CN101282083A - Buck驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种BUCK驱动电路，使用自举升压的方式实现了成本低廉且高效率的BUCK驱动电路。本发明BUCK驱动电路的包括电源输入端、电压输出端、PWM输入端，所述BUCK驱动电路包括一个NMOS管Q1、NMOS管Q1的漏极连接所述电源输入端，栅极连接一个NMOS管栅极驱动电路，源极一方面连接第一电容C1，另一方面通过第一电感L1和第二电容E2接地；所述电源输入端通过第一二极管D1和第一电阻R1连接所述第一电容C1和所述NMOS管栅极驱动电路；所述电压输出端连接在所述第一电感L1和第二电容E2之间；所述PWM输入端通过一个开关电路连接所述NMOS管栅极驱动电路。本发明的BUCK驱动电路低成本、高效率，在需要把较高的直流电压变成较低的电压时采用此电路，可以简单经济可靠地驱动NMOS实现，实现电压变换的功能。

Description

BUCK驱动电路
技术领域
本发明涉及一种电源驱动电路，更具体的涉及一种用于BUCK电路的驱动电路。
背景技术
随着电源市场的不断发展，电子市场对于开关电源的需求也越来越大，在各种开关电源中，对于非隔离性的电源通常采用BUCK、BOOST电路进行设计。其中，BUCK电路指降压斩波电路，BOOST电路指升压斩波电路。在现有的DC-DC电路中，主要采用如LM2576或类似的专用功率IC芯片，这样的电路使用简单，但成本高，输入电压和输出电流受到限制；扩流主要使用功率三极管或PMOS做开关。功率三极管受到工作频率和驱动电流的限制，效率难以做到很高，所以在高效率，小体积的应用场合已很少采用；采用PMOS做开关，驱动电路复杂，而且PMOS通态电阻大，价格高，故应用较少；也有采用NMOS做开关，但要引入一路比要变换的电压高5V的电源，使电路复杂，可靠性差；也可以使用脉冲变压器驱动NMOS，但结果是成本高，体积大。
图1所示为一个采用PMOS做开关的BUCK驱动电路的典型电路图。图中仅示出了BUCK驱动电路的驱动部分，没有示出整流、滤波等相关外围电路。从图中可以看出，采用PMOS做开关的BUCK驱动电路结构复杂，而且由于PMOS通态电阻大，价格高，这种电路目前应用较少。
图2所示为一个采用附加电源的NMOS BUCK驱动电路的典型电路图。该电路使用NMOS作为BUCK驱动电路的开关，但是该电路增加了一个比变换的电压高5V的电源，这就不可避免的增加了电路的成本，而由于该电路有两路输入的电压，任何一路电压输入都可能引起电压输出的变化，因而该电路不仅电路相对复杂，可靠性也比较差。
图3所示为一个采用脉冲变压器的NMOS BUCK驱动电路的典型电路图。该电路使用脉冲变压器驱动NMOS，由于使用了两路PWM输入电路和脉冲变压器，因而成本高，同时由于脉冲变压器本身体积较大，采用该电路的BUCK驱动电路体积也比较大，在当前电子产品越来越微型化的情况下，这种电路不符合电子市场的发展。
本领域咨待一种成本低廉且设计简单的BUCK驱动电路。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种BUCK驱动电路，使用自举升压的方式解决了上述问题，实现了成本低廉且高效率的电源电路设计。
具体的，本发明提供了一种BUCK驱动电路，包括电源输入端、电压输出端、PWM输入端，所述BUCK驱动电路包括一个NMOS管Q1、NMOS管Q1的漏极连接所述电源输入端，栅极连接一个NMOS管栅极驱动电路，源极一方面连接第一电容C1，另一方面通过第一电感L1和第二电容E2接地；所述电源输入端通过第一二极管D1和第一电阻R1连接所述第一电容C1和所述NMOS管栅极驱动电路；所述电压输出端连接在所述第一电感L1和第二电容E2之间；所述PWM输入端通过一个开关电路连接所述NMOS管栅极驱动电路。
所述NMOS管栅极驱动电路包括第一三极管Q4、第二三极管Q5，所述第一三极管Q4和第二三极管Q5的发射极同时通过第二电阻R4连接所述NMOS管Q1的栅极，基极同时连接所述开关电路；第一三极管Q4的集电极一方面连接第一电阻R1，另一方面通过第三电阻R2连接基极；第一三极管Q4的集电极一方面连接所述NMOS管Q1的源极，另一方面通过第四电阻R5连接所述NMOS管Q1的栅极。
所述开关电路包括第三三极管Q2，第三三极管Q2的发射极连接所述PWM输入端，集电极通过第五电阻R3连接所述NMOS管栅极驱动电路，基极连接所述电源输入端。
所述第三三极管Q2的基极通过第六电阻R9和第三电容C2组成的并联电路连接所述电源输入端。
所述第一电阻R1通过第一稳压管ZD1连接第一二极管D1。
所述NMOS管的源极通过一个稳压电路接地。所述稳压电路包括第二二极管D2，第七电阻R6和第四电容C3，第七电阻R6和第四电容C3串联，第二二极管D2的两端连接第七电阻R6和第四电容C3。
所述电压输出端通过一个滤波电路接地。所述滤波电路包括第五电容C3。
所述电源输入端通过第六电容E1接地。
本发明的BUCK驱动电路使用自举升压的方式实现了低成本，高效率的电源电路。在需要把较高的直流电压变成较低的电压时采用此电路，可以简单经济可靠地驱动NMOS实现，实现电压变换的功能。
附图说明
图1所示为一个采用PMOS做开关的BUCK驱动电路的典型电路图。
图2所示为一个采用附加电源的NMOS BUCK驱动电路的典型电路图。
图3所示为一个采用脉冲变压器的NMOS BUCK驱动电路的典型电路图。
图4所示为本发明的一个BUCK驱动电路的实施例的电路图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图4所示为本发明的一个BUCK驱动电路的实施例的电路图。如图所示，该实施例的BUCK驱动电路包括输入端、输出端、接地端以及PWM输入端。输入端用于连接输入电压，例如24V、12V等等；输出端根据后续电路的需要输出相应的直流电压，例如12V、6V等等；接地端接地；PWM输入端输入具有一定占空比的PWM驱动信号。
下面以输入为24V左右的直流电压，需要输出12V、3A的直流电压为例对本电路进行说明。
本实施例的BUCK驱动电路采用一个BUCK斩波电路来实现。BUCK斩波电路包括一个NMOS管Q1、NMOS管Q1的漏极连接所述输入端，栅极连接一个NMOS管栅极驱动电路，源极一方面连接电容C1，另一方面通过电感L1和电容E2接地；输入端通过二极管D1和电阻R1连接电容C1和NMOS管栅极驱动电路；输出端连接在电感L1和电容E2之间；所述PWM输入端通过一个开关电路连接所述NMOS管栅极驱动电路。
NMOS管栅极驱动电路包括三极管Q4、三极管Q5，三极管Q4和三极管Q5的发射极同时通过电阻R4连接NMOS管Q1的栅极，基极同时连接开关电路；三极管Q4的集电极一方面连接电阻R1，另一方面通过电阻R2连接基极；三极管Q4的集电极一方面连接NMOS管Q1的源极，另一方面通过电阻R5连接NMOS管Q1的栅极。
开关电路包括三极管Q2，三极管Q2的发射极连接PWM输入端，集电极通过电阻R3连接NMOS管栅极驱动电路，基极连接输入端。三极管Q2的基极通过电阻R9和电容C2组成的并联电路连接电源输入端。
本实施例的BUCK驱动电路用一个N沟道的MOSFET作为电子开关；二极管D1，稳压管ZD1，电阻R1，电阻R2为驱动管Q4供电，电阻R4和电阻R5是驱动电阻和栅极放电电阻，三极管Q4和三极管Q5作为MOSFET的栅极驱动电路；二极管D1，电容C1是主要的电压自举元件。
在MOSFET关断时，电源输入端通过二极管D1，稳压管ZD1，电阻R1，电感L1，电容E2对电容C1充电，因电阻R1，电容C1时间常数很小，电容C1很快被充至电源电压。当PWM输入端输出高电平信号时，三极管Q2关断，电源通过二极管D1，稳压管ZD1，电阻R1，电阻R2把三极管Q4开通，MOSFET管Q1开通，Q1开通后，其源极电平抬高到电源输入端电压。由于电容C1两端电压不能突变，C1作为电源继续为MOSFET提供驱动电压，保证MOSFET的正常开通；此时三极管Q4的集电极升高到两倍的电源输入端电压，三极管Q2，电阻R3起电压隔离作用，用作把自举产生的两倍的电压和PWM输入端隔离开来。
稳压管ZD1用作调整MOSFET的栅极驱动电压，当输入电压在15V以下时可以不用。电阻R9和电容C2起加快三极管Q2开通和关断的作用。
本实施例的BUCK驱动电路通过升压自举的方式，简单、可靠、低成本地驱动了NMOS，解决了困扰人们的“在BUCK电路中NMOS难以驱动”的问题。为了使输入电压更为稳定，该电路还可以在输出端增加整流电路、滤波电路以及反馈电路等等。在需要把较高的直流电压变成较低的电压时采用此电路，可以简单经济可靠地驱动NMOS实现，实现电压变换的功能。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1、一种BUCK驱动电路，包括电源输入端、电压输出端、PWM输入端，其特征在于，所述BUCK驱动电路包括一个NMOS管(Q1)、NMOS管(Q1)的漏极连接所述电源输入端，栅极连接一个NMOS管栅极驱动电路，源极一方面连接第一电容(C1)，另一方面通过第一电感(L1)和第二电容(E2)接地；所述电源输入端通过第一二极管(D1)和第一电阻(R1)连接所述第一电容(C1)和所述NMOS管栅极驱动电路；所述电压输出端连接在所述第一电感(L1)和第二电容(E2)之间；所述PWM输入端通过一个开关电路连接所述NMOS管栅极驱动电路。
2、根据权利要求1所述的BUCK驱动电路，其特征在于：所述NMOS管栅极驱动电路包括第一三极管(Q4)、第二三极管(Q5)，所述第一三极管(Q4)和第二三极管(Q5)的发射极同时通过第二电阻(R4)连接所述NMOS管(Q1)的栅极，基极同时连接所述开关电路；第一三极管(Q4)的集电极一方面连接第一电阻(R1)，另一方面通过第三电阻(R2)连接基极；第一三极管(Q4)的集电极一方面连接所述NMOS管(Q1)的源极，另一方面通过第四电阻(R5)连接所述NMOS管(Q1)的栅极。
3、根据权利要求1所述的BUCK驱动电路，其特征在于：所述开关电路包括第三三极管(Q2)，第三三极管(Q2)的发射极连接所述PWM输入端，集电极通过第五电阻(R3)连接所述NMOS管栅极驱动电路，基极连接所述电源输入端。
4、根据权利要求3所述的BUCK驱动电路，其特征在于：所述第三三极管(Q2)的基极通过第六电阻(R9)和第三电容(C2)组成的并联电路连接所述电源输入端。
5、根据权利要求1-4任一所述的BUCK驱动电路，其特征在于：所述第一电阻(R1)通过第一稳压管(ZD1)连接第一二极管(D1)。
6、根据权利要求1-4任一所述的BUCK驱动电路，其特征在于：所述NMOS管的源极通过一个稳压电路接地。
7、根据权利要求6所述的BUCK驱动电路，其特征在于：所述稳压电路包括第二二极管(D2)、第七电阻(R6)和第四电容(C3)，第七电阻(R6)和第四电容(C3)串联，第二二极管(D2)的两端连接第七电阻(R6)和第四电容(C3)。
8、根据权利要求1-4任一所述的BUCK驱动电路，其特征在于：所述电压输出端通过一个滤波电路接地。
9、根据权利要求8所述的BUCK驱动电路，其特征在于：所述滤波电路包括第五电容(C3)。
10、根据权利要求1-4任一所述的BUCK驱动电路，其特征在于：所述电源输入端通过第六电容(E1)接地。
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