一种双向隔离驱动电路及功率管驱动系统的制作方法

本实用新型涉及隔离驱动领域，特别涉及一种双向隔离驱动电路及功率管驱动系统。

背景技术：

igbt，sic，gan等功率器件的驱动技术是功率半导体器件应用的关键，对功率半导体器件的可靠性、效率和成本起着决定性的作用。而且在许多应用场合，考虑到电气安全的问题，需要用到隔离驱动电路，隔离驱动分为发射端，接收端和隔离器件三部分。在发射端要将输入信号(驱动或者控制信号等)进行调制，放大等操作。经过隔离器件后，在接收端需要将隔离信号接收，恢复并进行放大等操作。

现有技术在输入信号隔离传输电路中，大部分采用单向传输方式，即输入信号只能从输入端传送到接收端而不能从输出端反向传送到输入端，要实现双向传输一般需要两组隔离器件(例如变压器、光耦等)，造成电路结构臃肿，功耗增大。

因此现有技术还有待改进和提高。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种双向隔离驱动电路及功率管驱动系统，解决了实现双向传输需要两组隔离器件的技术问题。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

本实用新型提供一种双向隔离驱动电路，包括依次连接的第一调制解调电路、第一开关电路、隔离电路、第二开关电路和第二调制解调电路，以及与所述第一开关电路及第二开关电路连接的反馈电路；由所述反馈电路接收反馈信号，根据所述反馈信号输出切换信号控制所述第一开关电路和第二开关电路的导通状态；由所述第一调制解调电路根据所述第一开关电路的导通状态切换成调制模式对输入信号进行调制，或者切换成解调模式对调制信号进行解调；由所述第二调制解调电路根据所述第二开关的导通状态切换成解调模式对调制信号进行解调，或切换成调制模式对输入信号进行调制；由所述隔离电路根据所述第一调制解调电路和第二调制解调电路的模式进行隔离传输。

所述第一检测电路包括：用于将反馈信号转换为第一切换信号并将所述反馈信号及第一切换信号进行输出的第一检测单元；用于隔离传输第一切换信号的隔离电容；用于将所述第一切换信号转换为第二切换信号，并将第一切换信号和第二切换信号进行输出的反馈单元；所述第一检测单元、隔离电容和反馈单元依次连接，所述反馈单元还与第一开关电路连接，所述第一检测单元还与第二开关电路连接。

所述第一调制解调电路包括：与所述第一开关电路连接，用于对第一输入信号进行调制的第一调制电路；与所述第一开关电路连接，用于对隔离电路传来的第二调制信号进行解调的第一解调电路。

所述第一开关电路包括第一开关和第二开关；由所述第一开关接收第一切换信号并导通或切断所述第一调制电路与隔离电路之间的回路；由所述第二开关接收第二切换信号切断或导通所述第一解调电路与隔离电路之间的回路。

所述第二调制解调电路包括：与第二开关电路连接，用于对第二输入信号进行调制的第二调制电路；与第二开关电路连接，用于对隔离电路传来的第一调制信号进行解调的第二解调电路。

所述第二开关电路包括第三开关和第四开关；由所述第三开关接收所述反馈信号并导通或断开第二调制电路与隔离电路之间的回路；由所述第四开关接收第一切换信号导通第二解调电路与隔离电路之间的回路。

所述第一检测单元包括第一反相器，所述第一反相器的输入端接入反馈信号并与所述第四开关的控制端连接，所述第一反相器的输出端与所述第三开关的控制端及隔离电容的一端连接。

所述反馈单元包括第二反相器，所述第二反相器的输入端与所述隔离电容的另一端及第二开关的控制端连接，所述第二反相器的输出端与所述第一开关的控制端连接。

所述隔离电路包括第一电容，所述第一电容的一端与所述第一开关电路连接，所述第一电容的另一端与所述第二开关电路连接；或者所述隔离电路包括与所述第一开关单元连接、用于将调制信号进行差分传输的差分传输单元。

一种功率管驱动系统，包括功率管及上文所述的双向隔离驱动电路，所述双向隔离驱动电路与所述功率管的控制端连接。

相较于现有技术，本实用新型提供的双向隔离驱动电路及功率管驱动系统，所述隔离驱动电路包括依次连接的第一调制解调电路、第一开关电路、隔离电路、第二开关电路和第二调制解调电路。本实用新型通过反馈电路接收反馈信号来控制所述第一开关电路和第二开关电路的导通状态，使得所述第一调制解调电路和第二调制解调电路切换模式，进行调制和解调的切换，使得所述双向隔离驱动电路的只需一组隔离电路即可实现双向传输功能。

附图说明

图1为本实用新型提供的双向隔离驱动电路的结构框框图；

图2为本实用新型提供的双向隔离驱动电路的具体结构框图。

具体实施方式

本实用新型提供一种双向隔离驱动电路及功率管驱动系统，解决了实现双向传输需要两组隔离器件的技术问题。

本实用新型的具体实施方式是为了便于对本实用新型的技术构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果做更为详细的说明。需要说明的是，对于这些实施方式的解释说明并不构成对本发明的保护范围的限定。此外，下文所述的实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间不构成冲突就可以相互组合。

现有技术在输入信号隔离传输电路中，大部分采用单向传输方式，即输入信号只能从输入端传送到接收端而不能从输出端反向传送到输入端，要实现双向传输一般需要两组发隔离器件，造成电路结构臃肿，功耗增大。

鉴于现有技术存在的上述问题，请参阅图1，本实用新型提供一种双向隔离驱动电路，包括依次连接的第一调制解调电路100、第一开关301电路300、隔离电路400、第二开关302电路500和第二调制解调电路600，以及与所述第一开关301电路300及第二开关302电路500连接的反馈电路200；由所述反馈电路200接收反馈信号，根据所述反馈信号输出切换信号控制所述第一开关301电路300和第二开关302电路500的导通状态；由所述第一调制解调电路100根据所述第一开关301电路300的导通状态切换成调制模式对输入信号进行调制，或者切换成解调模式对调制信号进行解调；由所述第二调制解调电路600根据所述第二开关302的导通状态切换成解调模式对调制信号进行解调，或切换成调制模式对输入信号进行调制；由所述隔离电路400根据所述第一调制解调电路100和第二调制解调电路600的模式进行隔离传输。

本实施例通过反馈电路200接收反馈信号来控制所述第一开关301电路300和第二开关302电路500的导通状态，使得所述第一调制解调电路100和第二调制解调电路600切换模式，进行调制和解调的切换，使得所述双向隔离驱动电路的只需一组隔离电路400即可实现双向传输功能。

具体的，所述第一检测电路包括：用于将反馈信号转换为第一切换信号并将所述反馈信号及第一切换信号进行输出的第一检测单元210；用于隔离传输第一切换信号的隔离电容c2；用于将所述第一切换信号转换为第二切换信号，并将第一切换信号和第二切换信号进行输出的反馈单元220；所述第一检测单元210、隔离电容c2和反馈单元220依次连接，所述反馈单元220还与第一开关301电路300连接，所述第一检测单元210还与第二开关302电路500连接。

具体实施时，本实施例中，所述反馈信号由提供输入信号或接收被还原的输入信号的相关设备提供。所述第一检测单元210接收反馈信号，将所述反馈信号转至第二开关302电路500的同时，还将所述反馈信号转换为第一切换信号传至所述第二开关302电路500，以控制所述第二开关302电路500相应的导通或断开状态。由所述隔离电容c2将所述第一切换信号传至所述反馈单元220，所述反馈单元220将所述第一切换信号传至第一开关301电路300的同时，还将所述第一切换信号转换为第二切换信号传至第一开关301电路300，以控制所述第一开关301电路300相应的导通或断开状态。

具体的，请参阅图2，所述第一调制解调电路100包括：与所述第一开关301电路300连接，用于对第一输入信号进行调制的第一调制电路101；与所述第一开关301电路300连接，用于对隔离电路400传来的第二调制信号进行解调的第一解调电路102。

具体实施时，本实施例中，所述第一调制电路101用于对第一输入信号进行调制输出第一调制信号；而所述第一解调电路102则仅用于对隔离电路400传来的第二调制信号进行解调，并输出还原的第二输入信号。当所述第一调制电路101的与隔离电路400的回路被导通时，所述第一调制电路101对所述第一输入信号进行调制，并输出调制信号至所述隔离电路400，由隔离电路400输出至后级电路。而当所述第一解调电路102与隔离电路400的之间的回路被导通时，则由所述第一解调电路102对隔离电路400传来的第二调制信号进行解调，并输出还原后的第二输入信号，以对外部的功率管进行控制。

进一步的，请继续参阅图2，所述第二调制解调电路600包括：与第二开关302电路500连接，用于对第二输入信号进行调制的第二调制电路602；与第二开关302电路500连接，用于对隔离电路400传来的第一调制信号进行解调的第二解调电路601。

所述第二调制电路602用于对输入信号进行调制输出第二调制信号；而所述第二解调电路601则仅用于对第一调制信号进行解调，并输出还原的第一输入信号。当所述第二调制电路602的与隔离电路400的回路被导通时，所述第二调制电路602对第二输入信号进行调制，并输出第二调制信号至所述隔离电路400，由隔离电路400输出至后级电路(此处为第一解调电路102)。而当所述第二解调电路601与隔离电路400的之间的回路被导通时，则由所述第二解调电路601对隔离电路400传来的第一调制信号进行解调，并输出还原后的第一输入信号，以对外部的功率管进行控制。

具体的，请继续参阅图2，所述第一开关301电路300包括第一开关301和第二开关302；由所述第一开关301接收第一切换信号并导通或切断所述第一调制电路101与隔离电路400之间的回路；由所述第二开关302接收第二切换信号切断或导通所述第一解调电路102与隔离电路400之间的回路。

具体实施时，本实施例中，所述第一开关301接收到所述第一切换信号时，若所述第一切换信号为高电平，则所述第一开关301导通，若所述第一切换信号为低电平则所述第一开关301断开；当所述第二开关302接收到所述第二切换信号时，若所述第二切换信号为高电平，则所述第二开关302导通，若所述第二切换信号为低电平则所述第二开关302断开。需要说明的是，所述第一开关301和第二开关302也可以通过低电平控制导通状态，通过高电平控制断开状态，可根据开关的类型进行自由选择，在此只做举例，不做限定。

具体的，请继续参阅图2，所述第二开关302电路500包括第三开关501和第四开关502；由所述第三开关501接收所述反馈信号并导通或断开第二调制电路602与隔离电路400之间的回路；由所述第四开关502接收第一切换信号导通第二解调电路601与隔离电路400之间的回路。

具体实施时，本实施例中，所述第三开关501接收到反馈信号时，若所述反馈信号为高电平，则所述第三开关501导通，若所述反馈信号为低电平则所述第三开关501断开；当所述第四开关502接收到所述第一切换信号时，若所述第一切换信号为高电平，则所述第四开关502导通，若所述第一切换信号为低电平则所述第四开关502断开。需要说明的是，所述第三开关501和第四开关502也可以通过低电平控制导通状态，通过高电平控制断开状态，可根据开关的类型进行自由选择，在此只做举例，不做限定。

本实施例通过所述第一开关301导通第一调制电路101与隔离电路400之间的回路，实现第一调制电路101的信号调制功能；通过所述第二开关302导通第一解调电路102与隔离电路400之间的回路，实现第一解调电路102的信号解调功能；通过第三开关501导通第二调制电路602与隔离电路400之间的回路，实现第二调制电路602的信号调制功能；通过所述第四开关502导通第二解调电路601与隔离电路400之间的回路，实现第二解调电路601的信号解调功能；所述第一开关301、第二开关302、第三开关501和第四开关502的切换功能实现了第一调制解调电路100和第二调制解调电路600的双向传输功能。

进一步的，所述第一检测单元210包括第一反相器211，所述第一反相器211的输入端接入反馈信号并与所述第四开关502的控制端连接，所述第一反相器211的输出端与所述第三开关501的控制端及隔离电容c2的一端连接。所述反馈单元220包括第二反相器221，所述第二反相器221的输入端与所述隔离电容c2的另一端及第二开关302的控制端连接，所述第二反相器221的输出端与所述第一开关301的控制端连接。

具体实施时，本实施例中，所述第一反相器211与所述第四开关502的控制端同时接入反馈信号，若所述第一开关301、第二开关302、第三开关501和第四开关502为高电平导通，且所述反馈信号为高电平，则所述第四开关502导通。所述第一反相器211将所述反馈信号转换为与反馈信号相反的第一切换信号(即所述反馈信号的电平与第一切换信号的电平相反)，输出至所述第三开关501，控制所述第三开关501断开，此时，所述第二解调电路601导通，所述第二调制电路602断开。所述第一反相器211将所述第一切换信号输出至所述隔离电容c2，由所述隔离电容c2输出至所述第二反相器221的输入端及第二开关302的控制端，所述第二开关302断开，所述第二反相器221将所述第一切换信号转换为与所述第一切换信号相反的第二切换信号(即所述第二切换信号的电平与第一切换信号的电平相反)，输出至所述第一开关301的控制端，所述第一开关301导通，此时，所述第一调制电路101导通，所述第一解调电路102断开。通过所述第一调制电路101对所述第一输入信号进行调制，得到第一调制信号，通过第一开关301、隔离电路400及第四开关502输出至所述第二解调电路601，由所述第二解调电路601进行解调，得到还原的第一输入信号。同理的，当所述反馈信号为低电平时，则所述第二开关302和第三开关501导通，由所述第二调制电路602对第二输入信号进行调制，得到第二调制信号，由所述第一解调电路102对所述第二调制信号进行解调，得到还原的第二输入信号。实现了第一调制解调电路100和第二调制解调电路600输入输出的切换，进而达到双向传输的目的。

可选的，请继续参阅图2，所述隔离电路400包括第一电容c1，所述第一电容c1的一端与所述第一开关301电路300连接，所述第一电容c1的另一端与所述第二开关302电路500连接。所述第一调制电路101或所述第二调制电路602将输入信号进行解调后，通过所述第一电容c1隔离传输至所述第二解调电路601或第一解调电路102，实现了前级电路和后级电路的隔离，降低了发生电气安全问题的风险。

可选的，所述隔离电路400包括与所述第一开关301单元连接、用于将调制信号进行差分传输的差分传输单元。本实施例中，当整个双向隔离驱动电路使用差分信号传输方式时，所述隔离电路400通过差分传输单元对第一调制信号或第二调制信号进行差分传输，降低了信号干扰。

基于上述的双向隔离驱动电路，本实用新型还提供一种功率管驱动系统，包括功率管及上文所述的双向隔离驱动电路，所述双向隔离驱动电路与所述功率管的控制端连接。本实施例中，通过所述功率管可连接在双向隔离驱动电路的任意一端，通过所述双向传输电路对所述功率管进行驱动控制，还可以通过所述双向隔离驱动电路实现对功率管的双向控制功能，本领域技术人员可根据需要设计相应的控制环路，在此不再详述。

综上所述，本实用新型提供的一种双向隔离驱动电路及功率管驱动系统，所述隔离驱动电路包括依次连接的第一调制解调电路、第一开关电路、隔离电路、第二开关电路和第二调制解调电路，以及与所述第一开关电路及第二开关电路连接的反馈电路；由所述反馈电路接收反馈信号，根据所述反馈信号输出切换信号控制所述第一开关电路和第二开关电路的导通状态；由所述第一调制解调电路根据所述第一开关电路的导通状态切换成调制模式对输入信号进行调制，或者切换成解调模式对调制信号进行解调；由所述第二调制解调电路根据所述第二开关的导通状态切换成解调模式对调制信号进行解调，或切换成调制模式对输入信号进行调制；由所述隔离电路根据所述第一调制解调电路和第二调制解调电路的模式进行隔离传输。本实用新型通过反馈电路接收反馈信号来控制所述第一开关电路和第二开关电路的导通状态，使得所述第一调制解调电路和第二调制解调电路切换模式，进行调制和解调的切换，使得所述双向隔离驱动电路的只需一组隔离电路即可实现双向传输功能。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。