非同步变压器相位检测的交流斩波器续流功率管驱动电路的制作方法

本实用新型涉及交流斩波器领域，特别是涉及一种非同步变压器相位检测的交流斩波器续流功率管驱动电路。

背景技术：

在现有技术中，交流斩波器工作原理为：利用固定占空比的pwm脉冲波驱动q2，将等宽的电源脉冲电压施加到变压器的原边，同时利用过零信号驱动q1和q3，实现一次侧电流续流。只要输出滤波器参数设计合理，就可以得到高正弦度的输出电压波形，开关频率越高效果越好。这种变换器的技术难点在于双向可控开关q1与q3之间的是否能够安全切换。因为开关并非理想特性，在二者之间换流时存在电源直通与变压器原边开路的可能性，而这两点是实际运用中不期望的，为此必须在二者切换时采取可靠的安全换流策略(如图2-3所示)。其过零检测及续流触发电路为：交流电压经过同步变压器变压，因交流信号有正向过零点和负向过零点，故运用一个正向比较器与反向比较器进行两零点与标准零点电压的比较，其输出信号经过光控隔离进行稳压和放大后，分别控制续流装置中的mosfet管控制端。为了防止q1、q3两个同时开通，相位互锁电路采用了六个与非门对正反相脉冲进行互锁，就是说q1、q3管不可以同时导通，在正半波，开通q3管续流；在负半波，开通q1管续流。(具体电路如图1所示)

但上述现有技术，其相位检测电路中使用同步变压器、过零比较器，成本较高，且存在传播延迟的问题；其相位互锁电路设有六个与非门电路，具有成本高、传播延迟的缺点。

因此，针对现有技术中存在的问题，亟需提供一种电路结构简单，成本低，提高相位检测实时性且减少传播延迟的非同步变压器相位检测的交流斩波器续流功率管驱动技术显得尤为重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处，而提供一种非同步变压器相位检测的交流斩波器续流功率管驱动电路，该电路的相位检测单元电路省去了现有技术电路中的同步变压器，过零比较器；其续流管导通互锁单元的电路省去六个与非门电路；且利用两通道隔离驱动器u1的两路驱动电路实现单芯片共供电电源驱动共源极反向串联的双功率管，省去了现有技术的电路中的一个驱动芯片；具有成本低，体积小，减少传播延迟的优点。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

一种非同步变压器相位检测的交流斩波器续流功率管驱动电路，包括相位检测单元、续流管导通互锁单元以及两通道隔离驱动器u1；

所述两通道隔离驱动器u1分别与相位检测单元、续流管导通互锁单元连接；

所述相位检测单元配置为检测电源的正半周相位信号与负半周相位信号；

所述续流管导通互锁单元配置为检测电源的正半周过零点及负半周过零点，并使电路中的续流管不重叠导通和互锁；

其中，所述相位检测单元包括正半周相位检测电路和负半周相位检测电路；所述正半周相位检测电路包括限流电阻r1、r2、r3，三极管q2，检波二极管d6，续流管q1和第一隔离光耦芯片u2；

所述负半周相位检测电路包括r13、r14、r7，三极管q4，检波二极管d1续流管q3和第二隔离光耦芯片u3；

所述续流管导通互锁单元包括正半周过零点检测电路和负半周过零点检测电路；

其中，所述正半周过零点检测电路包括第一稳压管dz1以及正半周相位检测电路，所述第一稳压管dz1的正极、负极分别连接正半周相位检测电路中的三极管q2的基极、集电极；所述第一稳压管dz1、三极管q2发射极、第一隔离光耦芯片u2的发光二极管以及二极管d6均正向降压检测电源的正半周过零点，并使续流管q1导通；

所述负半周过零点检测电路包括第二稳压管dz2以及负半周相位检测电路，所述第二稳压管dz2的正极、负极分别连接负半周相位检测电路中三极管q4的基极、集电极；所述第二稳压管dz2、三极管q4发射极、第二隔离光耦芯片u3的发光二极管以及二极管d1均正向降压检测电源的负半周过零点，并使续流管q3导通；

当检测电源的正半周过零点时，所述正半周过零点检测电路接通，检测正半周过零点并导通续流管q1；当检测电源的负半周过零点时，所述负半周过零点检测电路接通，检测负半周过零点并导通续流管q3；以实现检测电源正负半周过零点时，续流管q1、q3不同时导通实现互锁。

以上的，所述两通道隔离驱动器u1具有八个引脚，分别为vcc、hin、lin、com、vb、ho、vs和lo引脚。

在某些实施方式中，所述vcc、vb引脚接15v电源；所述com、vs引脚接地；所述hin引脚、ho引脚作为第一路驱动引脚，hin、ho引脚与负半周过零点检测电路、负半周相位检测电路连接；所述lin引脚、lo引脚作为第二路驱动引脚，lin、lo引脚与正半周过零点检测电路、正半周相位检测电路连接。

所述lin引脚与第一隔离光耦芯片u2的发射极连接，第一隔离光耦芯片u2的集电极与第二隔离光耦芯片u3的集电极连接，第二隔离光耦芯片u3的发射极与hin引脚连接；所述ho引脚接电阻r3，电阻r3的另一端与续流管q1连接；所述lo引脚接电阻r7，电阻r7的另一端与续流管q3连接；

所述电阻r1、r2并联，电阻r1接三极管q2基极，电阻r2接三极管q2集电极；三极管q2发射极与第一隔离光耦芯片u2的发光二极管正极连接，第一隔离光耦芯片u2的发光二极管负极接检波二极管d6正极，检波二极管d6负极与电阻r14并联；

所述电阻r13、14并联，电阻r13接三极管q4集电极，电阻r14接三极管q4基极；三极管q4发射极与第二隔离光耦芯片u3的发光二极管正极连接，第二隔离光耦芯片u3的发光二极管负极接检波二极管d1正极，检波二极管d1负极与电阻r2并联；

所述第一稳压管dz1正极接三极管q2基极，第一稳压管dz1负极接三极管q2集电极；

所述第二稳压管dz2正极接三极管q4基极，第二稳压管dz2负极接三极管q4集电极。

优选的，所述两通道隔离驱动器u1的型号为fd2501。

优选的，所述三极管q2、q4的型号为npn型。

优选的，所述第一隔离光耦芯片u2、第二隔离光耦芯片u3的型号为fod817。

优选的，所述续流管q1、q3的型号为5n50。

优选的，所述检波二极管d1、d6的型号为in4007。

本实用新型的工作原理为：利用限流电阻r1、r2、r3、三极管q2、检波二极管d6再串联第一隔离光耦芯片u2的发光二极管来检测电源的正半周相位信号，同理，通过限流电阻r13、r14、r7，三极管q4，第二隔离光耦芯片u3、检波二极管d1，三极管q4来检测电源负半周相位信号，取消传统电路的同步变压器及两路比较器。以第一稳压管dz1、三极管q2发射极、第一隔离光耦芯片u2发光二管正向压降、检波二极管d6正向压降来检测正半周过零点。以第二稳压管dz2、三极管q4发射极、第二隔离光耦芯片u3的发光二极管、检波二极管d1正向压降来检测负半周过零点，同时也实现了正负半周时q1和q3不重叠导通和互锁。另外，利用两通道隔离驱动器u1的两路驱动电路(即第一路驱动引脚、第二路驱动引脚)实现单芯片供电电源驱动共源极反向串联的双功率管(例如mosfet管)，省去现有设计的电路的一个驱动芯片，也不同于一般设计采用的悬浮电源，自举充电的电源两路电源。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型的技术方案的相位检测单元的电路省去了现有技术电路中的同步变压器，过零比较器，以成本低，体积小的电阻，二极管，三极管取代，也提高了相位检测的实时性，减少了传播延迟。

(2)本实用新型的技术方案的续流管导通互锁单元的电路省去六个与非门电路，节省成本，也提高了相位检测的实时性，减少了传播延迟。

(3)本实用新型的技术方案利用两通道隔离驱动器u1的两路驱动电路实现单芯片共供电电源驱动共源极反向串联的双功率管，省去了现有技术的电路中的一个驱动芯片，节省成本。

(4)本实用新型的技术方案减少电路元件，降低电路复杂程度，提高了电路的可靠性。

附图说明

图1为现有技术中所采用的过零检测及续流触发电路的电路结构示意图；

图2为现有技术中交流斩波器的滤波工作原理图；

图3为现有技术中续流管导通电路结构示意图；

图4为本实用新型的驱动电路结构示意图；

图5为本实用新型的驱动电路的第一隔离光耦芯片u2得到的正半周同步方波信号示意图；

图6为本实用新型的驱动电路的第二隔离光耦芯片u3得到的负半周同步方波信号示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

如图4-6所示，本实施例提供了一种非同步变压器相位检测的交流斩波器续流功率管驱动电路，包括相位检测单元、续流管导通互锁单元以及两通道隔离驱动器u1；

所述两通道隔离驱动器u1分别与相位检测单元、续流管导通互锁单元连接；

所述相位检测单元配置为检测电源的正半周相位信号与负半周相位信号；

所述续流管导通互锁单元配置为检测电源的正半周过零点及负半周过零点，并使电路中的续流管不重叠导通和互锁；

其中，所述相位检测单元包括正半周相位检测电路和负半周相位检测电路；所述正半周相位检测电路包括限流电阻r1、r2、r3，三极管q2，检波二极管d6，续流管q1和第一隔离光耦芯片u2；

所述负半周相位检测电路包括r13、r14、r7，三极管q4，检波二极管d1续流管q3和第二隔离光耦芯片u3；

所述续流管导通互锁单元包括正半周过零点检测电路和负半周过零点检测电路；

其中，所述正半周过零点检测电路包括第一稳压管dz1以及正半周相位检测电路，所述第一稳压管dz1的正极、负极分别连接正半周相位检测电路中的三极管q2的基极、集电极；所述第一稳压管dz1、三极管q2发射极、第一隔离光耦芯片u2的发光二极管以及二极管d6均正向降压检测电源的正半周过零点，并使续流管q1导通；

所述负半周过零点检测电路包括第二稳压管dz2以及负半周相位检测电路，所述第二稳压管dz2的正极、负极分别连接负半周相位检测电路中三极管q4的基极、集电极；所述第二稳压管dz2、三极管q4发射极、第二隔离光耦芯片u3的发光二极管以及二极管d1均正向降压检测电源的负半周过零点，并使续流管q3导通；

当检测电源的正半周过零点时，所述正半周过零点检测电路接通，检测正半周过零点并导通续流管q1；当检测电源的负半周过零点时，所述负半周过零点检测电路接通，检测负半周过零点并导通续流管q3；以实现检测电源正负半周过零点时，续流管q1、q3不同时导通实现互锁。

在本实施例中，所述两通道隔离驱动器u1的型号为fd2501，其具有八个引脚，分别为vcc、hin、lin、com、vb、ho、vs和lo引脚。

所述vcc、vb引脚接15v电源；所述com、vs引脚接地；所述hin引脚、ho引脚作为第一路驱动引脚，hin、ho引脚与负半周过零点检测电路、负半周相位检测电路连接；所述lin引脚、lo引脚作为第二路驱动引脚，lin、lo引脚与正半周过零点检测电路、正半周相位检测电路连接。

更为具体的，在本实施例中，所述三极管q2、q4的型号为npn型；所述第一隔离光耦芯片u2、第二隔离光耦芯片u3的型号为fod817；所述续流管q1、q3的型号为5n50；所述检波二极管d1、d6的型号为in4007。

所述lin引脚与第一隔离光耦芯片u2的发射极连接，第一隔离光耦芯片u2的集电极与第二隔离光耦芯片u3的集电极连接，第二隔离光耦芯片u3的发射极与hin引脚连接；所述ho引脚接电阻r3，电阻r3的另一端与续流管q1连接；所述lo引脚接电阻r7，电阻r7的另一端与续流管q3连接；

所述电阻r1、r2并联，电阻r1接三极管q2基极，电阻r2接三极管q2集电极；三极管q2发射极与第一隔离光耦芯片u2的发光二极管正极连接，第一隔离光耦芯片u2的发光二极管负极接检波二极管d6正极，检波二极管d6负极与电阻r14并联；

所述电阻r13、14并联，电阻r13接三极管q4集电极，电阻r14接三极管q4基极；三极管q4发射极与第二隔离光耦芯片u3的发光二极管正极连接，第二隔离光耦芯片u3的发光二极管负极接检波二极管d1正极，检波二极管d1负极与电阻r2并联；

所述第一稳压管dz1正极接三极管q2基极，第一稳压管dz1负极接三极管q2集电极；

所述第二稳压管dz2正极接三极管q4基极，第二稳压管dz2负极接三极管q4集电极。

具体的，该技术方案利用限流电阻r1、r2、r3、三极管q2、检波二极管d6再串联第一隔离光耦芯片u2的发光二极管来检测电源的正半周相位信号(即，直接以限流电阻r1、r2、r3、三极管q2、检波二极管d6再串联隔离光藕u2的发光二极管，将此串联电路连接在输入电源主电路的一次侧，如图4所示，此时第一隔离光耦芯片u2的lin引脚将得到与电源正半周同步的方波信号，如图5所示，并输出到驱动器u1的输入脚lin引脚；再通过u1输出脚lo引脚去驱动续流管q1导通)，同理，如图6所示，通过限流电阻r13、r14、r7，三极管q4，第二隔离光耦芯片u3、检波二极管d1，三极管q4来检测电源负半周相位信号，取消传统电路的同步变压器及两路比较器。以第一稳压管dz1、三极管q2发射极、第一隔离光耦芯片u2发光二管正向压降、检波二极管d6正向压降来检测正半周过零点。以第二稳压管dz2、三极管q4发射极、第二隔离光耦芯片u3的发光二极管、检波二极管d1正向压降来检测负半周过零点，同时也实现了正负半周时q1和q3不重叠导通和互锁。另外，利用两通道隔离驱动器u1的两路驱动电路(即第一路驱动引脚、第二路驱动引脚)实现单芯片供电电源驱动共源极反向串联的双功率管(例如mosfet管)，省去现有设计的电路的一个驱动芯片，也不同于一般设计采用的悬浮电源，自举充电的电源两路电源。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。