全文摘要
本实用新型提供了一种全桥式开关电源驱动模组，包括用于输出两路相位相差180°的PWM驱动信号的脉宽调制电路，具有两路推挽式电路并对应接收来自脉宽调制电路的两路PWM驱动信号的输入开关电路，具有一组连接两路推挽式电路的输入绕组和至少四组输出绕组的变压器，具有对应连接每组输出绕组的开关电路单元并将输出绕组感应产生的交流电转换成脉冲直流电的输出开关电路和公用接口；本实用新型结构简单、设计巧妙，抗干扰能力强，采用了模块化设计，工作性能稳定可靠，并且具备输出的驱动功率大、工作效率高的优点。
主设计要求
1.一种全桥式开关电源驱动模组，其特征是，包括如下单元模块：脉宽调制电路，用于输出两路相位相差180°的PWM驱动信号；输入开关电路，由两路推挽式电路组成，并对应接收来自脉宽调制电路的两路PWM驱动信号；变压器，具有设置在其一次侧、二次侧的一组输入绕组和至少四组输出绕组，输入绕组的两端对应连接两路所述推挽式电路的输出端；输出开关电路，具有对应连接每组输出绕组的开关电路单元，开关电路单元用于将输出绕组感应产生的交流电转换成脉冲直流电；公用接口，用于集中配置脉宽调制电路的电源与信号输入端口及各个开关电路单元的输出端口。
设计方案
1.一种全桥式开关电源驱动模组，其特征是，包括如下单元模块：
脉宽调制电路，用于输出两路相位相差180°的PWM驱动信号；
输入开关电路，由两路推挽式电路组成，并对应接收来自脉宽调制电路的两路PWM驱动信号；
变压器，具有设置在其一次侧、二次侧的一组输入绕组和至少四组输出绕组，输入绕组的两端对应连接两路所述推挽式电路的输出端；
输出开关电路，具有对应连接每组输出绕组的开关电路单元，开关电路单元用于将输出绕组感应产生的交流电转换成脉冲直流电；
公用接口，用于集中配置脉宽调制电路的电源与信号输入端口及各个开关电路单元的输出端口。
2.根据权利要求1所述的一种全桥式开关电源驱动模组，其特征是：所述脉宽调制电路设有用于设置两路PWM驱动信号死区时间的RC电路和用于调节输出的PWM驱动信号的频率与脉宽的调制电路。
3.根据权利要求1或2所述的一种全桥式开关电源驱动模组，其特征是：所述开关电路单元包括有一个NPN型三极管和一个PNP型三极管；NPN型三极管和PNP型三极管的基极和发射极均对应连接为一体；NPN型三极管和PNP型三极管的基极和集电极之间均串联有电阻；NPN型三极管和PNP型三极管的集电极分别连接变压器的其中一组输出绕组的两端，并在输出绕组到NPN型三极管的集电极的连接线路上串联有单向二极管；PNP型三极管的发射极与集电极对应连接开关电路单元的两个输出端口。
4.根据权利要求3所述的一种全桥式开关电源驱动模组，其特征是：所述PNP型三极管的发射极到开关单元电路的其中一个输出端口之间串联有第一限流电阻；PNP型三极管的发射极到开关单元电路的另一个输出端口之间依次串联有单向二极管和第二限流电阻，并在第二限流电阻到PNP型三极管的集电极之间串联有电容，电容的两端并联有稳压二极管。
5.根据权利要求4所述的一种全桥式开关电源驱动模组，其特征是：所述开关电路单元的两个输出端口并联有四个相互串联的稳压二极管。
6.根据权利要求1或2所述的一种全桥式开关电源驱动模组，其特征是：所述公用接口上配置的脉宽调制电路的信号输入端口包括用于调节占空比的端口、用于控制脉冲信号开\/闭的端口、用于调节脉冲信号大小的端口、用于调节脉冲频率的端口和公共接地端口。
7.根据权利要求1所述的一种全桥式开关电源驱动模组，其特征是：所述变压器设有至少一个，每个变压器的二次侧各设有四组输出绕组。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及一种驱动电路，尤其是一种全桥式开关电源驱动模组。
背景技术
当前，电源作为实现电能变换和功率传递的主要设备,随着农业、能源、交通运输、信息、国防教育等领域的迅速发展，对电源产业提出了更多、更高的要求。这迫使电源工作者在电源研发过程中不断探索，寻求各种相关技术，做出最好的电源产品，满足各行各业对的要求。
开关电源是一种新型电源设备，较之于传统的线性电源，其技术含量高，耗能低，使用方便，并取得了较好的经济效益。开关电源具有体积小，效率高和电流大的优点，因而被广泛应用于手机充电器和笔记本电脑适配器等场合。
然而，现有的开关电源的驱动电路大多都没有实现模块化设计，它不仅布局不规范、合理，占用了较多的空间体积，而且驱动功率小，在工作过程中不能对开关电源构成较好的信号隔离，从而对开关电源的正常工作造成不利的影响。
发明内容
本实用新型的目的就是要解决现有的开关电源的驱动电路所存在的上述问题，为此提供一种全桥式开关电源驱动模组。
本实用新型的具体方案是：一种全桥式开关电源驱动模组，包括如下单元模块：
脉宽调制电路，用于输出两路相位相差180°的PWM驱动信号；
输入开关电路，由两路推挽式电路组成，并对应接收来自脉宽调制电路的两路PWM驱动信号；
变压器，具有设置在其一次侧、二次侧的一组输入绕组和至少四组输出绕组，输入绕组的两端对应连接两路所述推挽式电路的输出端；
输出开关电路，具有对应连接每组输出绕组的开关电路单元，开关电路单元用于将输出绕组感应产生的交流电转换成脉冲直流电；
公用接口，用于集中配置脉宽调制电路的电源与信号输入端口及各个开关电路单元的输出端口。
本实用新型中所述脉宽调制电路设有用于设置两路PWM驱动信号死区时间的RC电路和用于调节输出的PWM驱动信号的频率与脉宽的调制电路。
本实用新型中所述开关电路单元包括有一个NPN型三极管和一个PNP型三极管；NPN型三极管和PNP型三极管的基极和发射极均对应连接为一体；NPN型三极管和PNP型三极管的基极和集电极之间均串联有电阻；NPN型三极管和PNP型三极管的集电极分别连接变压器的其中一组输出绕组的两端，并在输出绕组到NPN型三极管的集电极的连接线路上串联有单向二极管；PNP型三极管的发射极与集电极对应连接开关电路单元的两个输出端口。
本实用新型中所述PNP型三极管的发射极到开关单元电路的其中一个输出端口之间串联有第一限流电阻；PNP型三极管的发射极到开关单元电路的另一个输出端口之间依次串联有单向二极管和第二限流电阻，并在第二限流电阻到PNP型三极管的集电极之间串联有电容，电容的两端并联有稳压二极管。
本实用新型中所述开关电路单元的两个输出端口并联有四个相互串联的稳压二极管。
本实用新型中所述公用接口上配置的脉宽调制电路的信号输入端口包括用于调节占空比的端口、用于控制脉冲信号开\/闭的端口、用于调节脉冲信号大小的端口、用于调节脉冲频率的端口和公共接地端口。
本实用新型中所述变压器设有至少一个，每个变压器的二次侧各设有四组输出绕组。
本实用新型的有益效果如下：
(1)本实用新型结构简单、设计巧妙，实现了模块化设计，工作性能稳定可靠；
(2)本实用新型的电路中采用了变压器，具有较好的抑制脉冲干扰的功效；
(3)本实用新型输出的驱动功率大，工作效率高，在工作时，每两个开关电路单元为一组构成互补输出，其输出功率等于单一器件输出功率的两倍，并且输出电压的电压脉动系数和电流脉动系数都很小，仅仅需要一个很小容值的储能滤波电容即可得到一个电压纹波和电流纹波均很小的输出电压。
附图说明
图1是本实用新型的控制结构示意图；
图2是本实用新型的电气原理图。
图中：1—脉宽调制电路，2—输入开关电路，3—变压器，4—输出开关电路，5—公用接口，6—RC电路，7—调制电路。
具体实施方式
参见图1、图2，本实用新型提供了一种全桥式开关电源驱动模组，包括如下单元模块：
脉宽调制电路1，采用的芯片型号为TL494，它用于输出两路相位相差180°的PWM驱动信号；
输入开关电路2，由两路推挽式电路组成，并对应接收来自脉宽调制电路1的两路PWM驱动信号；
变压器3，具有设置在其一次侧、二次侧的一组输入绕组和四组输出绕组，输入绕组的两端对应连接两路所述推挽式电路的输出端；
输出开关电路4，具有对应连接每组输出绕组的开关电路单元，开关电路单元用于将输出绕组感应产生的交流电转换成脉冲直流电；
公用接口5，用于集中配置脉宽调制电路的电源与信号输入端口及各个开关电路单元的输出端口。
本实施例中所述脉宽调制电路1设有用于设置两路PWM驱动信号死区时间的RC电路6和用于调节输出的PWM驱动信号的频率与脉宽的调制电路7。
参见图2，本实施例中所述开关电路单元设有四个，开关电路单元与变压器3二次侧的每组输出绕组相对应，下面结合两个输入端口为EE19-2和EE19-5并且两个输出端口为PIN9和PIN10的开关电路单元的结构进行具体说明。
开关电路单元包括有一个NPN型三极管Q11和一个PNP型三极管Q12；Q11和Q12的基极和发射极均对应连接为一体；Q11和Q12的基极和集电极之间对应串联有电阻R35和R31；Q11和Q12的集电极分别连接变压器3的其中一组输出绕组两端的EE19-2抽头和EE19-5抽头，并在变压器3的EE19-2抽头到Q11的集电极的连接线路上串联有单向二极管D4；Q12的发射极与集电极对应连接开关电路单元的两个输出端口PIN10和PIN9。
进一步地，所述PNP型三极管Q12的发射极到开关单元电路的其中一个输出端口PIN10之间串联有第一限流电阻R23；Q12的发射极到开关单元电路的另一个输出端口PIN9之间依次串联有单向二极管D13和第二限流电阻R27，并在第二限流电阻R27到Q12的集电极之间串联有电容C34，电容C34的两端并联有稳压二极管D14，稳压二极管D14的钳定电压为3.3V。
进一步地，所述开关电路单元的两个输出端口PIN10和PIN9并联有四个相互串联的稳压二极管，由于其中两个稳压二极管的钳定电压为3.3V，另外两个稳压二极管的钳定电压为5.6V，因而开关电路单元输出的钳定电压为17.8V。
本实施例中所述公用接口5上配置有1～16个端口；1号端口为4.35V电源输入端口；2号端口为用于调节占空比的端口，当2号端口接参考电平时占空比最大为48%，接3.07V电平时无占空比；3号端口为用于控制脉冲信号开\/闭的端口，在输入输出端口超过2.55V时脉冲信号关闭；4号端口为用于调节脉冲信号大小的端口；5号端口为公共接地端口；6号端口为用于调节脉冲频率的端口，当接地时脉冲频率最大，当调制电路7中的滑动电阻器的电阻越大时脉冲频率越小；7号端口为接电源电压端口；8号端口悬空；9～16端口分别对应连接四个开关电路单元的输出端。
本实用新型的工作原理如下：
首先，脉宽调制电路1的9号和10号输出引脚输出两路相位相差180°的PWM驱动信号；
然后，向变压器3一次侧的输入绕组输入交变电压，其实施方式如下：
由图2可知，输入开关电路2由两路推挽式电路组成，这两路推挽式电路作为两路开关通道，标记为通道(1)和通道(2),其中通道(1)用于接收来自脉宽调制电路1的9号输出引脚的信号，并设有NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q3；通道(2)用于接收来自脉宽调制电路1的10号输出引脚的信号，并设有NPN型三极管Q0和PNP型三极管Q2。
当脉宽调制电路1的9号输出引脚输出前180°PWM驱动信号时，Q1高电平导通，Q3高电平截止，由此通道(1)导通，此时电压信号会通过变压器3的一次侧输入绕组，并传输至通道(2)，在通道(2)中的Q0截止，Q2导通，并通过Q2的集电极接地而构成闭合回路；
在经过一段死区时间后，通道(1)截止，脉宽调制电路1的10号输出引脚输出后180°PWM驱动信号，此时Q0高电平导通，Q2高电平截止，通道(2)导通，此时电压信号会通过变压器3的一次侧输入绕组，并传输至通道(1)，在通道(2)中的Q1截止，Q3导通，并通过Q3的集电极接地而构成闭合回路。
接着，控制变压器3二次侧的输出绕组产生的感应电压的输出，具体实施如下：
当脉宽调制电路1的9号输出引脚输入前180°PWM驱动信号时，通道(1)导通，变压器3的第一组输出绕组（EE19-2抽头和EE19-5抽头）向相应的开关电路单元输出电压，该电压信号依次经过单向二极管D4、三级管Q11、单向二极管D13和第二限流电阻R27后，使得开关电路单元输出17.8V钳定电压，并同时向电容C34充电；
当脉宽调制电路1的10号输出引脚输入后180°PWM驱动信号时，通道(2)导通，变压器3的第一组输出绕组（EE19-2抽头和EE19-5抽头）再次向相应的开关电路单元输出电压，此时由于单向二极管D4的限制作用，电容C34放电，并依次经过三级管Q12和第一限流电阻R23，使得开关电路单元输出-3.3V电压。
与此同时，当脉宽调制电路1的9号输出引脚输入前180°PWM驱动信号时，变压器3的第一组输出绕组给一路开关电路单元中的电容C34充电时，而与变压器3的第二组输出绕组相对应的开关电路单元中的电容C33放电并输出-3.3V电压，从而变压器3的这两组输出绕组构成互补输出，同理另外变压器3的另外两组绕组也构成互补输出，整个回路是一个全桥式开关电源振荡回路，它在实际工作中输出的驱动功率大，工作效率高。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920298881.8
申请日:2019-03-11
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:42(湖北)
授权编号:CN209358447U
授权时间:20190906
主分类号:H02M 7/219
专利分类号:H02M7/219;H02M1/14
范畴分类:37C;
申请人:湖北师范大学
第一申请人:湖北师范大学
申请人地址:435000 湖北省黄石市磁湖路11号
发明人:闫茜茜;刘兴云;刘佳伟;常振业;刘鑫豪;鲁池梅;朱国良;祝秋文
第一发明人:闫茜茜
当前权利人:湖北师范大学
代理人:沈军
代理机构:42109
代理机构编号:黄石市三益专利商标事务所
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计