一种碳化硅器件驱动电源制造技术

本发明专利技术公开了一种碳化硅器件驱动电源，包括电源发送端Tx、电源接收端Rx、输出电压调整电路Vreg、电源能量控制和保护电路、绝缘体，电源发送端Tx包括：自激逆变电路Hinv、第一电感Lp和第一电容Cp，第一电感Lp与第一电容Cp并联；电源接收端Rx包括：第二电感Ls、第二电容Cs、全桥整流电路Hrec，第二电感Ls与第二电容Cs串联；输出电压调整电路Vreg包括：Buck电路、Boost电路、第三电感L3；第一电感Lp的一侧安装第一磁芯，第二电感Ls一侧安装第二磁芯。本发明专利技术通过优化结构设计，克服了现有感应耦合电能传输技术中随着传输距离增加和接收端位置变化传送效率显著降低，不能实现高效的能量传送的问题，有效提高了传输效率。

Silicon carbide device driving power supply

The invention discloses a silicon carbide device driver, including power transmitter Tx, power receiver Rx, output voltage adjustment circuit Vreg, power control and protection circuit, an insulator, power transmitter of Tx include: Hinv inverter circuit, the first self inductance Lp and capacitance Cp first, first the first inductor Lp and capacitor Cp in parallel Rx; power receiver includes: second second inductance Ls, capacitance Cs, full bridge rectifier circuit Hrec, second Ls and second Cs series inductance capacitor; output voltage adjustment circuit includes: Vreg Buck circuit, Boost circuit, third L3 inductance; one side of the first installation of the first magnetic core inductance Lp, inductance Ls is installed on one side of the second core second. The present invention through optimizing the structure design, to overcome the existing inductive coupled power transmission technology with the increase of the propagation distance and the receiver position change transmission efficiency is significantly reduced, can not achieve the efficient energy transfer problems, effectively improve the transmission efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅器件驱动电源
本专利技术涉及一种碳化硅器件驱动电源，属于电力电子

技术介绍
碳化硅(SiliconCarbide,SiC)是一种由硅和碳构成的化合物半导体材料，绝缘击穿场强大约是硅的10倍，因此，与硅器件相比，能够以更高的参杂浓度和更薄厚度的漂移层制作出数kV的高耐压功率器件。目前，国外已有10kV以上SiCIGBT、MOSFET、GTO的报道，这些器件的寄生电容较小，能够获得数倍硅基器件的运行开关频率，然而其对驱动技术和驱动电源的要求也更高，如原副边高绝缘耐压、低耦合电容、供电稳定性和自保护等，尚无成熟产品。目前碳化硅器件驱动电源主要采用感应耦合电能传输技术(InductivelyCoupledPowerTransmission)进行电能的传输，ICPT主要以磁场作为电能传输的媒介，通过电力电子技术提高磁场频率、降低气隙损耗，实现无线电能的传输。这种无线输电技术在极近距离内效率很高，但传输效率会随传输距离增加和接收端位置变化而显著减小，只适合用于厘米级的短距离传输。不能满足在传输距离增加时电能的高效传送问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种碳化硅器件驱动电源，以解决现有技术中随着传输距离增加和接收端位置变化传送效率显著降低，不能实现高效的能量传送问题。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：包括电源发送端Tx、电源接收端Rx、输出电压调整电路Vreg、电源能量控制和保护电路、绝缘体；所述电源发送端Tx接收第一直流电压Vin并转化为电能，所述电源接收端Rx拾取所述电能并转化为第二直流电压，所述输出电压调整电路Vreg接收第二直流电压并转化为碳化硅器件驱动电压；所述电源发送端Tx包括：自激逆变电路Hinv、第一电感Lp和第一电容Cp，所述第一电感Lp与所述第一电容Cp并联；所述电源接收端Rx包括：第二电感Ls、第二电容Cs和全桥整流电路Hrec，所述第二电感Ls与所述第二电容Cs串联；所述输出电压调整电路Vreg包括：Buck电路、Boost电路和第三电感L3；所述第一电感Lp的一侧安装第一磁芯，所述第二电感Ls一侧安装第二磁芯。其中，所述第一电感Lp和所述第二电感Ls，安装在所述绝缘体的内壁内侧；第一磁芯安装在所述第一电感Lp与所述第一电感Lp所在一侧的电路板之间，NTC1贴近第一电感Lp放置；第二磁芯安装在所述第二电感Ls与所述第二电感Ls所在一侧的电路板之间，NTC2贴近第二电感Ls放置，所述NTC1和所述NTC2为具有温度传感器功能的电学元件。其中，根据权利要求1所述的碳化硅器件驱动电源，其特征在于：所述NTC1和所述NTC2为负温度系数热敏电阻器。所述自激逆变电路Hinv包括第四电感L1、第五电感L2、第一开关S1、第二开关S2、第一稳压管Z1、第二稳压管Z2、第一二级管D1、第二二极管D2、第四电容C1、第五电容C2，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，所述第三电阻R3、所述第四电阻R4、所述第四电容C1和所述第一二级管D1组成所述第一开关S1的门极驱动自激电路，所述第五电阻R5、所述第六电阻R6、所述第五电容C2和所述第二二极管D2组成所述第二开关S2的门极驱动自激电路。所述输出电压调整电路Vreg中Buck电路、Boost电路和第三电感L3串接，所述输出电压调整电路的一端连接所述全桥整流电路Hrec，另一端连接碳化硅器件驱动电路。所述第二电容Cs并联第三电容Cg，所述第三电容Cg为可控电容组。所述电源发送端Tx、所述电源接收端Rx、所述输出电压调整电路Vreg、所述电源能量控制和保护电路包含在所述绝缘体中。具体的，电源发送端Tx接收第一直流电压Vin输入后，利用自激振荡电路Hinv产生高频电压，通过第一电感Lp与第一电容Cp并联形成的第一谐振滤波模块获得电能，通过磁场向电源接收端Rx传送电能，并由第一电容Cp实现无功补偿；所述电源接收端Rx通过第二电感Ls实现所述电能的拾取，并由第二电容Cs实现无功补偿，经所述第二电感Ls与所述第二电容Cs串联形成的第二谐振滤波模块将所述电能发送至全桥整流电路Hrec转化为第二直流电压后输出；输出电压调整电路Vreg接收第二直流电压并转化为碳化硅器件驱动电压。还包括电源能量控制和保护电路，所述电源能量控制和保护电路对所述碳化硅器件驱动电路和全桥整流电路Hrec输出进行检测，并实现电源发送端Tx和电源接收端Rx间电能的实时平衡。相对于现有技术，本专利技术所述碳化硅器件驱动电源具有以下优势：本专利技术通过优化结构设计，在第一电感Lp、第二电感Ls的一二次侧各安装一个磁芯，使大部分磁力线集中于一定的范围内，减少磁场的边界范围，克服了现有感应耦合电能传输技术中随着传输距离增加和接收端位置变化传送效率显著降低，不能实现高效的能量传送的问题，有效提高了传输效率。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术实施例提供的总体电路图；图2为本专利技术实施例输出电压调整电路；图3为本专利技术实施例电源发送端自激振荡电路图；图4为本专利技术实施例电源发送端自激振荡电路开关管S1、S2漏极和门极波形图；图5为本专利技术实施例能量控制原理；图6为本专利技术实施例绝缘体和电路安装图。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。下文中将详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。图1所示为本专利技术的总体电路原理图，也是能量流示意图，电源发送端Tx将接收第一直流电压Vin输入后，利用自激振荡电路Hinv产生高频电压，通过第一电感Lp与第一电容Cp并联形成的第一谐振滤波模块获得电能，通过磁场向电源接收端Rx传送电能，并由第一电容Cp实现无功补偿；电源接收端Rx通过第二电感Ls实现电能的拾取，并由第二电容Cs实现无功补偿，经第二电感Ls与第二电容Cs串联形成的第二谐振滤波模块将电能发送至所述全桥整流电路Hrec转化为第二直流电压后输出；第一电感Lp的一侧安装第一磁芯，第二电感Ls一侧安装第二磁芯，使大部分磁力线集中于一定的范围内，减少磁场的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅器件驱动电源，其特征在于：包括电源发送端Tx、电源接收端Rx、输出电压调整电路Vreg、电源能量控制和保护电路、绝缘体；所述电源发送端Tx接收第一直流电压Vin并转化为电能，所述电源接收端Rx拾取所述电能并转化为第二直流电压，所述输出电压调整电路Vreg接收第二直流电压并转化为碳化硅器件驱动电压；所述电源发送端Tx包括：自激逆变电路Hinv、第一电感Lp和第一电容Cp，所述第一电感Lp与所述第一电容Cp并联；所述电源接收端Rx包括：第二电感Ls、第二电容Cs和全桥整流电路Hrec，所述第二电感Ls与所述第二电容Cs串联；所述输出电压调整电路Vreg包括：Buck电路、Boost电路和第三电感L3；所述第一电感Lp的一侧安装第一磁芯，所述第二电感Ls一侧安装第二磁芯。其中，所述第一电感Lp和所述第二电感Ls，安装在所述绝缘体的内壁内侧；第一磁芯安装在所述第一电感Lp与所述第一电感Lp所在一侧的电路板之间，NTC1贴近第一电感Lp放置；第二磁芯安装在所述第二电感Ls与所述第二电感Ls所在一侧的电路板之间，NTC2贴近第二电感Ls放置，所述NTC1和所述NTC2为具有温度传感器功能的电学元件。...

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅器件驱动电源，其特征在于：包括电源发送端Tx、电源接收端Rx、输出电压调整电路Vreg、电源能量控制和保护电路、绝缘体；所述电源发送端Tx接收第一直流电压Vin并转化为电能，所述电源接收端Rx拾取所述电能并转化为第二直流电压，所述输出电压调整电路Vreg接收第二直流电压并转化为碳化硅器件驱动电压；所述电源发送端Tx包括：自激逆变电路Hinv、第一电感Lp和第一电容Cp，所述第一电感Lp与所述第一电容Cp并联；所述电源接收端Rx包括：第二电感Ls、第二电容Cs和全桥整流电路Hrec，所述第二电感Ls与所述第二电容Cs串联；所述输出电压调整电路Vreg包括：Buck电路、Boost电路和第三电感L3；所述第一电感Lp的一侧安装第一磁芯，所述第二电感Ls一侧安装第二磁芯。其中，所述第一电感Lp和所述第二电感Ls，安装在所述绝缘体的内壁内侧；第一磁芯安装在所述第一电感Lp与所述第一电感Lp所在一侧的电路板之间，NTC1贴近第一电感Lp放置；第二磁芯安装在所述第二电感Ls与所述第二电感Ls所在一侧的电路板之间，NTC2贴近第二电感Ls放置，所述NTC1和所述NTC2为具有温度传感器功能的电学元件。2.根据权利要求1所述的碳化硅器件驱动电源，其特征在于：所述NTC1和所述NTC2为负温度系数热敏电阻器。3.根据权利要求1所述的碳化硅器件驱动电源，其特征在于：所述自激逆变电路Hinv包括第四电感L1、第五电感L2、第一开关S1、第二开关S2、第一稳压管Z1、第二稳压管Z2、第一二级管D1、第二二极管D2、第四电容C1、第五电容C2，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，所述第三电阻R3、所述第四电阻R4、所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪喜军，高婷婷，杨鹏飞，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32