本公開涉及隔離電源，尤其涉及一種基于變壓器輔助供電的高壓隔離電源系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、光伏逆變器、不間斷電源(ups)、電動(dòng)汽車(ev)和混動(dòng)汽車(ehv)的牽引逆變器等應(yīng)用中，開關(guān)功率器件幾乎都使用了igbt、sic?mosfet，而開關(guān)功率器件igbt、sic?mosfet也逐漸向著更高的工作電壓發(fā)展，如電動(dòng)汽車電池組電壓電平從400v增加到800v(甚至達(dá)到了1kv)，這可以使汽車能夠減輕重量同時(shí)加快充電速度。而igbt和sicmosfet開啟時(shí)的電壓通常需要達(dá)到15～20v左右使導(dǎo)通電阻足夠小，才能使其表現(xiàn)出較為理想的開關(guān)特性，所以需要給igbt、sic?mosfet的柵極驅(qū)動(dòng)器提供15～20v左右的偏置電壓，而這個(gè)電壓由低壓側(cè)的電池來(lái)提供，因此這個(gè)偏置電源跨接了低壓側(cè)和高壓側(cè)，若不隔離，將會(huì)影響到低壓側(cè)敏感設(shè)備的正常工作，威脅到人體安全。在這個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景下，傳統(tǒng)低壓的5v-5v的隔離dc-dc轉(zhuǎn)換器無(wú)法滿足供電需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于上述問題，本公開提供了一種基于變壓器輔助供電的高壓隔離電源系統(tǒng)，以緩解現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題。

2、(二)技術(shù)方案

3、本公開提供一種基于變壓器輔助供電的高壓隔離電源系統(tǒng)，包括逆變電路模塊、變壓器、整流電路模塊、反饋控制電路模塊、控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊、輔助供電電路模塊，其中：

4、逆變電路模塊設(shè)置于高壓隔離電源系統(tǒng)的發(fā)射端，被配置為用于將輸入的直流電轉(zhuǎn)換為交流信號(hào)，所述交流信號(hào)輸出至變壓器的初級(jí)線圈，并傳遞至變壓器的線圈；

5、整流電路模塊設(shè)置于高壓隔離電源系統(tǒng)的接收端，被配置為用于將變壓器次級(jí)線圈輸出的交流信號(hào)整流成直流輸出電壓并提供至負(fù)載；

6、反饋控制電路模塊被配置為用于反饋直流輸出電壓至控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊，以通過所述控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊調(diào)制穩(wěn)定所述直流輸出電壓；

7、輔助供電電路模塊被配置為用于通過磁場(chǎng)耦合從變壓器中獲得能量，并轉(zhuǎn)換為直流電以對(duì)所述控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊供電。

8、可選地，所述輔助供電電路模塊包括整流器和輔助線圈；其中：輔助線圈通過和變壓器的線圈相互耦合，當(dāng)變壓器的線圈中有高頻振蕩功率信號(hào)時(shí)，會(huì)相應(yīng)的耦合到輔助線圈使輔助線圈中生成交流電；整流器被配置為用于將輔助線圈輸出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電。

9、可選地，高壓隔離電源系統(tǒng)包括一個(gè)輔助供電電路模塊和一個(gè)控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊，所述一個(gè)輔助供電電路模塊和一個(gè)控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊設(shè)置于發(fā)射端或接收端。

10、可選地，高壓隔離電源系統(tǒng)包括兩個(gè)輔助供電電路模塊和兩個(gè)控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊，分別設(shè)置于發(fā)射端和接收端。

11、可選地，當(dāng)輔助供電電路模塊和控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊設(shè)置于發(fā)射端時(shí)，輔助線圈通過和變壓器的初級(jí)線圈相互耦合，當(dāng)變壓器的初級(jí)線圈中有高頻振蕩功率信號(hào)時(shí)，會(huì)相應(yīng)的耦合到輔助線圈使輔助線圈中生成交流電；

12、可選地，當(dāng)輔助供電電路模塊和控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊設(shè)置于接收端時(shí)，輔助線圈通過和變壓器的次級(jí)線圈相互耦合，當(dāng)變壓器的次級(jí)線圈中有高頻振蕩功率信號(hào)時(shí)，會(huì)相應(yīng)的耦合到次級(jí)線圈后再進(jìn)一步耦合至輔助線圈使輔助線圈中生成交流電。

13、可選地，輔助線圈與變壓器初級(jí)線圈或次級(jí)線圈設(shè)置于上下垂直的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)耦合。

14、可選地，控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊被配置為用于產(chǎn)生控制逆變器電路中的功率管的開關(guān)控制信號(hào)，同時(shí)通過多級(jí)驅(qū)動(dòng)后產(chǎn)生具有驅(qū)動(dòng)能力的開關(guān)控制信號(hào)。

15、可選地，逆變電路模塊中的電路設(shè)置類型為全橋逆變電路或半橋逆變電路。

16、可選地，輔助供電電路模塊還包括預(yù)穩(wěn)壓供電模塊，用于在逆變電路模塊還沒有開始工作之前，先給控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊提供電源以使高壓隔離電源系統(tǒng)可以正常啟動(dòng)。

17、可選地，整流器可以是全橋整流、半橋整流、有源整流或無(wú)源整流方案中任意一種。

18、(三)有益效果

19、從上述技術(shù)方案可以看出，本公開基于變壓器輔助供電的高壓隔離電源系統(tǒng)至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：

20、(1)基于耦合變壓器中的交流電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)給系統(tǒng)的控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊供電的效果，有效地提高了系統(tǒng)的效率；

21、2.輔助線圈實(shí)現(xiàn)利用了垂直空間，不會(huì)增加額外的面積，節(jié)省了成本進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高壓隔離電源芯片的高功率密度；

22、3.輔助供電電路模塊中的整流器部分采用同步整流方案，可以與逆變器使用同一開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，無(wú)需比較器來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生。

技術(shù)特征：

1.一種基于變壓器輔助供電的高壓隔離電源系統(tǒng)，包括逆變電路模塊、變壓器、整流電路模塊、反饋控制電路模塊、控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊、輔助供電電路模塊，其中：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓隔離電源系統(tǒng)，所述輔助供電電路模塊包括整流器和輔助線圈；其中：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓隔離電源系統(tǒng)，包括一個(gè)輔助供電電路模塊和一個(gè)控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊，所述一個(gè)輔助供電電路模塊和一個(gè)控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊設(shè)置于發(fā)射端或接收端。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓隔離電源系統(tǒng)，包括兩個(gè)輔助供電電路模塊和兩個(gè)控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊，分別設(shè)置于發(fā)射端和接收端。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的高壓隔離電源系統(tǒng)，

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓隔離電源系統(tǒng)，輔助線圈與變壓器初級(jí)線圈或次級(jí)線圈設(shè)置于上下垂直的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)耦合。

7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的高壓隔離電源系統(tǒng)，所述控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊被配置為用于產(chǎn)生控制逆變器電路中的功率管的開關(guān)控制信號(hào)，同時(shí)通過多級(jí)驅(qū)動(dòng)后產(chǎn)生具有驅(qū)動(dòng)能力的開關(guān)控制信號(hào)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的高壓隔離電源系統(tǒng)，其中逆變電路模塊中的電路設(shè)置類型為全橋逆變電路或半橋逆變電路。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓隔離電源系統(tǒng)，所述輔助供電電路模塊還包括預(yù)穩(wěn)壓供電模塊，用于在逆變電路模塊還沒有開始工作之前，先給控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊提供電源以使高壓隔離電源系統(tǒng)可以正常啟動(dòng)。

10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓隔離電源系統(tǒng)，整流器可以是全橋整流、半橋整流、有源整流或無(wú)源整流方案中任意一種。

技術(shù)總結(jié)
提供一種基于變壓器輔助供電的高壓隔離電源系統(tǒng)，包括逆變電路模塊，設(shè)置于高壓隔離電源系統(tǒng)的發(fā)射端，被配置為用于將輸入的直流電轉(zhuǎn)換為交流信號(hào)，輸出至變壓器的初級(jí)線圈，并傳遞至變壓器的線圈；整流電路模塊，設(shè)置于高壓隔離電源系統(tǒng)的接收端，被配置為用于將變壓器次級(jí)線圈輸出的交流信號(hào)整流成直流輸出電壓并提供至負(fù)載；反饋控制電路模塊，被配置為用于反饋直流輸出電壓至控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊，以通過控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊調(diào)制穩(wěn)定直流輸出電壓；輔助供電電路模塊，被配置為用于通過磁場(chǎng)耦合從變壓器中獲得能量，并轉(zhuǎn)換為直流電以對(duì)控制和驅(qū)動(dòng)電路模塊供電。

技術(shù)研發(fā)人員：潘東方,程林,許偉偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21