驅動電路的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種驅動電路，包括脈沖方波發生器和至少一個驅動模塊；所述脈沖方波發生器的輸出端連接驅動模塊的第一輸入端，且該脈沖方波發生器向驅動模塊第一輸入端輸入高頻方波脈沖信號，所述驅動模塊還具有用于輸入低頻驅動信號的第二輸入端，該驅動模塊包括信號轉換電路單元和驅動電路單元，信號轉換電路單元和驅動電路單元之間通過脈沖變壓器相連接；在所述驅動模塊的第二輸入端為高電平時，所述信號轉換電路單元將所述的低頻驅動信號和高頻方波脈沖信號轉換為交流高頻脈沖信號，脈沖變壓器對該交流高頻脈沖信號進行隔離變壓后通過所述的驅動電路單元輸出驅動電壓信號。該驅動電路使用脈沖變壓器來實現信號隔離，無需額外獨立電源，從而能夠節省電源。
【專利說明】驅動電路【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種驅動電路，尤其涉及一種低頻逆變驅動電路。
【背景技術】
[0002]氬弧焊由于在焊接有色金屬及其合金、高溫合金、鈦及鈦合金等材料上具有獨特的優勢，所以隨著有色金屬在當今工業的快速發展，鋁鎂及其合金、銅及其合金和鈦及其合金等有色金屬在工業生產中所占的比例越來越大，于是人們對氬弧焊電源尤其是交直流氬弧焊電源的需求也越來越高。而為了獲得良好的交直流焊接性能和電源的工作穩定性，二次逆變的驅動電路就顯得至關重要。在二次逆變驅動電路和焊接電源輸出回路的隔離上由于二次逆變頻率比較低的原因，常見的實現方式為采用光耦隔離，但此種方案每增加一路驅動就需要增加一組獨立的電源。
【發明內容】
[0003]基于此，本發明在于克服現有技術的缺陷，提供一種驅動電路，該驅動電路使用脈沖變壓器來實現信號隔離，無需額外獨立電源，從而能夠節省電源。
[0004]其技術方案如下:
[0005]一種驅動電路，包括脈沖方波發生器和至少一個驅動模塊；
[0006]所述脈沖方波發生器的輸出端連接驅動模塊的第一輸入端，且該脈沖方波發生器向驅動模塊的第一輸入端輸入高頻方波脈沖信號，所述驅動模塊還具有用于輸入低頻驅動信號的第二輸入端，該驅動模塊包括信號轉換電路單元和驅動電路單元，信號轉換電路單元和驅動電路單元之間通過脈`沖變壓器相連接；
[0007]在所述驅動模塊的第二輸入端為高電平時，所述信號轉換電路單元將所述的低頻驅動信號和高頻方波脈沖信號轉換為交流高頻脈沖信號，所述的脈沖變壓器對該交流高頻脈沖信號進行隔離變壓后通過所述的驅動電路單元輸出驅動電壓信號。
[0008]進一步地，所述的驅動模塊設為至少兩個，每個驅動模塊的第一輸入端分別連接所述脈沖方波發生器的輸出端，每個驅動模塊的第二輸入端分別用于輸入相應的低頻驅動信號。這表明該驅動電路具有易于擴展的特性。
[0009]上述的驅動電路適用于交直流氬弧焊電源交流輸出的低頻逆變驅動電路，但又不局限于交直流弧焊電源。該驅動電路通過整體電路設計而實現利用脈沖變壓器來進行信號隔離，因而比起傳統驅動電路采用光電耦合的信號隔離方式，本發明的驅動電路無需額外獨立電源，從而能夠節省電源，其工作穩定性較好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明實施例一所述的驅動電路的結構示意圖。
[0011]圖2是本發明實施例二所述的驅動電路的結構示意圖。
[0012]圖3是本發明實施例三所述的驅動電路的結構示意圖。[0013]圖4是本發明實施例一或二或三所述的驅動模塊的電路結構圖。
[0014]附圖標記說明:
[0015]10、信號轉換電路單元，11、與非門單元，12、全橋式逆變電路單元，20、驅動電路單元，21、全橋整流電路，22、輸出電路。
【具體實施方式】
[0016]下面對本發明的實施例進行詳細說明:
[0017]如圖1所不,一種驅動電路，包括一個脈沖方波發生器MDl和一個驅動模塊MD2 ；脈沖方波發生器MDl的輸出端OUT連接驅動模塊MD2的第一輸入端INl，驅動模塊MD2還具有用于輸入低頻驅動信號DRIVEA的第二輸入端IN2，該驅動模塊包括信號轉換電路單元10和驅動電路單元20，信號轉換電路單元10和驅動電路單元20之間通過脈沖變壓器Tl相連接。
[0018]上述的信號轉換電路單元10包括與非門單元11和全橋式逆變電路單元12，與非門單元11的兩個輸出端分別連接全橋式逆變電路單元12的兩個輸入端，脈沖變壓器Tl具有原邊繞組和次級繞組，全橋式逆變電路單元12的兩個輸出端分別連接原邊繞組的兩個輸入端，次級繞組的兩個輸出端分別與驅動電路單元20的兩個輸入端相連接；上述的驅動電路單元20包括全橋整流電路21和輸出電路22，全橋整流電路21與脈沖變壓器Tl次級繞組的兩個輸出端相連接，該全橋整流電路21具有正極輸出端和負極輸出端，輸出電路22與所述正極輸出端和負極輸出端相連接。
[0019]其中，上述的與非門單元11中，與非門器件UA的第一輸入端即為驅動模塊MD2的第一輸入端INl,該與非門器件UA的第二輸入端連接與非門器件UB的第一輸入端，與非門器件UB的第一輸入端即為驅動模塊MD2的第二輸入端IN2,該與非門器件UB的第二輸入端連接與非門器件UA的輸出端。上述的全橋式逆變電路單元12中，門極電阻Rl和門極電阻R3的一端分別與與非門器件UB的輸出端相連接，門極電阻Rl的另一端連接P溝道場效應管Vl的門極，P溝道場效應管Vl的源極連接限流電阻R5的一端，限流電阻R5的另一端連接電源VCC，電源VCC還與限流電阻R6相連接，該限流電阻R6的另一端連接P溝道場效應管V2的源極，P溝道場效應管V2的門極連接門極電阻R2，門極電阻R2的另一端連接與非門器件UA的輸出端，該與非門器件UA的輸出端還連接門極電阻R4，門極電阻R4的另一端連接N溝道場效應管V4的門極，該N溝道場效應管V4的源極連接電源地，門極電阻R3的另一端與N溝道場效應管V3的門極相連接，該N溝道場效應管V3的源極也連接電源地，P溝道場效應管V2的漏極和N溝道場效應管V4的漏極分別與脈沖變壓器Tl原邊繞組的一端連接，P溝道場效應管Vl的漏極和N溝道場效應管V3的漏極分別與脈沖變壓器Tl原邊繞組的另一端相連接。
[0020]而上述的全橋整流電路21包括四個二極管Dl、D2、D3、D4，脈沖變壓器Tl次級繞組的一端分別連接二極管Dl的陽極和二極管D3的陰極，二極管Dl的陰極連接二極管D2的陰極，二極管D2的陽極與二極管D4的陰極分別連接脈沖變壓器Tl次級繞組的另一端，二極管D4的陽極與二極管D3的陽極相連接，在該全橋整流電路21中，二極管Dl或二極管D2的陽極即為上述的正極輸出端，二極管D3或二極管D4的陰極即為上述的負極輸出端。上述的輸出電路22包括二極管D5、P溝道場效應管V5、電阻R7以及電阻R8，二極管D5的陽極連接上述的正極輸出端、P溝道場效應管V5的門極以及電阻R7，電阻R7的另一端連接上述的負極輸出端和P溝道場效應管V5的漏極，二極管D5的陰極連接P溝道場效應管V5的源極以及電阻R8，電阻R8的另一端G以及上述的負極輸出端E之間形成驅動電壓信號輸出端。
[0021]上述的場效應管V1、V2、V3、V4和V5可為MOSFET。
[0022]該驅動電路，主要是驅動模塊的工作原理為:由圖1可知，驅動模塊MD2的第一輸入端INl與脈沖方波發生器MDl的輸出端OUT相連，驅動模塊MD2的第二輸入端IN2與外部低頻驅動信號相連，通常情況下，脈沖方波發生器MDl輸出的脈沖方波的頻率范圍為十幾千赫茲到幾十千赫茲，而與輸入端IN2相連的外部低頻驅動信號DRIVEA的頻率范圍在零點幾赫茲到幾百赫茲之間；
[0023]在驅動模塊MD2的第二輸入端IN2為高電平的條件下:當驅動模塊MD2的第一輸入端皿為高電平時，與非門器件UA的輸出腳為低電平，而與非門器件UB的輸出腳則為高電平；當驅動模塊MD2的第一輸入端INl為低電平時，與非門器件UA的輸出腳為高電平，而與非門器件UB的輸出腳則為低電平。所以在輸入端IN2為高電平時，與非門器件UA和UB的輸出腳輸出兩路頻率和脈寬與所述第一輸入端INl相同的直流高頻脈沖互補信號，這兩路互補的信號通過門極電阻Rl、R2、R3及R4驅動由P溝道場效應管V1、V2以及N溝道場效用管V3、V4所組成的全橋逆變電路，進而將直流高頻脈沖信號逆變為交流高頻脈沖信號，交流高頻脈沖信號再經由脈沖變壓器Tl隔離變壓，脈沖變壓器Tl輸出的交流高頻脈沖信號經二極管D1、D2、D3和D4組成的全橋整流電路21整流后，其正極輸出端則有正電壓輸出，此時P溝道場效應管V5由于門極和源極電壓相同而處于截止狀態，所以此時在驅動電壓信號輸出端G和E上就有驅動電壓，最終使所驅動的功率管導通；
[0024]在驅動模塊MD2的第二輸入端IN2為低電平的條件下:與非門器件UA和UB的輸出腳都輸出高電平，從而使逆變橋上的場效應管V3和V4導通，因而脈沖變壓器Tl原邊繞組兩端都與電源地相連而無電壓，此時脈沖變壓器Tl輸出端也沒有電壓，致使P溝道場效應管V5的門極和源極之間產生電壓差而使其導通，使驅動電壓信號輸出端G與E通過R8導通，即G和E之間間失去電壓，最終導致所驅動的功率管處于阻斷狀態。
[0025]總之，驅動電壓信號輸出端G和E之間輸出的驅動電壓信號跟隨驅動模塊MD2第二輸入端IN2上的低頻驅動信號，當該第二輸入端IN2為高電平時，驅動模塊的G和E上就有驅動信號，反之則無驅動信號，從而實現了驅動電路的目的。
[0026]實施例二
[0027]如圖2所示，一種驅動電路，包括一個脈沖方波發生器MDl和兩個驅動模塊MD2、MD3 ;驅動模塊MD2和MD3的第一輸入端INl分別連接脈沖方波發生器MDl的輸出端0UT，驅動模塊MD2的第二輸入端IN2連接外部低頻驅動信號DRIVEA，驅動模塊MD3的第二輸入端IN2則連接外部低頻驅動信號DRIVEB。
[0028]該驅動電路能實現同時驅動兩個功率管的目的，即當外部低頻驅動信號DRIVEA和DRIVEB同相位時可以驅動兩個并聯的功率管，當外部低頻驅動信號DRIVEA和DRIVEB互補時可以驅動一個橋臂上的功率管，實現半橋逆變電路功率管的驅動。
[0029]上述驅動電路中，各驅動模塊的內部結構電路圖以及工作原理均與實施例一中的一致，此處不再贅述。[0030]實施例三
[0031]如圖3所示，一種驅動電路，包括一個脈沖方波發生器MDl和四個驅動模塊MD2、MD3、MD4和MD5 ;驅動模塊MD2、MD3、MD4和MD5的第一輸入端INl分別連接脈沖方波發生器MDl的輸出端0UT，驅動模塊MD2的第二輸入端IN2連接外部低頻驅動信號DRIVEA，驅動模塊MD3的第二輸入端IN2連接外部低頻驅動信號DRIVEB，驅動模塊MD4的第二輸入端IN2連接外部低頻驅動信號DRIVEC，驅動模塊MD5的第二輸入端IN2連接外部低頻驅動信號 DRIVED。
[0032]上述驅動電路可同時驅動四個功率管。在該驅動電路中，各驅動模塊的內部結構電路圖以及工作原理均與實施例一中的一致，此處不再贅述。
[0033]以上各實施例的驅動電路適用于交直流氬弧焊電源交流輸出的低頻逆變驅動電路，但又不局限于交直流弧焊電源。且以上各實施例均具有以下優點:
[0034]驅動電路通過整體電路設計而實現利用脈沖變壓器來進行信號隔離，比起傳統驅動電路采用光電耦合的信號隔離方式，該驅動電路無需額外獨立電源，從而能夠節省電源，其工作穩定性較好，且易于擴展。
[0035]以上所述實施例僅表達了本發明的【具體實施方式】，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種驅動電路，其特征在于，包括脈沖方波發生器和至少一個驅動模塊； 所述脈沖方波發生器的輸出端連接驅動模塊的第一輸入端，且該脈沖方波發生器向驅動模塊的第一輸入端輸入高頻方波脈沖信號，所述驅動模塊還具有用于輸入低頻驅動信號的第二輸入端，該驅動模塊包括信號轉換電路單元和驅動電路單元，信號轉換電路單元和驅動電路單元之間通過脈沖變壓器相連接； 在所述驅動模塊的第二輸入端為高電平時，所述信號轉換電路單元將所輸入的低頻驅動信號和高頻方波脈沖信號轉換為交流高頻脈沖信號，所述的脈沖變壓器對該交流高頻脈沖信號進行隔離變壓后通過所述的驅動電路單元輸出驅動電壓信號。
2.根據權利要求1所述的驅動電路，其特征在于，所述的驅動模塊設為至少兩個，每個驅動模塊的第一輸入端分別連接所述脈沖方波發生器的輸出端，每個驅動模塊的第二輸入端分別用于輸入相應的低頻驅動信號。
3.根據權利要求1或2所述的驅動電路，其特征在于，所述的信號轉換電路單元包括與非門單元和全橋式逆變電路單元，所述與非門單元的兩個輸出端分別連接所述全橋式逆變電路單元的兩個輸入端，所述脈沖變壓器具有原邊繞組和次級繞組，所述全橋式逆變電路單元的兩個輸出端分別連接所述原邊繞組的兩個輸入端，所述次級繞組的兩個輸出端分別與所述驅動電路單元的兩個輸入端相連接； 在所述驅動模塊的第二輸入端為高電平時，所述的與非門單元將所述的低頻驅動信號和高頻方波脈沖信號轉換為兩路互補的直流高頻脈沖信號，且該直流高頻脈沖信號的頻率和脈寬與所述的高頻方波脈沖信號相同，所述的全橋式逆變電路單元將兩路互補的直流高頻脈沖信號逆變為交流高頻脈沖信號。
4.根據權利要求3所述的驅動電路，其特征在于，所述的與非門單元中，與非門器件UA的第一輸入端即為所述驅動模塊的第一輸入端INl,該與非門器件UA的第二輸入端連接與非門器件UB的第一輸入端,與非門器件UB的第一輸入端即為所述驅動模塊的第二輸入端IN2，該與非門器件UB的第二輸入端連接`所述與非門器件UA的輸出端。
5.根據權利要求4所述的驅動電路，其特征在于，所述的全橋式逆變電路單元中，門極電阻Rl和門極電阻R3的一端分別與所述與非門器件UB的輸出端相連接，門極電阻Rl的另一端連接P溝道場效應管Vl的門極，P溝道場效應管Vl的源極連接限流電阻R5的一端，限流電阻R5的另一端連接電源VCC，電源VCC還與限流電阻R6相連接，該限流電阻R6的另一端連接P溝道場效應管V2的源極，P溝道場效應管V2的門極連接門極電阻R2，門極電阻R2的另一端連接所述與非門器件UA的輸出端，該與非門器件UA的輸出端還連接門極電阻R4，門極電阻R4的另一端連接N溝道場效應管V4的門極，該N溝道場效應管V4的源極連接電源地，門極電阻R3的另一端與N溝道場效應管V3的門極相連接，該N溝道場效應管V3的源極也連接電源地，所述P溝道場效應管V2的漏極和N溝道場效應管V4的漏極分別與所述脈沖變壓器原邊繞組的一端連接，所述P溝道場效應管Vl的漏極和N溝道場效應管V3的漏極分別與所述脈沖變壓器原邊繞組的另一端相連接。
6.根據權利要求3所述的驅動電路，其特征在于，所述的驅動電路單元包括全橋整流電路和輸出電路，全橋整流電路與所述脈沖變壓器次級繞組的兩個輸出端相連接，該全橋整流電路具有正極輸出端和負極輸出端，所述的輸出電路與所述正極輸出端和負極輸出端相連接；在所述驅動模塊的第二輸入端為高電平時，所述的全橋整流電路對所述的交流高頻脈沖信號進行整流后通過所述的輸出電路輸出驅動電壓信號。
7.根據權利要求6所述的驅動電路，其特征在于，所述的全橋整流電路包括四個二極管Dl、D2、D3、D4，所述脈沖變壓器次級繞組的一端分別連接二極管Dl的陽極和二極管D3的陰極，二極管Dl的陰極連接二極管D2的陰極，二極管D2的陽極與二極管D4的陰極分別連接所述脈沖變壓器次級繞組的另一端，二極管D4的陽極與所述二極管D3的陽極相連接，在該全橋整流電路中，所述二極管Dl或二極管D2的陽極即為所述的正極輸出端，所述二極管D3或二極管D4的陰極即為所述的負極輸出端。
8.根據權利要求7所述的驅動電路，其特征在于，所述的輸出電路包括二極管D5、P溝道場效應管V5、電阻R7以及電阻R8，二極管D5的陽極連接所述的正極輸出端、P溝道場效應管V5的門極以及電阻R7，電阻R7的另一端連接所述的負極輸出端和所述P溝道場效應管V5的漏極，二極管D5的陰極連接所述的P溝道場效應管V5的源極以及電阻R8，所述電阻R8的另一端以及所述 負極輸出端之間形成驅動電壓信號輸出端。
【文檔編號】B23K9/16GK103817407SQ201410096040
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2014年3月14日
【發明者】不公告發明人 申請人:上海滬工焊接集團股份有限公司