一种基于氮化镓器件的隔离型高频双有源桥变换器

摘要

本发明公开了一种基于氮化镓器件的隔离型高频双有源桥变换器，包括：高压三相全桥电路模块、低压三相全桥电路模块、三相传能电感、三相高频同轴变压器以及DSP模块；本发明提出的隔离型高频双有源桥变换器结构对称简单，其中的电力电子开关采用氮化镓功率器件，使得双有源桥变换器开关频率可提高到100kHz‑1MHz的范围，三相高频同轴变压器采用同轴结构，减少等无源元件的体积和重量，减少电磁干扰，提高变换器的功率密度，可双向传输电能且可快速切换传输方向。本发明实施例能够在对体积和重量限制严格的应用场合下，提供高频开关频率以及高功率密度，解决现有技术中传统的双有源桥变换器开关频率相对较低，体积重量较大的技术问题。

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子变换电路领域，尤其涉及一种基于氮化镓器件的隔离型高频双有源桥变换器。

背景技术

双有源桥(Dual-Active-Bridge,DAB)DC-DC双向变换器由一个变压器连接两个H-桥式全桥电路组成，全桥电路将直流电压逆变成双极性交流矩形波，两个交流电压施加在变压器和电感器上，通过移相控制来控制能量传输的大小和方向。双有源桥直流变换器结构对称简单，可以在两个电平之间实现电气隔离，能量双向流动和器件零电压开关，适合新能源发电系统、航空电源系统、直流不停电电源系统、电动车能量管理系统、多端口混合供电系统、数据中心、电力电子变压器等应用场合。

双有源桥DC-DC双向变换器中的变压器不仅提供了必要的电气隔离，还主要地决定了变换器的体积和重量，该拓扑中开关器件的工作频率越高，则所需要的变压器越小，重量越轻。然而，目前传统的双有源桥变换器大多采用硅器件搭建，开关频率相对较低，一般在20kHz以下，而且连接两个H-桥式电路的变压器体积和重量均较大。

综上所述，现有技术中传统的双有源桥变换器采用硅器件搭建，存在着开关频率相对较低，体积重量较大的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种基于氮化镓器件的隔离型高频双有源桥变换器，用于解决现有技术中传统的双有源桥变换器采用硅器件搭建，存在着开关频率相对较低，体积重量较大的技术问题。

本发明提供的一种基于氮化镓器件的隔离型高频双有源桥变换器，包括：高压三相全桥电路模块、低压三相全桥电路模块、三相传能电感、三相高频同轴变压器以及DSP模块；所述高压三相全桥电路模块中包括有采用氮化镓高压开关器件构成的第一三相全桥电路，所述低压三相全桥电路模块中包括有采用氮化镓低压开关器件构成的第二三相全桥电路；

所述第一三相全桥电路的交流端与所述三相传能电感的第一端口相连接，所述三相传能电感的第二端口与所述三相高频同轴变压器的初级绕组相连接，所述三相高频同轴变压器的次级绕组与所述第二三相全桥电路的交流端相连接，所述第一三相全桥电路的第二端口以及第二三相全桥电路的第二端口均与DSP模块相连接。

优选的，所述高压三相全桥电路模块包括有通过信号立柱相连接的第一功率电路板以及第一控制电路板，所述第一功率电路板上设置有第一三相全桥电路以及第一门极驱动电路，所述第一控制电路板上设置有第一逻辑控制电路以及第一隔离器；

所述第一门极驱动电路的第一端口通过信号立柱以及第一隔离器与第一逻辑控制电路的第一端口相连接，第一门极驱动电路的第二端口与第一三相全桥电路中的氮化镓高压开关器件的门极相连接，所述第一逻辑控制电路的第二端口与DSP模块相连接；

所述低压三相全桥电路模块包括有通过信号立柱相连接的第二功率电路板以及第二控制电路板，所述第二功率电路板上设置有第二三相全桥电路以及第二门极驱动电路，所述第二控制电路板上设置有第二逻辑控制电路以及第二隔离器；

所述第二门极驱动电路的第一端口通过信号立柱以及第二隔离器与第二逻辑控制电路的第一端口相连接，第二门极驱动电路的第二端口与第二三相全桥电路中的氮化镓低压开关器件的门极相连接，所述第二逻辑控制电路的第二端口与DSP模块相连接。

优选的，所述第一功率电路板上还包括有第一过电流电压测量电路、第一温度测量电路以及第一紧急保护电路；所述第一过电流电压测量电路的第一端口、第一温度测量电路的第一端口以及第一紧急保护电路的第一端口均与第一三相全桥电路的桥臂上的交流端口和直流端口连接；所述第一过电流电压测量电路的第二端口、第一温度测量电路第二端口均与DSP模块相连接，第一紧急保护电路的第二端口与第一门极驱动电路相连接；

所述第二功率电路板上还包括有第二过电流电压测量电路、第二温度测量电路以及第二紧急保护电路；所述第二过电流电压测量电路的第一端口、第二温度测量电路的第一端口以及第二紧急保护电路的第一端口均与第二三相全桥电路的桥臂上的交流端口和直流端口连接；所述第二过电流电压测量电路的第二端口、第二温度测量电路的第二端口均与DSP模块相连接；第二紧急保护电路的第二端口与第二门极驱动电路相连接。

优选的，所述第一过电流电压测量电路包括第一桥臂电流传感器、第一比较电路以及第一或门逻辑电路；所述第一桥臂电流传感器的输出端与第一比较电路的输入端相连接，第一比较电路的输出端与第一或门逻辑电路的输入端相连接，第一或门逻辑电路的输出端与第一门极驱动电路的输入端相连接；

所述第二过电流电压流测量电路包括第二桥臂电流传感器、第二比较电路以及第二或门逻辑电路；所述第二桥臂电流传感器的输出端与第二比较电路的输入端相连接，第二比较电路的输出端与第二或门逻辑电路的输入端相连接，第二或门逻辑电路的输出端与第二门极驱动电路的输入端相连接。

优选的，所述第一过电流电压测量电路还包括有第一直流电压传感器、第一电压精准运放电路以及第一直流电流传感器，所述第一直流电压传感器的输出端与第一电压精准运放电路的输入端相连接，第一电压精准运放电路的输出端、第一直流电流传感器的输出端均与DSP模块相连接；

所述第二过电流电压测量电路还包括有第二直流电压传感器、第二电压精准运放电路以及第二直流电流传感器，所述第二直流电压传感器的输出端与第二电压精准运放电路的输入端相连接，第二电压精准运放电路的输出端、第二直流电流传感器的输出端均与DSP模块相连接。

优选的，所述第一温度测量电路包括第一温度传感器、第一温度比较电路以及第三或门逻辑电路；所述第一温度传感器的输出端与第一温度比较电路的输入端相连接，所述第一温度比较电路的输出端与第三或门逻辑电路的输入端相连接，所述第三或门逻辑电路的输出端与第一门极驱动电路的输入端相连接；

所述第二温度测量电路包括第二温度传感器、第二温度比较电路以及第四或门逻辑电路；所述第二温度传感器的输出端与第二温度比较电路的输入端相连接，所述第二温度比较电路的输出端与第四或门逻辑电路的输入端相连接，所述第四或门逻辑电路的输出端与第二门极驱动电路的输入端相连接。

优选的，所述第一控制电路板上还包括有第一死区电路、第一光纤收发电路、第三温度测量电路和第三辅助供电电路；所述第一死区电路的第一端口、第一光纤收发电路的第一端口、第三温度测量电路的第一端口和第三辅助供电电路的第一端口均与第一逻辑控制电路相连接；所述第一死区电路的第二端口、第一光纤收发电路的第二端口、第三温度测量电路的第二端口和第三辅助供电电路的第二端口均与DSP模块相连接；

所述第二控制电路板上还包括有第二死区电路、第二光纤收发电路、第四温度测量电路和第四辅助供电电路；所述第二死区电路的第一端口、第二光纤收发电路的第一端口、第四温度测量电路的第一端口和第四辅助供电电路的第一端口均与第二逻辑控制电路相连接；所述第二死区电路的第二端口、第二光纤收发电路的第二端口、第四温度测量电路的第二端口和第四辅助供电电路的第二端口均与DSP模块相连接。

优选的，所述第一三相全桥电路中包括有用于给氮化镓高压开关器件供电的第一驱动电源，所述第一驱动电源的第一端口与氮化镓高压开关器件相连接，第一驱动电源的第二端口通过信号立柱与第一逻辑控制电路的第一端口相连接；

所述第二三相全桥电路中包括有用于给氮化镓低压开关器件供电的第二驱动电源，所述第二驱动电源的第一端口与氮化镓高压开关器件相连接，第二驱动电源的第二端口通过信号立柱与第二逻辑控制电路的第一端口相连接。

优选的，所述第一驱动电源包括串联连接的第一隔离型电源芯片以及第二隔离型电源芯片，所述第一隔离型电源芯片用于输出5.5V的正电压，第二隔离型电源芯片用于输出3.3V的负电压。

优选的，所述第二驱动电源包括串联连接的第三隔离型电源芯片、第四隔离型电源芯片以及低压差线性稳定器，所述第三隔离型电源芯片用于输出5.5V的正电压，第四隔离型电源芯片用于3.3V的负电压，低压差线性稳定器用于对第四隔离型电源芯片输出的电压进行调节，输出1.5V的负电压。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例提出的隔离型高频双有源桥变换器结构对称简单，其中的电力电子开关采用氮化镓功率器件，使得双有源桥变换器开关频率可提高到100kHz-1MHz的范围，三相高频同轴变压器采用同轴结构，减少等无源元件的体积和重量，减少电磁干扰，提高变换器的功率密度，可双向传输电能且可快速切换传输方向。本发明实施例能够在对体积和重量限制严格的应用场合下，提供高频开关频率以及高功率密度，解决现有技术中传统的双有源桥变换器开关频率相对较低，体积重量较大的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于氮化镓器件的隔离型高频双有源桥变换器的拓扑结构框图。

图2为本发明实施例提供的一种基于氮化镓器件的隔离型高频双有源桥变换器的本发明的高压全桥功率电路板中并联器件的布局图。

图3为本发明实施例提供的一种基于氮化镓器件的隔离型高频双有源桥变换器的本发明的低压全桥功率电路板中并联器件的布局图。

图4为本发明实施例提供的一种基于氮化镓器件的隔离型高频双有源桥变换器的功率电路板和控制电路板双向开关模块的驱动电路设计层叠布置示意图。

图5为本发明实施例提供的一种基于氮化镓器件的隔离型高频双有源桥变换器的保护电路流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种基于氮化镓器件的隔离型高频双有源桥变换器，用于解决现有技术中传统的双有源桥变换器采用硅器件搭建，存在着开关频率相对较低，体积重量较大的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种基于氮化镓器件的隔离型高频双有源桥变换器的拓扑结构框图。

本发明提供的一种基于氮化镓器件的隔离型高频双有源桥变换器，包括：高压三相全桥电路模块1、低压三相全桥电路模块2、三相传能电感3、三相高频同轴变压器4以及DSP模块5；所述高压三相全桥电路模块1中包括有采用氮化镓高压开关器件GaN1构成的第一三相全桥电路，所述低压三相全桥电路模块2中包括有采用氮化镓低压开关器件GaN2构成的第二三相全桥电路；

所述第一三相全桥电路的交流端与所述三相传能电感3的第一端口相连接，所述三相传能电感3的第二端口与所述三相高频同轴变压器4的初级绕组相连接，所述三相高频同轴变压器4的次级绕组与所述第二三相全桥电路的交流端相连接，所述第一三相全桥电路的第二端口以及第二三相全桥电路的第二端口均与DSP模块5相连接。

需要进一步说明的是，第一三相全桥电路的直流侧与400V高压总线相连，第二三相全桥电路的直流侧与48V低压总线相连，两个三相全桥电路的交流测通过三相传能电感3以及三相高频同轴变压器4连接在一起。DSP模块5执行保护逻辑以及与上位机或相邻装置进行通信，DSP模块5输出开关PWM信号控制氮化镓高压开关器件GaN1/氮化镓低压开关器件GaN2的导通与关闭，从而控制能量在高低压电气总线之间双向传输。

需要进一步说明的是，三相传能电感3的感值根据所需传输的最大电感而定，通常也可以直接利用三相高频同轴变压器4的漏感而忽略不安装；三相高频同轴变压器4采用同轴变压器结构，具有体积小、重量轻，防水和耐温性能好，耦合系数极高，损耗极小等特点。同时，同轴变压器的绕组处于变压器环形壳内，能够起到屏蔽作用，对外界几乎没有电磁干扰。DSP模块5可使用适配德州仪器DSP控制卡TMDSCNCD28379D的采样测量和控制板。

作为一个优选的实施例，所述高压三相全桥电路模块1包括有通过信号立柱相连接的第一功率电路板以及第一控制电路板，所述第一功率电路板上设置有第一三相全桥电路以及第一门极驱动电路，所述第一控制电路板上设置有第一逻辑控制电路以及第一隔离器；

所述第一门极驱动电路的第一端口通过信号立柱以及第一隔离器与第一逻辑控制电路的第一端口相连接，第一门极驱动电路的第二端口与第一三相全桥电路中的氮化镓高压开关器件GaN1的门极相连接，所述第一逻辑控制电路的第二端口与DSP模块5相连接；

所述低压三相全桥电路模块2包括有通过信号立柱相连接的第二功率电路板以及第二控制电路板，所述第二功率电路板上设置有第二三相全桥电路以及第二门极驱动电路，所述第二控制电路板上设置有第二逻辑控制电路以及第二隔离器；

所述第二门极驱动电路的第一端口通过信号立柱以及第二隔离器与第二逻辑控制电路的第一端口相连接，第二门极驱动电路的第二端口与第二三相全桥电路中的氮化镓低压开关器件GaN2的门极相连接，所述第二逻辑控制电路的第二端口与DSP模块5相连接。

需要进一步说明的是，DSP模块5输出开关PWM信号至第一/第二逻辑控制电路，第一/第逻辑控制电路控制第一/第二门极驱动电路的输出门极驱动信号，控制氮化镓高压开关器件GaN1/氮化镓低压开关器件GaN2的导通与关闭，从而控制能量在高低压电气总线之间双向传输。

高压三相全桥电路模块1、低压三相全桥电路模块2均采用两块电路板层叠的架构，分别为功率电路板和控制电路板。其中功率电路板上有氮化镓开关器件、三相全桥电路以及门极驱动电路；逻辑电路板上有逻辑控制电路。如图4所示，在对电路板进行布线和覆铜时，在控制电路板上隔离出一块浮地，功率电路板上的门极驱动电路通过信号立柱(即插针插座)与控制电路板相连，控制电路板上的其他部分与隔离浮地通过隔离型电源芯片和隔离器进行电气隔离，氮化镓开关器件上还设置有散热器用于散热，控制电路板上还设置有隔离电源V

需要进一步说明的是，第一三相全桥电路的桥臂上的氮化镓高压开关器件GaN1采用顶层冷却型氮化镓高压开关器件GaN1GS66508T，第二三相全桥电路的桥臂上的氮化镓低压开关器件GaN2采用顶层冷却型氮化镓低压开关器件GaN2EPC2020，第一门极驱动电路以及第二门极驱动电路均采用驱动器UCC27511。

顶层冷却型氮化镓高压开关器件GaN1GS66508T每个开关采用两个氮化镓开关器件并联工作，两个器件间成45度角布局，如图2所示，由一个大电流高摆率的驱动器UCC27511驱动，氮化镓高压开关器件GaN1放置在PCB电路板的顶层，驱动器UCC27511放置在两个氮化镓高压开关器件GaN1相邻门极附件对应的背面，其P_OUT脚输出先经过一个主导通电阻，然后连接到N_OUT脚同时分别再经过一个分布导通电阻到达氮化镓高压开关器件GaN1的门极，即对应图2中QA1_1的G2脚和QA1_2的G1脚。图2中的S为氮化镓高压开关器件GaN1的源极，D为氮化镓高压开关器件GaN1的漏极，两个氮化镓高压开关器件GaN1成45度角放置，可尽量减少两个氮化镓高压开关器件GaN1从驱动器输出端到氮化镓高压开关器件GaN1的门极回到驱动地电平的回路长度和回路差异，同时扩大器件间距以加强散热能力，均匀化三个桥臂间的热分布。由于此氮化镓高压开关器件GaN1没有Kelvin源极，为此需要在PCB上创建一个，并使之通过另外一个分布导通连接到第一逻辑控制电路的浮地。主导通电阻和分布导通电阻均为0.2W的功率电阻，采用贴片0402封装，并且尽可能紧密排列，以确保驱动器UCC27511输出脚到氮化镓高压开关器件GaN1门极的距离尽可能短且等长，从氮化镓高压开关器件GaN1源极到浮地的距离也应等长并尽可能短。

其中，顶层冷却型氮化镓低压开关器件GaN2EPC2020每个开关采用六个氮化镓开关器件并联工作，这六个并联器件分两组，每三个器件成90度角布局，由一个大电流高摆率的驱动器UCC27511驱动，如图3所示，氮化镓低压开关器件GaN2Q1_1，Q1_2，Q1_3和驱动器UCC27511。氮化镓低压开关器件GaN2EPC2020放置在PCB电路板的顶层，驱动器UCC27511放置在三个氮化镓低压开关器件GaN2相邻门极附件对应的背面，其P_OUT脚输出先经过一个导通电阻，然后连接到N_OUT脚同时分别再经过一个分布电阻到达氮化镓低压开关器件GaN2的门极，即对应图3中Q1_1，Q1_2，Q1_3的焊盘管脚①。主导通电阻和分布导通电阻均为0.2W的功率电阻，采用贴片0402封装，并且尽可能紧密排列，以确保驱动器UCC27511输出脚到氮化镓低压开关器件GaN2门极的距离尽可能短且等长。将此氮化镓低压开关器件GaN2EPC2020的焊盘管脚SS作为Kelvin源极，将它与其他源极管脚在布线上区分，并使之通过另外一个分布导通连接到驱动电路的浮地。从氮化镓低压开关器件GaN2源极到浮地的距离也应等长并尽可能短。三个氮化镓低压开关器件GaN2成90度角放置，可尽量减少三个器件从驱动器输出端到氮化镓低压开关器件GaN2的门极回到驱动地电平的回路长度和回路差异，同时扩大器件间距以加强散热能力，均匀化三个桥臂间的热分布。

作为一个优选的实施例，所述第一功率电路板上还包括有第一过电流电压测量电路，第一温度测量电路以及第一紧急保护电路；所述第一过电流电压测量电路的第一端口、第一温度测量电路的第一端口以及第一紧急保护电路的第一端口均与第一三相全桥电路的桥臂上的交流端口和直流端口连接；所述第一过电流电压测量电路的第二端口、第一温度测量电路第二端口均与DSP模块5相连接，第一紧急保护电路的第二端口与第一门极驱动电路相连接；

所述第二功率电路板上还包括有第二过电流电压测量电路，第二温度测量电路以及第二紧急保护电路；所述第二过电流电压测量电路的第一端口、第二温度测量电路的第一端口以及第二紧急保护电路的第一端口均与第二三相全桥电路的桥臂上的交流端口和直流端口连接；所述第二过电流电压测量电路的第二端口、第二温度测量电路的第二端口均与DSP模块5相连接；第二紧急保护电路的第二端口与第二门极驱动电路相连接。

需要进一步说明的是，DSP模块5接收电流电压测量电路以及温度测量电路传输过来的三相全桥电路的电压电流信息以及硬件温度信息，根据三相全桥电路的电压电流信息以及硬件温度信息来判断是否需要下发开关PWM信号来控制氮化镓开关器件关闭。

作为一个优选的实施例，所述第一过电流电压测量电路包括第一桥臂电流传感器、第一比较电路以及第一或门逻辑电路；所述第一桥臂电流传感器的输出端与第一比较电路的输入端相连接，第一比较电路的输出端与第一或门逻辑电路的输入端相连接，第一或门逻辑电路的输出端与第一门极驱动电路的输入端相连接；

所述第二过电流电压流测量电路包括第二桥臂电流传感器、第二比较电路以及第二或门逻辑电路；所述第二桥臂电流传感器的输出端与第二比较电路的输入端相连接，第二比较电路的输出端与第二或门逻辑电路的输入端相连接，第二或门逻辑电路的输出端与第二门极驱动电路的输入端相连接。

需要进一步说明的是，第一桥臂电流传感器采用1.5MHz高带宽板载电流传感器MCA1101-50-3，该传感器的电流输入输出端子与一个0.1毫欧分流电阻WSLP5931L1000FEA并联；第二桥臂电流传感器采用1.5MHz高带宽板载电流传感器MCA1101-50-3，电流传感器MCA1101-50对第二三相全桥电路的桥臂交流电流进行高频检测，桥臂交流电在第二比较电路中与电流限幅值经过比较，再经过或第二或门逻辑电路后产生保护信号，输出到隔离器原边的使能输入引脚，以在过电流时迅速关断第二门极驱动电路的门级驱动信号，该保护信号同时反馈给DSP模块5执行进一步的保护动作，如图5所示。

作为一个优选的实施例，所述第一过电流电压测量电路还包括有第一直流电压传感器、第一电压精准运放电路以及第一直流电流传感器，所述第一直流电压传感器的输出端与第一电压精准运放电路的输入端相连接，第一电压精准运放电路的输出端、第一直流电流传感器的输出端均与DSP模块5相连接；

所述第二过电流电压测量电路还包括有第二直流电压传感器、第二电压精准运放电路以及第二直流电流传感器，所述第二直流电压传感器的输出端与第二电压精准运放电路的输入端相连接，第二电压精准运放电路的输出端、第二直流电流传感器的输出端均与DSP模块5相连接。

需要进一步说明的是，直流电压传感器采用BROADCOM公司的ACPL-C79B芯片，带宽高达200kHz,其输出为差分信号，再经过STMicroelectronics公司的高摆率的精准运放电路TSB7191AILT可得测量电压结果；第二直流电流传感器采用Allegro MicroSystems LLC公司的ACS773KCB-150B-PFF-T芯片，第一直流电流传感器采用Allegro MicroSystems LLC公司的ACS725KMATR-20AB-T芯片。ACS773KCB-150B-PFF-T、ACS725KMATR-20AB-T、ACPL-C79B和精准运放电路TSB7191AILT均采用3.3V电压供电，其输出结果可不经电压电流镜像转换电路而直接连接到DSP模块5中。

作为一个优选的实施例，所述第一温度测量电路包括第一温度传感器、第一温度比较电路以及第三或门逻辑电路；所述第一温度传感器的输出端与第一温度比较电路的输入端相连接，所述第一温度比较电路的输出端与第三或门逻辑电路的输入端相连接，所述第三或门逻辑电路的输出端与第一门极驱动电路的输入端相连接；

所述第二温度测量电路包括第二温度传感器、第二温度比较电路以及第四或门逻辑电路；所述第二温度传感器的输出端与第二温度比较电路的输入端相连接，所述第二温度比较电路的输出端与第四或门逻辑电路的输入端相连接，所述第四或门逻辑电路的输出端与第二门极驱动电路的输入端相连接。

其中，需要进一步说明的是，温度传感器采用0805电阻型封装的Pt1000 SMD 0805FD，其中热敏电阻Pt1000 SMD 0805 FD的高度不超过0.55mm，低于所选用的氮化镓开关器件，因此放置在靠近氮化镓开关器件的PCB电路板表层。温度传感器采用包含有热敏电阻的桥式电路，温度比较电路包括比较器以及电压电流镜像转换电路，桥式电路的输出与预先设定的温度限幅值经过比较器后以及电压电流镜像转换电路后生成一个保护信号，保护信号输出到驱动器UCC27511的反相输入端，以在温度过高过电流时迅速关断门级驱动信号，同时温度测量输出经电压电流镜像转换电路后输出到DSP模块55以执行进一步的保护动作。

作为一个优选的实施例，所述第一控制电路板上还包括有第一死区电路，第一光纤收发电路、第三温度测量电路和第三辅助供电电路；所述第一死区电路的第一端口、第一光纤收发电路的第一端口、第三温度测量电路的第一端口和第三辅助供电电路的第一端口均与第一逻辑控制电路相连接；所述第一死区电路的第二端口、第一光纤收发电路的第二端口、第三温度测量电路的第二端口和第三辅助供电电路的第二端口均与DSP模块5相连接；

所述第二控制电路板上还包括有第二死区电路，第二光纤收发电路、第四温度测量电路和第四辅助供电电路；所述第二死区电路的第一端口、第二光纤收发电路的第一端口、第四温度测量电路的第一端口和第四辅助供电电路的第一端口均与第二逻辑控制电路相连接；所述第二死区电路的第二端口、第二光纤收发电路的第二端口、第四温度测量电路的第二端口和第四辅助供电电路的第二端口均与DSP模块5相连接。

需要进一步说明的是，桥臂电流传感器MCA1101-50的输出在比较电路中经过比较，再经过或门逻辑电路后产生保护信号，保护信号与死区保护电路的输出做或运算，从而决定是否使能PWM开关信号，如图5所示。

作为一个优选的实施例，所述第一三相全桥电路中包括有用于给氮化镓高压开关器件GaN1供电的第一驱动电源，所述第一驱动电源的第一端口与氮化镓高压开关器件GaN1相连接，第一驱动电源的第二端口通过信号立柱与第一逻辑控制电路的第一端口相连接；

所述第二三相全桥电路中包括有用于给氮化镓低压开关器件GaN2供电的第二驱动电源，所述第二驱动电源的第一端口与氮化镓高压开关器件GaN1相连接，第二驱动电源的第二端口通过信号立柱与第二逻辑控制电路的第一端口相连接。

作为一个优选的实施例，所述第一驱动电源包括串联连接的第一隔离型电源芯片以及第二隔离型电源芯片，所述第一隔离型电源芯片用于输出5.5V的正电压，第二隔离型电源芯片用于输出3.3V的负电压。需要进一步说明的是，第一隔离型电源芯片采用DC/DC模块电源F0505XT-2WR2，第二隔离型电源芯片采用DC/DC模块电源F0503XT-2WR2，两个电源串联以产生5V正电压VDD和-3.3V负电压VEE的供电电压。

作为一个优选的实施例，所述第二驱动电源包括串联连接的第三隔离型电源芯片、第四隔离型电源芯片以及低压差线性稳定器，所述第三隔离型电源芯片用于输出5.5V的正电压，第四隔离型电源芯片用于3.3V的负电压，低压差线性稳定器用于对第四隔离型电源芯片输出的电压进行调节，输出1.5V的负电压。进一步的，第四隔离型电源芯片输出连接一个低压差线性稳压器LDO芯片，调节产生1.5V的电压，第三隔离型电源芯片的地与1.5V输出的LDO的正输出相连，两者串联形成5V正电压VDD和-1.5V负电压VEE的供电电源。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。