[发明专利]基于红外隔离通信的开关式功率变换模块的驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及采用开关方式的功率变换领域，特别涉及一种用于驱动开关器件的基于红外通信的隔离驱动电路。

背景技术

21世纪是信息化的时代，信息化的快速发展使得人们对于电子设备、产品的依赖性越来越大，而这些电力电子设备、产品都离不开采用开关方式的功率变换模块，如开关电源、逆变器、变频器、D类功放等。采用开关方式的功率变换模块是指利用现代电力电子技术，通过控制开关管开通和关断的时间比率，输出所需电压或者电流的一种模块。采用开关方式的功率变换模块的核心部分—驱动电路直接影响到功率变换的性能，因此它的驱动电路具有很大研究价值。

例如，采用开关方式的功率变换模块中的DC-DC开关电源，以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。但主流采用的还是频率为300-500kHz,用MOSFET制成的开关电源，其频率有待进一步提高。

电力电子器件开关频率的高频化是功率变换技术发展的创新技术，高频化带来的效益是使功率变换装置空前地小型化，并使功率变换进入更广泛的领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化，另外电力电子技术的发展与应用在节约资源及保护环境方面都具有深远的意义。开关式功率变换技术正在蓬勃的发展起来，开关式功率变换模块中驱动电路的作用是将控制电路的驱动脉冲放大到足够激励开关管，它的优劣对整个产品的优劣几乎起决定性要素。

提高开关频率，同时会对前级控制信号（如PWM信号）产生电路带来较高的电磁干扰。同时，对于开关器件来讲，控制信号驱动开关器件开启或者关断的条件是必须满足控制级与输出级之间的电压差（如MOS管中的VGS）的值必须满足器件手册规定之参数。这就导致目前主流的驱动电路无法适用于较高频率和高电压型的功率变换模块。

现有的驱动电路主要包括：1、浮动电源栅极驱动器:使用隔离光耦，再使用一个独立电源应用浮地技术将地浮动起来，以控制开关器件。采用浮地驱动时，独立电源的成本高；光耦合器相对昂贵，而且带宽有限。2、变压器耦合式驱动器:使用变压器耦合产生高于电源电压的驱动电压来驱动开关器件。采用变压器耦合式驱动在不确定的周期内充分控制栅极；但在某种程度上，限制了开关性能。3、直接驱动方式，无需独立电源，采用专用驱动芯片进行驱动，但是专用驱动芯片极其容易被损坏，若损坏之后，更换成本较高同时无独立电源芯片的电压等级也较低。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供了一种能够提高开关器件驱动信号的工作频率，提高采用开关方式的功率变换模块的安全性及降低成本的基于红外通信的隔离驱动电路，本基于红外隔离通信的开关式功率变换模块的驱动电路的电路结构简单、制造成本低廉，稳定性较高。

为解决上述技术问题，本发明采取的一个技术方案是：提供一种基于红外隔离通信的开关式功率变换模块的驱动电路，包括：信号发送模块，用于将驱动信号采用红外通信的方式发送至信号接收驱动模块；所述信号发送模块包括三极管Q1、红外发光二极管D1、电阻R1以及电阻R2，所述三极管Q1的基极通过所述电阻R2连接驱动控制器的驱动信号输出端，所述三极管Q1的发射极接地，所述三极管Q1的集电极与所述红外发光二极管D1的阴极连接，所述红外发光二极管D1的阳极通过所述电阻R1接5V电源；

所述信号接收驱动模块，用于采用红外通信的方式接收所述驱动信号，并根据接收到的驱动信号驱动电压转换模块进行工作；其中，所述信号接收驱动模块包括：信号接收子模块，用于采用红外通信的方式接收所述驱动信号；所述驱动子模块，用于将驱动信号输出至电压转换模块以驱动所述电压转换模块进行工作；以及电源子模块，用于将开关电路的电源接入所述驱动模块，以为所述信号接收子模块以及驱动子模块供电；

所述电压转换模块，用于根据所述信号接收驱动模块发送的驱动信号进行电压转换，并输出转换后的电压。

进一步的，所述信号发送模块还包括一电容C1,所述5V电源通过所述电容C1接地。

进一步的，所述信号发送模块还包括一电容C2，所述电容C2与所述电容C1并联连接。