直流電源的正極，另一端接電容分壓支路的中點；第八電阻的一端接直流電源的負極，另一端接電容分壓支路的中點。
[0011]以上所述的半橋變換器是三電平半橋變換器或二電平半橋變換器。
[0012]一種半橋變換器的平衡電路，包括隔直電容、正向電壓檢測支路、負向電壓檢測支路、第一能量洩放支路和第二能量洩放支路；正向電壓檢測支路、負向電壓檢測支路分別與隔直電容並接，第一能量洩放支路的一端接半橋變換器直流電源的正極，另一端接隔直電容的第二端；第二能量洩放支路的一端接半橋變換器直流電源的負極，另一端接隔直電容的第二端；正向電壓檢測支路的信號輸出端接第一能量洩放支路的控制信號輸入端，負向電壓檢測支路的信號輸出端接第二能量洩放支路的控制信號輸入端。
[0013]以上所述的半橋變換器的平衡電路，正向電壓檢測支路包括第一二極體、第三電阻和第五電阻，第一二極體的陰極接隔直電容的第一端，第五電阻的第一端接隔直電容的第二端；第三電阻的一端接第一二極體的陽極，另一端接第五電阻的第二端；第一能量洩放支路包括第一開關管和第一電阻，第一開關管和第一電阻串聯；第一開關管的控制端接第五電阻的第二端；負向電壓檢測支路包括第二二極體、第四電阻和第六電阻，第二二極體的陽極接隔直電容的第一端，第六電阻的第一端接隔直電容的第二端；第四電阻的一端接第一二極體的陰極，另一端接第六電阻的第二端；第二能量洩放支路包括第二開關管和第二電阻，第二開關管和第二電阻串聯；第二開關管的控制端接第六電阻的第二端。
[0014]以上所述的半橋變換器的平衡電路，正向電壓檢測支路包括第一 TVS管，第一 TVS管與第五電阻並接；負向電壓檢測支路包括第二 TVS管，第二 TVS管與第六電阻並接。本實用新型半橋變換器通過檢測隔直電容正負電壓的不平衡度輸出控制信號來控制分壓電容洩放能量的大小，自動調節兩個分壓電容工作電壓，保證電路安全運行。
[【專利附圖】
【附圖說明】]
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0016]圖1是現有技術半橋變換器的原理圖。
[0017]圖2是本實用新型實施例1半橋變換器平衡電路的原理圖。
[0018]圖3是本實用新型實施例1半橋變換器的原理圖。
[0019]圖4是本實用新型實施例1半橋變換器調節過程示意圖。[0020]圖5是本實用新型實施例2三電平半橋變換器的原理圖。
[【具體實施方式】]
[0021]本實用新型實施例的半橋變換器的結構和原理如圖2至圖4所示，包括直流電源、電容分壓支路、半橋交流橋臂、隔直電容Cr和平衡電路。
[0022]功率開關管Q3和功率開關管Q4組成半橋的橋臂、分壓電容ECl、分壓電容EC2串接後形成的電容分壓支路分別與直流電源並接。
[0023]隔直電容Cr的一端接分壓電容ECl與分壓電容EC2之間的連接點(電容分壓支路的中點)，另一端作為半橋變換器的輸出端接負載的一端；功率開關管Q3與功率開關管Q4的連接點(半橋交流橋臂的中點)作為半橋變換器的另一個輸出端接負載另一端。
[0024]平衡電路包括正向電壓檢測支路、負向電壓檢測支路、第一能量洩放支路和第二能量洩放支路。
[0025]正向電壓檢測支路包括二極體D1、電阻R3、電阻R5和TVS管D3，二極體Dl的陰極接隔直電容Cr的第一端，電阻R5的第一端接隔直電容Cr的第二端；電阻R3的一端接二極體Dl的陽極，另一端接電阻R5的第二端，TVS管D3與電阻R5並接。
[0026]第一能量洩放支路包括開關管Ql和電阻Rl，開關管Ql和電阻Rl串聯；開關管Ql的控制極接電阻R5的第二端；
[0027]負向電壓檢測支路包括二極體D2、電阻R4、電阻R6和TVS管D4，二極體D2的陽極接隔直電容Cr的第一端，電阻R6的第一端接隔直電容Cr的第二端；電阻R4的一端接二極體Dl的陰極，另一端接電阻R6的第二端，TVS管D4與電阻R6並接。
[0028]第二能量洩放支路包括開關管Q2和電阻R2，開關管Q2和電阻R2串聯；開關管Q2的控制極接電阻R6的第二端。`
[0029]開關管Ql和Q2可以是三極體，MOS管和IGBT。
[0030]分壓電容能量微調電阻R7的一端接直流電源的正極HV，另一端接電容分壓支路的中點；分壓電容能量微調電阻R8的一端接直流電源的負極GND，另一端接電容分壓支路的中點。
[0031]當隔直電容Cr的正向電壓達到二極體Dl的穩壓值時，正向電流將通過二極體D1、電阻R3和電阻R5流過。其在電阻R5上的分壓將給開關管Ql的控制極供電。其電壓滿足以下的公式:
[0032]
【權利要求】
1.一種半橋變換器，包括直流電源、隔直電容、與直流電源並接的電容分壓支路和半橋交流橋臂；隔直電容的第一端接電容分壓支路的中點，另一端為半橋變換器的第一輸出端；半橋交流橋臂的中點為半橋變換器的第二輸出端，其特徵在於，包括正向電壓檢測支路、負向電壓檢測支路、第一能量洩放支路和第二能量洩放支路；正向電壓檢測支路、負向電壓檢測支路分別與隔直電容並接，第一能量洩放支路的一端接直流電源的正極，另一端接隔直電容的第二端；第二能量洩放支路的一端接直流電源的負極，另一端接隔直電容的第二端；正向電壓檢測支路的信號輸出端接第一能量洩放支路的控制信號輸入端，負向電壓檢測支路的信號輸出端接第二能量洩放支路的控制信號輸入端。
2.根據權利要求1所述的半橋變換器，其特徵在於，正向電壓檢測支路包括第一二極體、第三電阻和第五電阻，第一二極體的陰極接隔直電容的第一端，第五電阻的第一端接隔直電容的第二端；第三電阻的一端接第一二極體的陽極，另一端接第五電阻的第二端;第一能量洩放支路包括第一開關管和第一電阻，第一開關管和第一電阻串聯；第一開關管的控制端接第五電阻的第二端；負向電壓檢測支路包括第二二極體、第四電阻和第六電阻，第二二極體的陽極接隔直電容的第一端，第六電阻的第一端接隔直電容的第二端；第四電阻的一端接第一二極體的陰極，另一端接第六電阻的第二端；第二能量洩放支路包括第二開關管和第二電阻，第二開關管和第二電阻串聯；第二開關管的控制端接第六電阻的第二端。
3.根據權利要求2所述的半橋變換器，其特徵在於，正向電壓檢測支路包括第一TVS管，第一 TVS管與第五電阻並接；負向電壓檢測支路包括第二 TVS管，第二 TVS管與第六電阻並接。
4.根據權利要求1所述的半橋變換器，其特徵在於，包括第七電阻和第八電阻，第七電阻的一端接直流電源的正極，另一端接電容分壓支路的中點；第八電阻的一端接直流電源的負極，另一端接電容分壓支路的中點。
5.根據權利要求1至4中任一權利要求所述的半橋變換器，其特徵在於，所述的半橋變換器是三電平半橋變換器或二電平半橋變換器。
6.一種半橋變換器的平衡電路，其特徵在於，包括隔直電容、正向電壓檢測支路、負向電壓檢測支路、第一能量洩放支路和第二能量洩放支路；正向電壓檢測支路、負向電壓檢測支路分別與隔直電容並接，第一能量洩放支路的一端接半橋變換器直流電源的正極，另一端接隔直電容的第二端；第二能量洩放支路的一端接半橋變換器直流電源的負極，另一端接隔直電容的第二端；正向電壓檢測支路的信號輸出端接第一能量洩放支路的控制信號輸入端，負向電壓檢測支路的信號輸出端接第二能量洩放支路的控制信號輸入端。
7.根據權利要求6所述的半橋變換器的平衡電路，其特徵在於，正向電壓檢測支路包括第一二極體、第三電阻和第五電阻，第一二極體的陰極接隔直電容的第一端，第五電阻的第一端接隔直電容的第二端；第三電阻的一端接第一二極體的陽極，另一端接第五電阻的第二端；第一能量洩放支路包括第一開關管和第一電阻，第一開關管和第一電阻串聯;第一開關管的控制端接第五電阻的第二端；負向電壓檢測支路包括第二二極體、第四電阻和第六電阻，第二二極體的陽極接隔直電容的第一端，第六電阻的第一端接隔直電容的第二端；第四電阻的一端接第一二極體的陰極，另一端接第六電阻的第二端；第二能量洩放支路包括第二開關管和第二電阻，第二開關管和第二電阻串聯；第二開關管的控制端接第六電阻的第二端。
8.根據權利要求7所述的半橋變換器的平衡電路，其特徵在於，正向電壓檢測支路包括第一 TVS管，第一 TVS管與第五電阻並接；負向電壓檢測支路包括第二 TVS管，第二 TVS管與第六電阻 並接。
【文檔編號】H02M7/537GK203466747SQ201320590934
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年9月24日 優先權日:2013年9月24日
【發明者】鍾如茂 申請人:深圳麥格米特電氣股份有限公司