一种基于光控驱动型双管正激驱动模组及电子设备的制作方法

1.本技术涉及驱动电路领域，具体涉及一种基于光控驱动型双管正激驱动模组及电子设备。


背景技术：

2.开关电源一般采用正激、反激、推挽、半桥、全桥等拓扑结构，其中正激拓扑结构由于电压和电流输出特性好、负载能力强，抗桥臂直通、可靠性高等特点而被广泛地应用于较大功率的开关电源中。
3.其中，正激驱动包括单管正激驱动及双管正激驱动两种方式。如图1所示的现有的双管正激驱动电路中，通过一个驱动信号经过隔离变压器产生两路驱动信号进行分别驱动两个n-mosfet，然而采用隔离变压器将一个驱动信号产生两路驱动信号中，需要在隔离变压器的原边增加额外的驱动电路来驱动隔离变压器，同时在隔离变压器副边还要增加额外的驱动rd元件，进而增加了双管正激驱动电路的复杂性，同时需要额外的元件使得成本高以及电路板上占用空间大。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本技术提供了一种基于光控驱动型双管正激驱动模组及电子设备，解决现有的双管正激电路采用隔离变压器导致的问题。
5.为实现上述目的，发明人提供了一种基于光控驱动型双管正激驱动模组，包括：
6.第一电路，包括发光元件，所述发光元件用于当接收到控制信号后开启或关闭；
7.第二电路，包括:
8.第一受光元件，用于接收发光元件发送的光信号后转换成第一电信号；
9.第一开关元件，用于接收第一受光元件的第一电信号后导通，所述第一开关元件的一端连接于电源，所述第一开关元件的另一端连接于集成变压器的初级绕组的一端；
10.第三电路，包括：
11.第二受光元件，用于接收发光元件发送的光信号后转换成第二电信号；
12.第二开关元件，用于接收第二受光元件的第二电信号后导通，所述第二开关元件的一端连接于集成变压器的初级绕组的另一端，所述二开关元件的另一端接地。
13.进一步优化，所述第一开关元件包括第一mos管及第一功率开关管，
14.所述第一mos管的栅极连接于第一受光元件，用于接收第一受光元件的第一电信号后导通，所述第一mos管的源极连接于集成变压器的初级绕组的一端，所述第一mos管的漏极连接于第一功率开关管的漏极；
15.所述第一功率开关管的栅极连接第一mos管的源极，所述第一功率开关管的源极连接于电源；
16.所述第二开关元件包括第二mos管及第二功率开关管，
17.所述第二mos管的栅极连接于第二受光元件，用于接收第二受光元件的第二电信
号后导通，所述第二mos管的源极接地，所述第二mos管的漏极连接于第二功率开关管的源极；
18.所述第二功率开关管的栅极连接第二mos管的源极，所述第二功率开关管的漏极连接于集成变压器的初级绕组的另一端。
19.进一步优化，所述第一功率开关管及第二功率开关管均为gan开关管。
20.进一步优化，发光元件为发光二极管。
21.进一步优化，所述第一受光元件及第二受光元件均为光电池板。
22.进一步优化，还包括第一续流二极管及第二续流二极管；
23.所述第一续流二极管的正极连接于集成变压器的初级绕组的另一端，所述第一续流二极管的负极连接于电源；
24.所述第二续流二极管的正极连接于集成变压器的初级绕组的一端，所述第二续流二极管的负极接地。
25.进一步优化，还包括温度感应元件。
26.进一步优化，所述温度感应元件为ntc热敏电阻。
27.进一步优化，所述控制信号为低压直流脉冲信号。
28.还提供了另一个技术方案，一种电子设备，所述电子设备包含上述所述基于光控驱动型双管正激驱动模组。
29.区别于现有技术，上述技术方案，通过给第一电路中的发光元件控制信号，进行控制发光元件开启或者关闭，当发光元件开启后，发光元件发出光信号；而当发光元件发出光信号后，第二电路中的第一受光元件及第三电路中的第二受光元件会收到发光元件发出的光信号，第一受光元件将光信号转换为第一电信号然后控制第一开关元件导通，而第二受光元件将光信号转换为第二电信号然后控制第二开关元件导通，使得电源输入至集成变压器的初级绕组；通过采用光驱动的方式进行控制第一开关元件及第二开关元件工作，可以解决双管正激驱动电路中采用隔离变压器需要额外元件而导致的电路复杂、成本高及电路板占用空间大的问题，而光驱动只需要由主控ic通过发光元件及第一受光元件及第二受光元件进行驱动第一开关元件及第二开关元件，省去了外接驱动ic和驱动电路以及隔离变压器，提高了系统的可靠性，不需要额外的驱动元件，减少了元件、减少了电路板占用空间以及减低了成本。
30.上述发明内容相关记载仅是本技术技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本技术的技术方案，进而可以依据说明书的文字及附图记载的内容予以实施，并且为了让本技术的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本技术的具体实施方式及附图进行说明。
附图说明
31.附图仅用于示出本发明具体实施方式以及其他相关内容的原理、实现方式、应用、特点以及效果等，并不能认为是对本技术的限制。
32.在说明书附图中：
33.图1为背景技术所述现有的双管正激驱动电路的一种电路原理图；
34.图2为具体实施方式所述基于光控驱动型双管正激驱动模组的一种结构示意图；
35.图3为具体实施方式所述基于光控驱动型双管正激驱动模组的另一种结构示意图；
36.图4为具体实施方式所述基于光控驱动型双管正激驱动模组的另一种结构示意图；
37.图5为具体实施方式所述基于光控驱动型双管正激驱动模组的另一种结构示意图；
38.图6为具体实施方式所述基于光控驱动型双管正激驱动模组的另一种结构示意图；
39.图7为具体实施方式所述电子设备的一种结构示意图。
40.上述各附图中涉及的附图标记说明如下：
41.100、双管正激驱动模组，
42.110、第一电路，111、发光元件；
43.120、第二电路，121、第一受光元件，122、第一开关元件；
44.130、第三电路，131、第二受光元件，132、第二开关元件；
45.140、温度感应元件；
46.200、电子设备。
具体实施方式
47.为详细说明本技术可能的应用场景，技术原理，可实施的具体方案，能实现目的与效果等，以下结合所列举的具体实施例并配合附图详予说明。本文所记载的实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
48.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本技术中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。
49.除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本技术所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本技术。
50.在本技术的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，表示：存在a，存在b，以及同时存在a和b这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。
51.在本技术中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。
52.在没有更多限制的情况下，在本技术中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的开放式表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法
或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。
53.与《审查指南》中的理解相同，在本技术中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本技术实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。
54.在本技术实施例的描述中，所使用的与空间相关的表述，诸如“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“垂直”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等，所指示的方位或位置关系是基于具体实施例或附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术的具体实施例或便于读者理解，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的位置、特定的方位、或以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。
55.除非另有明确的规定或限定，在本技术实施例的描述中，所使用的“安装”“相连”“连接”“固定”“设置”等用语应做广义理解。例如，所述“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体设置；其可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通信连接；其可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；其可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本技术所属技术领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语在本技术实施例中的具体含义。
56.请参阅图2-6，本实施例提供了一种基于光控驱动型双管正激驱动模组100，包括：
57.第一电路110，包括发光元件111，所述发光元件111用于当接收到控制信号后开启或关闭；
58.第二电路120，包括:
59.第一受光元件121，用于接收发光元件111发送的光信号后转换成第一电信号；
60.第一开关元件122，用于接收第一受光元件121的第一电信号后导通，所述第一开关元件122的一端连接于电源nv，所述第一开关元件122的另一端连接于集成变压器的初级绕组的一端；
61.第三电路130，包括：
62.第二受光元件131，用于接收发光元件111发送的光信号后转换成第二电信号；
63.第二开关元件132，用于接收第二受光元件131的第二电信号后导通，所述第二开关元件132的一端连接于集成变压器t的初级绕组的另一端，所述二开关元件的另一端接地。
64.通过给第一电路110中的发光元件111控制信号，进行控制发光元件111开启或者关闭，当发光元件111开启后，发光元件111发出光信号；而当发光元件111发出光信号后，第二电路120中的第一受光元件121及第三电路130中的第二受光元件131会收到发光元件111发出的光信号，第一受光元件121将光信号转换为第一电信号然后控制第一开关元件122导通，而第二受光元件131将光信号转换为第二电信号然后控制第二开关元件132导通，使得电源nv输入至集成变压器t的初级绕组；而当发光元件111关闭时，则发光元件111不会发出光信号，则此时第一开关元件122及第二开关元件132关断；通过采用光驱动的方式进行控制第一开关元件122及第二开关元件132工作，可以解决双管正激驱动电路中采用隔离变压
器需要额外元件而导致的电路复杂、成本高及电路板占用空间大的问题，而光驱动只需要由主控ic通过发光元件及第一受光元件及第二受光元件进行驱动第一开关元件及第二开关元件，省去了外接驱动ic和驱动电路以及隔离变压器，提高了系统的可靠性，不需要额外的驱动元件，减少了元件、减少了电路板占用空间以及减低了成本。在某些实施例中，可以采用一个发光元件111，通过一个发光元件111同时与第一受光元件121及第二受光元件131光耦合，使得第一受光元件121及第二受光元件131均接收同一发光元件111的光信号；而在其他实施例中，发光元件111也可以为两个，分别为第一发光元件111及第二发光元件111，其中，第一发光元件111与第一受光元件121耦合，第二发光元件111与第二受光元件131耦合，即第一受光元件121接收第一发光元件111发送的光信号，第二受光元件131接收第二发光元件111发送的光信号。
65.请参阅图3及图5，在某些实施例中，所述第一开关元件122包括第一mos管mos1及第一功率开关管gan1，
66.所述第一mos管mos1的栅极连接于第一受光元件121，用于接收第一受光元件121的第一电信号后导通，所述第一mos管mos1的源极连接于集成变压器t的初级绕组的一端，所述第一mos管mos1的漏极连接于第一功率开关管的源极；
67.所述第一功率开关管gan1的栅极连接于第一mos管mos1的源极，所述第一功率开关管gan1的漏极连接于电源nv；
68.所述第二开关元件132包括第二mos管mos2及第二功率开关管gan2，
69.所述第二mos管mos2的栅极连接于第二受光元件131，用于接收第二受光元件131的第二电信号后导通，所述第二mos管mos2的源极接地，所述第二mos管mos2的漏极连接于第二功率开关管gan2的源极；
70.所述第二功率开关管gan2的栅极连接于第二mos管mos2的源极，所述第二功率开关管gan2的漏极连接于集成变压器t的初级绕组的另一端。
71.第一开关元件及第二开关元件均为由开关管加上mos管组成的cascode结构，当发光元件111发出光信号后，第一受光元件121将光信号转换为第一电信号及第二受光元件131将光信号转换为第二电信号，当第一mos管mos1的栅极接收到第一受光元件121发送的第一电信号后，第一mos管mos1导通，此时第一功率开关管gan1也导通；同时第二mos管mos2的栅极接收到第二受光元件131发送的第二电信号户，第二mos管mos2导通，此时第二功率开关管gan2导通；而当发光元件111未发出光信号，则第一mos管mos1及第二mos管mos2均未导通。其中，第一mos管mos1及第二mos管mos2均为n-mosfet管，第一功率开关管gan1及第二功率开关管gan2均为d-mode型的开关管。
72.所述第一功率开关管gan1及第二功率开关管gan2均为d-mode型的gan开关管。通过采用d-mode型的gan开关管与n-mosfet管构成cascode结构，氮化镓(gan)作为第三代宽禁带半导体材料，具有极小的漏电流和更高的耐压能力，以及较高的电子饱和速率，使得导通电阻、导通损耗很低，且gan的理论极限远远优于si，在相同的耐压等级，gan晶体管的通态比电阻也远远小于si mosfet器件，即导通阻抗低以及输入、输出电容小，具有宽禁带、高临界击穿场强、高电子饱和漂移速度以及高耐压等级以及低导通电阻等特性，这些特性使得gan功率器件具有高开关速度、低损耗，非常适合应用于射频电源nv，可大幅度提高固态射频电源nv的工作频率、功率密度、效率，以及降低固态射频电源nv的导通损耗、生产成本。
73.请参阅图6，在其他实施例中，第一开关元件及第二开关元件均采用e-mode型的gan开关管。第一开关元件当接收到第一受光元件的第一电信号，则第一开关元件对应的e-mode型的gan开关管导通，同理，当第二开关元件当接收到第二受光元件的第二电信号，则第二开关元件对应的e-mode型的gan开关管导通。
74.在其他实施例中，第一开关元件及第二开关元件也可以采用mos管。
75.在某些实施例中，发光元件111为发光二极管。发光二极管，简称为led，是一种常用的发光器件，通过电子与空穴复合释放能量发光，发光二极管可高效地将电能转化为光能，光二极管与普通二极管一样是由一个pn结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从p区注入到n区的空穴和由n区注入到p区的电子，在pn结附近数微米内分别与n区的电子和p区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。在其他实施例中，发光元件111也可以为oled(有机发光二极管)等电致发光元件111。oled(organic light-emitting diode)，又称为有机电激光显示、有机发光半导体(organic electroluminescence display，oled)。oled属于一种电流型的有机发光器件，是通过载流子的注入和复合而致发光的现象，发光强度与注入的电流成正比。oled在电场的作用下，阳极产生的空穴和阴极产生的电子就会发生移动，分别向空穴传输层和电子传输层注入，迁移到发光层。当二者在发光层相遇时，产生能量激子，从而激发发光分子最终产生可见光。
76.在本实施例中，所述第一受光元件121及第二受光元件131均为光电池板。光电池(photovoltaic cell，注意photocell一般指光敏电阻)，是一种在光的照射下产生电动势的半导体元件。它是能在光的照射下产生电动势的元件。在其他实施例中，第一受光元件121及第二受光元件131也可以采用光电式传感器、光电二极管或光电晶体管，其中。光电式传感器是基于光电效应的传感器，在受到可见光照射后即产生光电效应，将光信号转换成电信号输出，是将光通量转换为电量的一种传感器。光电二极管(photo-diode)和普通二极管一样，也是由一个pn结组成的半导体器件，也具有单方向导电特性，但在电路中它不是作整流元件，而是把光信号转换成电信号的光电传感器件。光电功能晶体主要是利用光电转化的功能晶体，种类很多，如光学晶体、激光晶体、非线性光学晶体、电光晶体、压电晶体、闪烁晶体和磁光晶体等。它的作用是接受光信号，并转换为电信号。
77.请参阅图3及图5，在某些实施例中，还包括第一续流二极管d1及第二续流二极管d2；
78.所述第一续流二极管d1的正极连接于集成变压器t的初级绕组的另一端，所述第一续流二极管d1的负极连接于电源nv；
79.所述第二续流二极管d2的正极连接于集成变压器t的初级绕组的一端，所述第二续流二极管d2的负极接地。
80.续流二极管(flyback diode)，有时也称为飞轮二极管或是snubber二极管，是一种配合电感性负载使用的二极管，当电感性负载的电流有突然的变化或减少时，电感二端会产生突变电压，可能会破坏其他元件。配合续流二极管时，其电流可以较平缓地变化，避免突波电压的发生。当开关管关断时，第一续流二极管d1及第二续流二极管d2可以释放掉集成变压器t初级绕组的线圈中储存的能量，防止感应电压过高，击穿开关管。
81.请参阅图4及图5，在某些实施例中，还包括温度感应元件140。通过集成温度感应元件140，内置过温保护检测功能引出用户使用。其中，所述温度感应元件140为ntc热敏电
阻。ntc(negative temperature coefficient)是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料。该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具有负温度系数(ntc)的热敏电阻。其电阻率和材料常数随材料成分比例、烧结气氛、烧结温度和结构状态不同而变化。现在还出现了以碳化硅、硒化锡、氮化钽等为代表的非氧化物系ntc热敏电阻材料。
82.在某些实施例中，所述控制信号为低压直流脉冲信号。通过采用低压直流脉冲信号进行驱动发光元件111开启或关闭。将低压直流脉冲信号经过光转换为控制2个基于gan工艺的功率开关管同步工作，不给光信号时两个功率开关管关断，给光信号时2个功率开关管导通。单功率开关管导通时，允许单向正向电流流过功率开关管。
83.请查阅图7，在另一实施例中，一种电子设备200，所述电子设备200包含上述实施例中基于光控驱动型双管正激驱动模组100。其中，电子设备200可以为200w-2kw的电子设备，如电脑电源、服务器电源、工业控制电源、电机驱动电源、大功率照明电源、设备电源等；
84.请查阅图2-5，基于光控驱动型双管正激驱动模组100包括：
85.第一电路110，包括发光元件111，所述发光元件111用于当接收到控制信号后开启或关闭；
86.第二电路120，包括:
87.第一受光元件121，用于接收发光元件111发送的光信号后转换成第一电信号；
88.第一开关元件122，用于接收第一受光元件121的第一电信号后导通，所述第一开关元件122的一端连接于电源nv，所述第一开关元件122的另一端连接于集成变压器t的初级绕组的一端；
89.第三电路130，包括：
90.第二受光元件131，用于接收发光元件111发送的光信号后转换成第二电信号；
91.第二开关元件132，用于接收第二受光元件131的第二电信号后导通，所述第二开关元件132的一端连接于集成变压器t的初级绕组的另一端，所述二开关元件的另一端接地。
92.通过给第一电路110中的发光元件111控制信号，进行控制发光元件111开启或者关闭，当发光元件111开启后，发光元件111发出光信号；而当发光元件111发出光信号后，第二电路120中的第一受光元件121及第三电路130中的第二受光元件131会收到发光元件111发出的光信号，第一受光元件121将光信号转换为第一电信号然后控制第一开关元件122导通，而第二受光元件131将光信号转换为第二电信号然后控制第二开关元件132导通，使得电源nv输入至集成变压器t的初级绕组；而当发光元件111关闭时，则发光元件111不会发出光信号，则此时第一开关元件122及第二开关元件132关断；通过采用光驱动的方式进行控制第一开关元件122及第二开关元件132工作，可以解决双管正激驱动电路中采用隔离变压器存在的问题，达到了效果。
93.最后需要说明的是，尽管在本技术的说明书文字及附图中已经对上述各实施例进行了描述，但并不能因此限制本技术的专利保护范围。凡是基于本技术的实质理念，利用本技术说明书文字及附图记载的内容所作的等效结构或等效流程替换或修改产生的技术方案，以及直接或间接地将以上实施例的技术方案实施于其他相关的技术领域等，均包括在
本技术的专利保护范围之内。