CN101170280B - 一种开关管驱动电路的实现方法及电路 - Google Patents

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本发明公开了一种开关管驱动电路的实现方法及电路,该方法利用控制芯片发出的控制信号,经过死区设置电路,设置合适的死区后,再经过推挽放大电路,增加驱动能力,然后经过隔离变压器,形成开关管驱动信号驱动上下对管的对称信号。该电路包括:死区设置电路(401)、推挽电路(402)、隔离变压电路(403)依次连接。本发明利用控制芯片发出的控制信号,通过本发明的驱动电路,实现包含高端驱动的驱动上下对管的驱动信号。而且由于此种驱动电路不需要给定一对对称信号,只需要给定一个信号就可以了,这样就大大增加了其应用的范围。我们还可以通过此种驱动电路方便的调节死区。并且实现方法简单,成本低廉。

Description

一种开关管驱动电路的实现方法及电路
技术领域
本发明涉及一种开关管驱动电路及实现方法,尤其涉及一种适合于上下对管的开关管驱动电路及实现方法。
背景技术
高端驱动是开关电源拓扑中经常遇到的问题,例如谐振电路,有源钳位电路,半桥电路等。高端驱动解决的好于坏,直接关系到开关电源的性能和可靠性。
现有的开关电源的高端驱动的方法有以下几种:
一、自带高端驱动的芯片
随着技术的进步,目前市场上出现了很多自带高端驱动的芯片。这种方式优点是使用简单,外围电路简单。缺点是成本较高,而且由于是高度集成芯片,其驱动电流一般不大,不适合大功率电源。
二、使用驱动芯片来实现高端驱动
如图1所示,这种方式的优点是使用方便,IC可替换性增强。缺点是外围电路较复杂,需要控制IC给出一对对称的信号,而且成本也比较高。
三、使用驱动电路实现高端驱动
如图2所示,这种方式在一些通信电源中用到,比较好的解决了高端驱动的问题。这种方法的优点是可以适合大功率电源,驱动能力强。缺点是电路比较复杂,而且需要一对对称信号输入。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种开关管驱动电路及实现方法。
为解决上述技术问题,本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种开关管驱动电路的实现方法,利用控制芯片发出的控制信号,经过死区设置电路,设置合适的死区后,再经过推挽放大电路,增加驱动能力,然后经过隔离变压器,形成包含高端驱动信号的驱动上下对管的对称信号;其中所述开关管驱动电路包括:依次连接的死区设置电路(401)、推挽电路(402)和隔离变压电路(403);所述死区设置电路(401)包括第一电阻(R1)、第一电容(C1)和第一MOS管(Q1),所述第一电容(C1)的一端连接控制芯片的输出信号,另一端通过第一电阻(R1)接地;所述第一MOS管(Q1)的栅极与第一电阻(R1)和第一电容(C1)的中点电连接,其漏极与所述第一电容(C1)的一端电连接,其源极接地;所述隔离变压电路(403)包括第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第四MOS管(Q4)、和隔离变压器(T1);所述第二二极管(D2)的阴极与所述推挽电路(402)的电源(vcc)相连,其阳极与第四MOS管(Q4)的漏极相连,第四MOS管(Q4)的栅极与第一二极管(D1)的阴极电连接,第四MOS管(Q4)的源极与第一二极管(D1)的阳极相连并接地;所述隔离变压器(T1)的原边一端与第一二极管(D1)的阴极相连并与所述推挽电路(402)的输出端相连,其另一端与第四MOS管(Q4)的漏极相连;隔离变压器(T1)的副边接输出端。
一种开关管驱动电路,包括:依次连接的死区设置电路(401)、推挽电路(402)和隔离变压电路(403);所述死区设置电路(401)包括第一电阻(R1)、第一电容(C1)和第一MOS管(Q1),所述第一电容(C1)的一端连接控制芯片的输出信号,另一端通过第一电阻(R1)接地;所述第一MOS管(Q1)的栅极与第一电阻(R1)和第一电容(C1)的中点电连接,其漏极与所述第一电容(C1)的一端电连接,其源极接地;所述隔离变压电路(403)包括第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第四MOS管(Q4)、和隔离变压器(T1);所述第二二极管(D2)的阴极与所述推挽电路(402)的电源(vcc)相连,其阳极与第四MOS管(Q4)的漏极相连,第四MOS管(Q4)的栅极与第一二极管(D1)的阴极电连接,第四MOS管(Q4)的源极与第一二极管(D1)的阳极相连并接地;所述隔离变压器(T1)的原边一端与第一二极管(D1)的阴极相连并与所述推挽电路(402)的输出端相连,其另一端与第四MOS管(Q4)的漏极相连;隔离变压器(T1)的副边接输出端。
其中,推挽电路(402)包括第二三极管(Q2)、第三三极管(Q3)和电源(vcc);所述第二三极管(Q2)的集电极接电源(vcc)输入端并与所述第二二极管(D2)的阴极相连,其基极与第三三极管(Q3)的基极相连后与所述第一MOS管(Q1)的漏极相连;所述第二三极管(Q2)的发射极与第三三极管(Q3)的发射极相连,其连接点与所述第一二极管(D1)的阴极相连;第三三极管(Q3)的集电极接地。
其中,低端驱动电路(404);低端驱动电路(404)包括第二电阻(R2)、第五MOS管(Q5)、第二电容(C2)、第六三极管(Q6)和第七三极管(Q7);所述第五MOS管(Q5)的栅极与控制芯片的输出信号电连接,其源极接地,其漏极与所述第二电容(C2)的一端电连接,所述第二电容(C2)的另一端接地,所述第六三级管(Q6)的集电极通过第二电阻(R2)与所述第二电容(C2)的一端相连,所述第六三极管(Q6)的集电极接电源输入端(vcc),第六三极管(Q6)的基极与所述第七三极管(Q7)的基极并联在第二电阻(R2)与第二电容(C2)的中点上,所述第六三极管(Q6)的发射极与所述第七三极管(Q7)的发射极相连,所述第七三极管(Q7)的集电极和第七三极管(Q7)的发射极接输出端。
其中,所述死区设置电路(401)还包括第三电阻(R3)和第四电阻(R4),所述第一MOS管(Q1)的漏极通过所述第三电阻(R3)连接在控制芯片的输出信号上,所述第四电阻(R4)的一端与第一MOS管(Q1)的栅极相连,另一端连接在第一电容(C1)与第一电阻(R1)的中点。
其中,所述隔离变压电路(403)还包括第五电阻(R5)、第六电阻(R6)和第七电阻(R7),所述第四MOS管(Q4)的栅极通过第五电阻(R5)与第一二极管(D1)的阴极相连;所述第六电阻(R6)与第七电阻(R7)串联后并联在隔离变压器(T1)的副边;所述第七电阻(R7)与输出端并联。
其中,所述推挽电路(402)还包括第三电容(C3),所述第三电容(C3)的一端接地,另一端接电源(vcc)端。
其中,所述低端驱动电路(404)还包括第八电阻(R8)和第九电阻(R9),所述第五MOS管(Q5)的栅极通过第八电阻(R8)与控制芯片的输出信号相连;第五MOS管(Q5)的漏极通过第九电阻(R9)与所述第二电容(C2)的一端相连;第五MOS管(Q5)的源极与第二电容(C2)的另一端相连并接地。
其中,所述低端驱动电路(404)还包括第十电阻(R10)、第十一电阻(R11),所述第十电阻(R10)与第十一电阻(R11)串联后一端与所述第七三级管(Q7)的发射极相连,另一端与所述第七三级管(Q7)的集电极相连;所述第十一电阻(R11)与输出端并联。
本发明利用控制芯片发出的控制信号,通过本发明的驱动电路,实现包含高端驱动的驱动上下对管的驱动信号。而且由于此种驱动电路不需要给定一对对称信号,只需要给定一个信号就可以了,这样就大大增加了其应用的范围。我们还可以通过此种驱动电路方便的调节死区。并且实现方法简单,成本低廉。
附图说明
图1为现有技术1实现电路图;
图2为现有技术2实现电路图;
图3为本发明电路原理框图;
图4为本发明实现电路图。
具体实施方式
本发明方法的核心思想是:利用控制芯片发出的控制信号,通过本发明的驱动电路,实现包含高端驱动的驱动上下对管的对称信号。此种高端驱动电路的实现方法只需要一路输入信号,死区可以随意调节。
为便于对本发明进一步理解,现结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
请参阅图3所示,首先控制IC的驱动输出分成两部分,一部分经过死区设置电路,设置合适的死区后,再经过推挽放大电路,增加驱动能力,然后经过隔离变压器,形成高端驱动信号;另一部分经过死区设置电路后,再经过推挽放大电路,形成低端驱动信号。
具体实现电路,请参阅图4所示,包括:死区设置电路401、推挽电路402、隔离变压电路403依次连接;所述死区设置电路401包括第一电阻R1、第一电容C1、第一MOS管Q1,第三电阻R3、第四电阻R4,所述第一MOS管Q1的漏极通过所述第三电阻R3连接在控制芯片的输出信号上,所述第四电阻R4的一端与第一MOS管Q1的栅极相连,另一端连接在第一电容C1与第一电阻R1的中点。所述第一电容C1的一端连接控制芯片的输出信号,另一端通过第一电阻R1接地;所述第一MOS管Q1的源极接地;所述隔离变压电路403包括第一二级管D1、第二二级管D2、第四MOS管Q4、隔离变压器T1、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7,所述第四MOS管Q4的栅极通过第五电阻R5与第一二级管D1的阴极相连;所述第六电阻R6与第七电阻R7串联后并联在隔离变压器T1的副边;所述第七电阻(R7)与输出端并联;所述第二二级管D2的阴极与所述推挽电路402的电源(vcc)相连,其阳极与第四MOS管Q4的漏极相连,第四MOS管Q4的源极与第一二级管D1的阳极相连并接地;所述隔离变压器T1的原边一端与第一二级管D1的阴极相连并与所述推挽电路402的输出端相连,其另一端与第四MOS管Q4的漏极相连;隔离变压器T1的副边接输出端。
推挽电路402包括第二三级管Q2、第三三级管Q3、电源vcc、第三电容C3;所述第二三级管Q2的集电极接电源vcc输入端并与所述第二二级管D2的阴极相连,其基极与第三三级管Q3的基极相连后与所述第一MOS管Q1的漏极相连;所述第二三级管Q2的发射极与第三三级管Q3的发射极相连,其连接点与所述第一二级管D1的阴极相连;第三三级管Q3的集电极接地;所述第三电容(C3)的一端接地,另一端接电源输入(vcc)端。
低端驱动电路404;低端驱动电路404包括第二电阻R2、第五MOS管Q5、第二电容C2、第六三级管Q6、第七三级管Q7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11。所述第五MOS管Q5的栅极通过第八电阻R8与控制芯片的输出信号相连;第五MOS管Q5的漏极通过第九电阻与所述第二电容C2的一端相连;所述第五MOS管Q5的源极与第二电容C2的另一端相连并接地;所述第六三级管Q6的集电极通过第二电阻R2与所述第二电容C2的一端相连,所述第六三级管Q6的集电极接电源输入端vcc,第六三级管Q6的基极与所述第七三级管Q7的基极并联在第二电阻R2与第二电容C2的中点上,所述第六三级管Q6的发射极与所述第七三级管Q7的发射极相连;所述第十电阻(R10)与第十一电阻(R11)串联后一端与所述第七三级管(Q7)的发射极相连,另一端与所述第七三级管(Q7)的集电极相连;所述第十一电阻(R11)与输出端并联。
其工作原理:
对于高端驱动电路,R1,C1,Q1形成死区设置电路,当IC_Drive_Out给出驱动信号时(高电平),C1瞬间处于短路状态,这样Q1导通,无驱动信号输出,当C1充电完毕时,Q1关断,驱动信号形成,这段时间就是死区时间。我们可以通过调节R1,C1的参数来调节死区的时间。
其中,Vcc,Q2,Q3,形成推挽放大环节,加上D1,D2,Q4和隔离变压器T1共同形成高端隔离驱动信号输出环节。当驱动信号为高电平时,Q2,Q4导通,电流方向为Vcc通过Q2,经过T1,Q4到地。当驱动信号为低电平时,Q4关断,电流方向为地,D1,T1,D2到Vcc,隔离变压器T1的磁心复位。
其中,R3的作用是防止控制IC输出电流过大,R4的作用是防止Q1的冲击过大,R5的作用是为了防止Q4的冲击过大。R6的作用是使驱动信号的速度放缓,R7的作用是防止被驱动的MOS管驱动信号悬空。C3的作用是作为Vcc的滤波电容。
对于低端驱动,Q5的作用是使低端信号和高端信号反相,形成对称输出。R2,C2形成低端驱动的死区设置。Vcc,Q6,Q7形成低端驱动的推挽放大电路。
其中R8的作用是防止控制IC输出电流过大,R9的作用是防止Q5的冲击过大。R10的作用是使驱动信号的速度放缓,R11的作用是防止被驱动的MOS管驱动信号悬空。C4的作用是作为Vcc的滤波电容。
此种高端驱动电路适合于上下对管的高端驱动,适合的拓扑有有源钳位电路,非对称半桥电路,谐振电路等。
以上对本发明所提供的一种开关管驱动电路及实现方法进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种开关管驱动电路的实现方法,其特征在于,利用控制芯片发出的控制信号,经过死区设置电路,设置合适的死区后,再经过推挽放大电路,增加驱动能力,然后经过隔离变压器,形成包含高端驱动信号的驱动上下对管的对称信号;其中所述开关管驱动电路包括:依次连接的死区设置电路(401)、推挽电路(402)和隔离变压电路(403);所述死区设置电路(401)包括第一电阻(R1)、第一电容(C1)和第一MOS管(Q1),所述第一电容(C1)的一端连接控制芯片的输出信号,另一端通过第一电阻(R1)接地;所述第一MOS管(Q1)的栅极与第一电阻(R1)和第一电容(C1)的中点电连接,其漏极与所述第一电容(C1)的一端电连接,其源极接地;所述隔离变压电路(403)包括第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第四MOS管(Q4)、和隔离变压器(T1);所述第二二极管(D2)的阴极与所述推挽电路(402)的电源(vcc)相连,其阳极与第四MOS管(Q4)的漏极相连,第四MOS管(Q4)的栅极与第一二极管(D1)的阴极电连接,第四MOS管(Q4)的源极与第一二极管(D1)的阳极相连并接地;所述隔离变压器(T1)的原边一端与第一二极管(D1)的阴极相连并与所述推挽电路(402)的输出端相连,其另一端与第四MOS管(Q4)的漏极相连;隔离变压器(T1)的副边接输出端。
2.一种开关管驱动电路,其特征在于,包括:依次连接的死区设置电路(401)、推挽电路(402)和隔离变压电路(403);所述死区设置电路(401)包括第一电阻(R1)、第一电容(C1)和第一MOS管(Q1),所述第一电容(C1)的一端连接控制芯片的输出信号,另一端通过第一电阻(R1)接地;所述第一MOS管(Q1)的栅极与第一电阻(R1)和第一电容(C1)的中点电连接,其漏极与所述第一电容(C1)的一端电连接,其源极接地;所述隔离变压电路(403)包括第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第四MOS管(Q4)、和隔离变压器(T1);所述第二二极管(D2)的阴极与所述推挽电路(402)的电源(vcc)相连,其阳极与第四MOS管(Q4)的漏极相连,第四MOS管(Q4)的栅极与第一二极管(D1)的阴极电连接,第四MOS管(Q4)的源极与第一二极管(D1)的阳极相连并接地;所述隔离变压器(T1)的原边一端与第一二极管(D1)的阴极相连并与所述推挽电路(402)的输出端相连,其另一端与第四MOS管(Q4)的漏极相连;隔离变压器(T1)的副边接输出端。
3.根据权利要求2所述的开关管驱动电路,其特征在于,推挽电路(402)包括第二三极管(Q2)、第三三极管(Q3)和电源(vcc);所述第二三极管(Q2)的集电极接电源(vcc)输入端并与所述第二二极管(D2)的阴极相连,其基极与第三三极管(Q3)的基极相连后与所述第一MOS管(Q1)的漏极相连;所述第二三极管(Q2)的发射极与第三三极管(Q3)的发射极相连,其连接点与所述第一二极管(D1)的阴极相连;第三三极管(Q3)的集电极接地。
4.根据权利要求2或3所述的开关管驱动电路,其特征在于,低端驱动电路(404);低端驱动电路(404)包括第二电阻(R2)、第五MOS管(Q5)、第二电容(c2)、第六三极管(Q6)和第七三极管(Q7);所述第五MOS管(Q5)的栅极与控制芯片的输出信号电连接,其源极接地,其漏极与所述第二电容(c2)的一端电连接,所述第二电容(c2)的另一端接地,所述第六三级管(Q6)的集电极通过第二电阻(R2)与所述第二电容(C2)的一端相连,所述第六三极管(Q6)的集电极接电源输入端(vcc),第六三极管(Q6)的基极与所述第七三极管(Q7)的基极并联在第二电阻(R2)与第二电容(C2)的中点上,所述第六三极管(Q6)的发射极与所述第七三极管(Q7)的发射极相连,所述第七三极管(Q7)的集电极和第七三极管(Q7)的发射极接输出端。
5.根据权利要求3所述的开关管驱动电路,其特征在于,所述死区设置电路(401)还包括第三电阻(R3)和第四电阻(R4),所述第一MOS管(Q1)的漏极通过所述第三电阻(R3)连接在控制芯片的输出信号上,所述第四电阻(R4)的一端与第一MOS管(Q1)的栅极相连,另一端连接在第一电容(C1)与第一电阻(R1)的中点。
6.根据权利要求5所述的开关管驱动电路,其特征在于,所述隔离变压电路(403)还包括第五电阻(R5)、第六电阻(R6)和第七电阻(R7),所述第四MOS管(Q4)的栅极通过第五电阻(R5)与第一二极管(D1)的阴极相连;所述第六电阻(R6)与第七电阻(R7)串联后并联在隔离变压器(T1)的副边;所述第七电阻(R7)与输出端并联。
7.根据权利要求6所述的开关管驱动电路,其特征在于,所述推挽电路(402)还包括第三电容(C3),所述第三电容(C3)的一端接地,另一端接电源(vcc)端。
8.根据权利要求4所述的开关管驱动电路,其特征在于,所述低端驱动电路(404)还包括第八电阻(R8)和第九电阻(R9),所述第五MOS管(Q5)的栅极通过第八电阻(R8)与控制芯片的输出信号相连;第五MOS管(Q5)的漏极通过第九电阻(R9)与所述第二电容(C2)的一端相连;第五MOS管(Q5)的源极与第二电容(C2)的另一端相连并接地。
9.根据权利要求8所述的开关管驱动电路,其特征在于,所述低端驱动电路(404)还包括第十电阻(R10)、第十一电阻(R11),所述第十电阻(R10)与第十一电阻(R11)串联后一端与所述第七三级管(Q7)的发射极相连,另一端与所述第七三级管(Q7)的集电极相连;所述第十一电阻(R11)与输出端并联。
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