[发明专利]一种半桥电路

说明书

技术领域

本发明属于转换电路领域，更具体地，涉及一种半桥电路。

背景技术

半桥电路(也称为半桥变换器)在PWM电机控制、DC-AC逆变、电子镇流器等场合有着广泛的应用。其中，包括两个串联呈桥臂的功率开关管，两个功率开关管由反相的信号控制，当一个功率管开时，另一个关断，这样在输出点就得到脉冲电压信号。

如图1所示，传统半桥变换器一般包括功率开关管Q1，功率开关管Q2、分压电容C1、分压电容C2和隔直电容C3，其中功率开关管Q1和功率开关管Q2组成半桥的桥臂；分压电容C1、分压电容C2串接后形成的电容分压支路与直流电源并接。隔直电容C3的一端接分压电容C1与分压电容C2之间的连接点，另一端作为半桥变换器的输出端接负载的一端；功率开关管Q1与功率开关管Q2的连接点作为半桥变换器的另一个输出端接负载另一端。

工作是，半桥电路利用两个功率管的交替导通，通过半桥电路中的主变压器内的原边绕组进行能量交换，完成电压输入到输出的转换。

但是，这样的半桥电路存在一个很大的缺陷，即若在使用场合受到外部的电磁骚扰信号或由于电路自身某个器件失效时，可能会导致两个功率管同时开通。一旦出现这种情况，电路中的功率管就会直接将DC直流源短路，从而造成不可逆的损坏，严重影响转换效果，设置使得电源损坏无法工作。

为避免两个功率管同时开通，目前存在一些相应的技术手段，例如对驱动脉冲宽度的最大值加以限制，使导通角度不会产生直通，或者从拓扑上进行改进，采用交叉耦合封闭电路，使其中一个功率管导通时，另一功率管驱动在封闭状态，直到前一个功率管关断，封闭才取消，另一个功率管才有导通的可能。

但是，上述技术手段或者拓扑复杂、控制方式繁琐、电路整体结构冗杂，或者控制效果差，无法避免同时导通的问题。

发明内容

针对以上的现有技术缺陷或改进需求，本发明提供了一种可抑制功率管直通的半桥电路，其通过在电路中设置具有两原边绕组的变压器，其利用直通发生时在两原边绕组的同名端产生的电压差峰值，控制功率管的驱动信号实现对相应功率管的关断，从而避免两个功率管直通时出现的短路，实现电压平稳输出。

按照本发明的一个方面，提供一种可抑制功率管直通的半桥电路，其具有两个可交替导通的功率管，外部DC直流源中的直流电压在所述两功率管的交替导通下通过其中的电压变压器进行高频隔离转换并输出，其特征在于，

所述变压器具有匝数相等、同名端相反、电感值不同且用于交替向次边传递电压实现输入输出转换的两个原边绕组，通过获得该两原边绕组同名端的电压信号差值大小的变化，即可实现对两功率管的同时导通的检测，从而可据此产生相应控制信号以关断相应功率管的驱动信号，实现短路预防并稳定输出。

作为本发明的改进，所述两功率管同时导通时所述两原边绕组同名端的电压信号差值产生电压峰值，依据该峰值控制功率管的驱动信号关断，实现短路预防。

作为本发明的改进，所述两原边绕组各自的同名端分别与一个功率管的漏级以及另一个功率管的源极连接，两原边绕组各自的另一端均连接到隔直电容一端。

作为本发明的改进，两功率管中的第一功率管漏极接电源输入端正极，第二功率管源极接地，两第一功率管的源极与第二功率管的漏极之间连接有一电容，以此串联并形成桥臂。

作为本发明的改进，该半桥电路还包括串联接入构成桥臂的第一分压电容和第二分压电容，所述第一分压电容一端接电源输入端正极，第二分压电容一端接地，隔直电容的一端接第一分压电容与第二分压电容之间的连接点，另一端与两原边绕组连接。

作为本发明的改进，还包括峰值信号采样电路，其用于采集所述两原边绕组同名端的电压信号差值，并在采集到两原边绕组同名端的电压信号差值产生电压峰值时，输出相应控制信号。

作为本发明的改进，还包括逻辑控制电路，其可根据所述两原边绕组同名端的电压信号差值实时控制半桥驱动电路的工作状态，并可两原边绕组同名端的电压信号差值产生电压峰值时产生的相应控制信号关断第一功率管和第二功率管的驱动信号

本发明提供的可抑制直通的半桥电路，包括半桥驱动电路，用于将外部的DC直流源中的直流电压接入至主功率管，在外部逻辑控制电路的控制下所述主功率管轮流导通使得所述DC直流源中的电压经变压器进行高频隔离转换输出；峰值信号采样电路，通过采样变压器绕组的峰值信号进行处理，然后输出一个信号到整个半桥电路的逻辑控制部分，以此来完成对半桥电路输出状态的监测。