本实用新型实施例涉及电气技术领域，尤其涉及一种开关元件驱动电源。
背景技术：
电机控制器是通过主动工作来控制电机按照设定的方向、速度、角度、响应时间进行工作的集成电路，电机控制器中涉及多种起关键作用的功率元件以及开关器件，例如在车载电机控制器中，igbt是车载电机控制器中最关键的功率元件。其中，关于igbt的驱动和控制是车载电机控制器中的设计重点和难点，现有的igbt的驱动电源设计中，考虑到对igbt提供正压时导通，提供负压时关断，通常涉及变压器的多个副边绕组进行分压以输出不同的驱动电压，进而电源控制芯片以及供电模块无法共用，带来了成本的增加。
技术实现要素：
本实用新型实施例提供一种开关元件驱动电源，以实现利用单个副边绕组即可提供正压和负压两组电源对开关元件进行驱动，进而降低开关元件驱动电源的成本。
本实用新型实施例提供了一种开关元件驱动电源，该开关元件驱动电源包括：变压器、直流源、mos管、mos管驱动电路、整流和储能电路、稳压电路、三极管；变压器包括原边绕组和副边绕组；
直流源、原边绕组和mos管依次串联连接；
mos管驱动电路与mos管的栅极连接，用于控制mos管的导通或者关断；
整流和储能电路连接于，副边绕组与开关元件驱动电源的第一输出端以及第二输出端之间；稳压电路的输入端与开关元件驱动电源的第一输出端连接，稳压电路的输出端与三极管的控制极连接；三极管的第一极和第二极分别连接开关元件驱动源的第一输出端和地端；开关元件驱动电源的第一输出端和第二输出端分别输出正电压和负电压中的一个。
可选地，稳压电路包括稳压管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；
第一电阻的第一端与开关元件驱动电源的第一输出端连接，第一电阻的第二端与稳压电路的输出端连接；
第二电阻的第一端以及稳压管的第一端均与稳压电路的输出端连接，所第二电阻的第二端以及第三电阻的第一端均与稳压管的第二端连接，第三电阻的第二端以及稳压管的第三端均与开关元件驱动电源的第二输出端连接。
可选地，整流和储能电路包括第一二极管和第一电容；
第一二极管的阳极与副边绕组连接，第一二极管的阴极与开关元件驱动电源的第一输出端连接；
第一电容的第一端与第一二极管的阴极连接，第一电容的第二端与开关元件驱动电源的第二输出端连接。
可选地，还包括第二电容和第三电容；
第二电容的第一端与开关元件驱动电源的第一输出端连接，第三电容的第一端与开关元件驱动电源的第二输出端连接，第二电容的第二端以及第三电容的第二端均接地。
可选地，mos管驱动电路包括第一供电电路、第二供电电路和电源驱动芯片；
第一供电电路的输入端与直流源连接，第二供电电路的输入端与原边绕组连接，第一供电电路的输出端以及第二供电电路的输出端均与电源驱动芯片的输入端连接，电源驱动芯片的输出端与mos管的栅极连接。
可选地，第一供电电路包括第二二极管、第四电阻和第四电容；
第四电阻的第一端与直流源连接，第四电阻的第二端与第四电容的第一端连接，第四电容的第二端接地；
第二二极管的阳极与第四电阻的第二端连接，第二二极管的阴极与第一供电电路的输出端连接。
可选地，第二供电电路包括第三二极管、第四二极管和第五电容；
第三二极管的阳极以及第五电容的第一端均与原边绕组连接，第三二极管的阴极与第五电容的第二端连接，第五电容的第一端接地；
第四二极管的阳极与第三二极管的阴极连接，第四二极管的阴极与第二供电电路的输出端连接。
可选地，mos管驱动电路还包括吸收电路，吸收电路与原边绕组并联，吸收电路用于吸收mos管在关断过程中的关断尖峰电压。
可选地，吸收电路包括第五二极管、第五电阻和第六电容；
第五电阻的第一端以及第六电容的第一端连接后接入直流源，第五电阻的第二端以及第六电容的第二端连接后接至第五二极管的阴极，第五二极管的阳极与原边绕组连接。
可选地，还包括第六电阻，mos管的第一极以及电源驱动芯片通过第六电阻接地，mos管的第二极与原边绕组连接。
本实用新型实施例提供的开关元件驱动电源，通过设置整流和储能电路、稳压电路以及三极管。使得在mos管驱动电路控制mos管导通或者关断的过程中，变压器的原边绕组从直流源对自身储能，且变压器的单个副边绕组以及整流和储能电路不断地向稳压电路供电，最终开关元件驱动电源基于三极管，从自身第一输出端和第二输出端分别输出正电压和负电压中的一个。解决了现有技术中的开关元件驱动电源通常涉及变压器的多个副边绕组输出驱动压电，进而增加了成本的技术问题，实现了利用单个副边绕组即可提供正压和负压两组电源对开关元件进行驱动，进而降低了开关元件驱动电源的成本。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种开关元件驱动电源的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的另一种开关元件驱动电源的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的另一种开关元件驱动电源的结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的另一种开关元件驱动电源的结构示意图
图5为本实用新型实施例提供的另一种开关元件驱动电源的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
本实用新型实施例提供的开关元件驱动电源，可适用于对车载电机控制器中的igbt进行正压驱动以及负压关断的情景中，即此时开关元件为igbt，也可适用于对晶闸管等开关元件进行驱动的过程中，即开关元件为晶闸管等。
图1为本实用新型实施例提供的一种开关元件驱动电源的结构示意图，如图1所示，该开关元件驱动电源包括：变压器、直流源lvdc、mos管m、mos管驱动电路10、整流和储能电路20、稳压电路30、三极管t；变压器包括原边绕组b-1和副边绕组b-2。
直流源lvdc、原边绕组b-1和mos管m依次串联连接。mos管驱动电路10与mos管m的栅极连接，用于控制mos管m的导通或者关断。整流和储能电路20连接于，副边绕组b-2与开关元件驱动电源的第一输出端e以及第二输出端f之间。
稳压电路30的输入端与开关元件驱动电源的第一输出端e连接，稳压电路30的输出端与三极管t的控制极b连接；三极管t的第一极c和第二极e分别连接开关元件驱动源的第一输出端e和地端；开关元件驱动电源的第一输出端e和第二输出端f分别输出正电压和负电压中的一个。
请参阅图1，示例性地设置三极管t为npn型，以及示例性地设置mos管m为mosfet管。直流源lvdc、mos管驱动电路10控制mos管m导通时，在直流源lvdc、原边绕组b-1以及mos管m依次串联连接形成的回路中，原边绕组b-1开始从直流源lvdc对自身进行储能，副边绕组b-2、整流和储能电路20处于反向截止状态，整流和储能电路20上的能量通过稳压电路30产生一个稳压输出电压输出至三极管t的控制极b，从而分别在三极管t的第一极c和第二极e上产生正压和负压，即分别在开关元件驱动电源的第一输出端e和第二输出端f上输出正压和负压。并且，mos管驱动电路10控制mos管m关断时，副边绕组b-2、整流和储能电路20组成对原边绕组b-1所储存的能量的泄放回路，整流和储能电路20对自身进行储能，以为稳压电路30供电，从而保证对稳压电路30的供电不间断，进而在开关元件驱动电源的第一输出端e和第二输出端f上输出正压和负压，正压可驱动开关元件导通，负压可驱动开关元件关闭。当然便于理解的是，直流源lvdc、mos管驱动电路10、mos管m以及原边绕组b-1可看作是组成了一个反激电源的拓扑部分，而副边绕组b-2、整流和储能电路20以及稳压电路30组成了一个反激电源的反激电源后级电路。
由此可见，本申请中仅利用变压器的单个副边绕组即可提供正压和负压两组电源对开关元件进行驱动，避免了现有的开关元件驱动电源，通常涉及变压器的多个副边绕组输出驱动压电，涉及多个副边绕组时还必然涉及多条输出支路以及复杂的布线，带来驱动电源成本的增加以及工艺的复杂性，而本申请中仅利用了单个副边绕组以及单个mos管驱动电路，便可提供正压和负压两组电源对开关元件进行驱动，降低了开关元件驱动电源的成本以及简化了驱动电源的设计工艺。
作为本申请可能的实现方式，请参阅图2，稳压电路30包括稳压管u1、第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3。
第一电阻r1的第一端与开关元件驱动电源的第一输出端e连接，第一电阻r1的第二端与稳压电路30的输出端连接；第二电阻r2的第一端以及稳压管u1的第一端均与稳压电路30的输出端连接，所第二电阻r2的第二端以及第三电阻r3的第一端均与稳压管u1的第二端连接，第三电阻r3的第二端以及稳压管u1的第三端均与开关元件驱动电源的第二输出端f连接。
本实施例中，稳压管u1可以是可控精密稳压管u1tl431，稳压管u1的输出电压通过第二电阻r2和第三电阻r3便可灵活调节，热稳定性良好，有利于开关元件驱动电源的可靠性，因此，第二电阻r2和第三电阻r3的阻值大小影响着开关元件驱动电源的第一输出端e和第二输出端f上输出正压和负压的大小。
此外，请参阅图3，作为本申请可能的实现方式，整流和储能电路20包括第一二极管d1和第一电容c1。开关元件驱动电源还包括第二电容c2和第三电容c3。
第一二极管d1的阳极与副边绕组b-2连接，第一二极管d1的阴极与开关元件驱动电源的第一输出端e连接；第一电容c1的第一端与第一二极管d1的阴极连接，第一电容c1的第二端与开关元件驱动电源的第二输出端f连接。第二电容c2的第一端与开关元件驱动电源的第一输出端e连接，第三电容c3的第一端与开关元件驱动电源的第二输出端f连接，第二电容c2的第二端以及第三电容c3的第二端均接地。
具体地，mos管驱动电路10控制mos管m导通且原边绕组b-1开始从直流源lvdc对自身进行储能时，副边绕组b-2、第一二极管d1处于反向截止状态，第一电容c1上的能量通过稳压管u1、第二电阻r2以及第三电阻r3产生一个稳压输出电压输出至三极管t的控制极b，从而分别在三极管t的第一极c和第二极e上产生正压和负压，即分别在开关元件驱动电源的第一输出端e和第二输出端f上输出正压和负压。并且，mos管驱动电路10控制mos管m关断时，副边绕组b-2、第一二极管d1以及第一电容c1组成对原边绕组b-1所储存的能量的泄放回路，对第一电容c1进行储能，保证在开关元件驱动电源的第一输出端e和第二输出端f上输出用于驱动开关元件的正压和负压。
根据上述的原边绕组b-1、副边绕组b-2、稳压和整流电路、稳压电路30、第二电容c2以及第三电容c3的工作原理，可以得出用于驱动开关元件的正压和负压的计算公式如下：
vc2＝vc1-vc3
其中，vc1是第一电容c1两端的电压，vin是原边绕组b-1输入的供电电压，m是mos管m导通的时间，n12是变压器的原边绕组b-1相对于副边绕组b-2的变化，r2是第二电阻r2的阻值大小，r3是第三电阻r3的阻值大小，vbe是三极管t控制极b和第一极c之间的电压，vc2是开关元件驱动电源的第一输出端e输出的正压，vc3是开关元件驱动电源的第二输出端f输出的负压，本实施例中输出的正压可达到15伏，输出的负压可达到负8伏，可以理解的是，输出的正压和负压的具体大小可以根据上述三个公式根据实际需要进行灵活调节。
作为本申请可能的实现方式，请参阅图4，mos管驱动电路10包括第一供电电路11、第二供电电路12和电源驱动芯片u2。
第一供电电路11的输入端与直流源lvdc连接，第二供电电路12的输入端与原边绕组b-1连接，第一供电电路11的输出端以及第二供电电路12的输出端均与电源驱动芯片u2的输入端连接，电源驱动芯片u2的输出端与mos管m的栅极连接。
本实施例中，原边绕组b-1电压建立之前，直流源lvdc通过第一供电电路11对电源驱动芯片u2供电，原边绕组b-1电压建立之后便通过第二供电电路12对电源驱动芯片u2供电，从而在电源驱动芯片u2控制mos管m的导通或者关断之后，副边绕组b-2、整流和储能电路20以及稳压电路30工作，使得在开关元件驱动电源的第一输出端e和第二输出端f上输出用于驱动开关元件的正压和负压，仅利用了单个副边绕组b-2以及单个mos管驱动电路10，便可提供正压和负压两组电源对开关元件进行驱动，实现了mos管驱动电路10的共用，降低了开关元件驱动电源的成本以及简化了驱动电源的设计工艺。
其中，请继续参阅图4，第一供电电路11包括第二二极管d2、第四电阻r4和第四电容c4。第四电阻r4的第一端与直流源lvdc连接，第四电阻r4的第二端与第四电容c4的第一端连接，第四电容c4的第二端接地；第二二极管d2的阳极与第四电阻r4的第二端连接，第二二极管d2的阴极与第一供电电路11的输出端连接。以及，第二供电电路12包括第三二极管d3、第四二极管d4和第五电容c5。第三二极管d3的阳极以及第五电容c5的第一端均与原边绕组b-1连接，第三二极管d3的阴极与第五电容c5的第二端连接，第五电容c5的第一端接地；第四二极管d4的阳极与第三二极管d3的阴极连接，第四二极管d4的阴极与第二供电电路12的输出端连接。
具体地，原边绕组b-1电压建立之前，直流源lvdc通过第四电阻r4、第四电容c4以及第二二极管d2对电源驱动芯片u2供电，原边绕组b-1电压建立之后便通过第三二极管d3、第四二极管d4以及第五电容c5对电源驱动芯片u2供电。
作为本申请可能的实现方式，请参阅图5，mos管驱动电路10还包括吸收电路13，吸收电路13与原边绕组b-1并联，吸收电路13用于吸收mos管m在关断过程中的关断尖峰电压。其中，吸收电路13包括第五二极管d5、第五电阻r5和第六电容c6。
第五电阻r5的第一端以及第六电容c6的第一端连接后接入直流源lvdc，第五电阻r5的第二端以及第六电容c6的第二端连接后接至第五二极管d5的阴极，第五二极管d5的阳极与原边绕组b-1连接。具体地，第五电阻r5、第六电容c6以及第五二极管d5组成关断mos管m的关断电压尖峰吸收电路13，以吸收mos管m在关断过程中的关断尖峰电压，保证开关元件驱动电源的可靠性。此外，请继续参阅图5，开关元件驱动电源还包括第六电阻r6，mos管m的第一极c以及电源驱动芯片u2通过第六电阻r6接地，mos管m的第二极e与原边绕组b-1连接。
综上所述，本实用新型实施例提供的开关元件驱动电源，通过设置整流和储能电路、稳压电路以及三极管。使得在mos管驱动电路控制mos管导通或者关断的过程中，变压器的原边绕组从直流源对自身储能，且变压器的单个副边绕组以及整流和储能电路不断地向稳压电路供电，最终开关元件驱动电源基于三极管，从自身第一输出端和第二输出端分别输出正电压和负电压中的一个。仅利用变压器的单个副边绕组、单个mos管驱动电路以及单个mos管，便可提供正压和负压两组电源对开关元件进行驱动，降低了开关元件驱动电源的成本以及简化了驱动电源的设计工艺。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
1.一种开关元件驱动电源，其特征在于，包括：变压器、直流源、mos管、mos管驱动电路、整流和储能电路、稳压电路、三极管；所述变压器包括原边绕组和副边绕组；
所述直流源、所述原边绕组和所述mos管依次串联连接；
所述mos管驱动电路与所述mos管的栅极连接，用于控制所述mos管的导通或者关断；
所述整流和储能电路连接于，所述副边绕组与所述开关元件驱动电源的第一输出端以及第二输出端之间；所述稳压电路的输入端与所述开关元件驱动电源的第一输出端连接，所述稳压电路的输出端与所述三极管的控制极连接；所述三极管的第一极和第二极分别连接所述开关元件驱动源的第一输出端和地端；所述开关元件驱动电源的第一输出端和第二输出端分别输出正电压和负电压中的一个。
2.根据权利要求1所述的开关元件驱动电源，其特征在于，所述稳压电路包括稳压管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；
所述第一电阻的第一端与所述开关元件驱动电源的第一输出端连接，所述第一电阻的第二端与所述稳压电路的输出端连接；
所述第二电阻的第一端以及所述稳压管的第一端均与所述稳压电路的输出端连接，所第二电阻的第二端以及所述第三电阻的第一端均与所述稳压管的第二端连接，所述第三电阻的第二端以及所述稳压管的第三端均与所述开关元件驱动电源的第二输出端连接。
3.根据权利要求1所述的开关元件驱动电源，其特征在于，所述整流和储能电路包括第一二极管和第一电容；
所述第一二极管的阳极与所述副边绕组连接，所述第一二极管的阴极与所述开关元件驱动电源的第一输出端连接；
所述第一电容的第一端与所述第一二极管的阴极连接，所述第一电容的第二端与所述开关元件驱动电源的第二输出端连接。
4.根据权利要求1所述的开关元件驱动电源，其特征在于，还包括第二电容和第三电容；
所述第二电容的第一端与所述开关元件驱动电源的第一输出端连接，所述第三电容的第一端与所述开关元件驱动电源的第二输出端连接，所述第二电容的第二端以及所述第三电容的第二端均接地。
5.根据权利要求1所述的开关元件驱动电源，其特征在于，所述mos管驱动电路包括第一供电电路、第二供电电路和电源驱动芯片；
所述第一供电电路的输入端与所述直流源连接，所述第二供电电路的输入端与所述原边绕组连接，所述第一供电电路的输出端以及所述第二供电电路的输出端均与所述电源驱动芯片的输入端连接，所述电源驱动芯片的输出端与所述mos管的栅极连接。
6.根据权利要求5所述的开关元件驱动电源，其特征在于，所述第一供电电路包括第二二极管、第四电阻和第四电容；
所述第四电阻的第一端与所述直流源连接，所述第四电阻的第二端与所述第四电容的第一端连接，所述第四电容的第二端接地；
所述第二二极管的阳极与所述第四电阻的第二端连接，所述第二二极管的阴极与所述第一供电电路的输出端连接。
7.根据权利要求5所述的开关元件驱动电源，其特征在于，所述第二供电电路包括第三二极管、第四二极管和第五电容；
所述第三二极管的阳极以及所述第五电容的第一端均与所述原边绕组连接，所述第三二极管的阴极与所述第五电容的第二端连接，所述第五电容的第一端接地；
所述第四二极管的阳极与所述第三二极管的阴极连接，所述第四二极管的阴极与所述第二供电电路的输出端连接。
8.根据权利要求5所述的开关元件驱动电源，其特征在于，所述mos管驱动电路还包括吸收电路，所述吸收电路与所述原边绕组并联，所述吸收电路用于吸收所述mos管在关断过程中的关断尖峰电压。
9.根据权利要求8所述的开关元件驱动电源，其特征在于，所述吸收电路包括第五二极管、第五电阻和第六电容；
所述第五电阻的第一端以及所述第六电容的第一端连接后接入所述直流源，所述第五电阻的第二端以及所述第六电容的第二端连接后接至所述第五二极管的阴极，所述第五二极管的阳极与原边绕组连接。
10.根据权利要求9所述的开关元件驱动电源，其特征在于，还包括第六电阻，所述mos管的第一极以及所述电源驱动芯片通过所述第六电阻接地，所述mos管的第二极与所述原边绕组连接。
技术总结