CN101895281A - 一种开关电源的新型mos管驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种开关电源的新型MOS管驱动电路,包括MOS开关管Q2和驱动信号输入端,其特征是:在MOS开关管Q2的控制输入端与驱动信号输入端的连接处设有驱动电路(1);所述驱动电路(1)由快速关断通路(11)、放电通路(12)和防止浪涌冲击通路(13)连接而成;快速关断通路(11)和防止浪涌冲击通路(13)并联后跨接在MOS开关管Q2的控制输入端与驱动信号输入端之间,放电通路(12)跨接在MOS开关管Q2的栅极与接地端之间。本发明可以加快MOS管的关断、有效控制MOS管的驱动电流上升速度,改善整个开关电源EMC特性,具有电路简单、性能稳定可靠、容易实现、成本低廉的有益效果。

Description

一种开关电源的新型MOS管驱动电路
技术领域
[0001] 本发明涉及开关电源驱动电路技术领域,尤其是涉及一种开关电源的新型MOS管 驱动电路。属于电子开关电源技术领域。
背景技术
[0002] 目前,大多数的开关电源电路都会用到MOS管驱动电路,在MOS管的栅极施加一个 占空比可调的驱动信号,通过控制MOS管导通和关断时间,来实现对开关电源输出电压的 有效控制。现有技术中的MOS驱动电路一般采用以下方法:从控制芯片输出或者由振荡电 路产生的控制信号,通过一个驱动电阻与MOS管的栅极连接,来实现对MOS管的开关控制。 此种方法存在如下问题:1、由于MOS管栅源极结电容的存在,MOS管不能快速被关断,MOS管 会暂时进入线性区,进入线性区的MOS管的导通内阻很大,会造成MOS管效率低,开关损耗 增大,发热严重;2、由于控制信号提供给MOS管的驱动电流上升很快(上升沿),会引起较 高的开通浪涌,导致MOS管受冲击损坏,在一定程度上也会影响整个开关电源EMC特性。
[0003] 针对问题1,有人在电路上做了一些的改进,即在驱动电阻上反并联一个高频的二 极管,快速泻放栅极电荷,加速MOS管关断,但改善效果不明显;针对问题2,有人直接通过 增加专用驱动芯片的方法来解决这个问题,但由于芯片的价格高,成本会增加很多,存在成 本高的缺陷。中国专利号为“200820094566. 5”的实用新型专利公开了一种MOS管驱动电 路,包括有MOS管、驱动该MOS管的驱动信号、连接驱动信号的延时单元、三极管Q1、三极管 Q2,以及通过电阻Rl与延时单元连接的三极管Q3 ;—。该MOS管驱动电路存在以下缺点: UMOS管仍然不能快速被关断,MOS管效率低,开关损耗大的问题;2、整体电路结构复杂、成 本较高。
发明内容
[0004] 本发明的目的,是为了克服现有技术中的MOS管驱动电路存在的上述问题,提供 一种开关电源的新型MOS管驱动电路,它具有电路简单可靠、容易实现、成本较低的特点。
[0005] 本发明的目的可以通过如下措施达到:
[0006] 一种开关电源的新型MOS管驱动电路,包括MOS管Q2和驱动信号输入端,其结构 特点是:在MOS管Q2的控制输入端与驱动信号输入端的连接处设有驱动电路;所述驱动电 路由快速关断通路、放电通路和防止浪涌冲击通路连接而成;快速关断通路和防止浪涌冲 击通路并联后跨接在MOS管Q2的控制输入端与驱动信号输入端之间,放电通路跨接在MOS 管的栅极与接地端之间。
[0007] 本发明的目的还可以通过如下措施达到:
[0008] 本发明的一种实施方式是:驱动电路由电阻Rl〜R3、二极管Dl〜D2、滤波电容Cl 和三极管Ql连接而成;由电阻R2与滤波电容Cl并联后连接三极管Ql的基极构成快速关 断通路,由电阻R1、二极管Dl串联后连接三极管Ql的基极构成防止浪涌冲击通路,由放电 电阻R3跨接在MOS管的栅极与接地端之间构成放电通路。
3[0009] 其中:所述驱动信号输入端通过电阻R1、二极管Dl与MOS管Q2的栅极连接;电阻 R2与滤波电容Cl并联、构成滤波电路,所述滤波电路的二端分别与驱动信号输入端、三极 管Ql的基极连接;三极管Ql的发射极与MOS管的栅极连接、其集电极与地连接;所述电阻 R3跨接在MOS管的栅极与接地端之间。
[0010] 进一步改进的方式是:上述实施方式中,驱动电路还设置有限压二极管D2,所述 二极管D2的负极与MOS管的栅极连接、其正极与地连接。
[0011 ] 进一步改进的方式是:上述实施方式中,驱动电路中的三极管Ql可以由MOS管代 替,所述MOS管的栅极与快速关断通路的输出端连接、源极与接地端连接、漏极与防止浪涌 冲击通路的输出端连接。
[0012] 本发明的一种实施方式是:所述三极管Ql可以为PNP型结构三极管。
[0013] 本发明的一种实施方式是:所述MOS管Q2可以为N型MOS管,其源极与地连接,漏 极连接有输入电压Vin。
[0014] 本发明的有益效果是:
[0015] 本发明由于在在MOS管Q2的控制输入端与驱动信号输入端的连接处设有驱动电 路,所述驱动电路由快速关断通路、放电通路和防止浪涌冲击通路连接而成因此可以同时 解决以上两方面问题:1、可以加快MOS管的关断,提高MOS管效率,减小开关损耗;2、有效 控制MOS管的驱动电流上升速度,减小开通过程中的开通浪涌,减少对MOS管冲击损坏和改 善整个开关电源EMC特性。具有电路简单、性能稳定可靠、容易实现、成本低廉的有益效果。
附图说明
[0016] 图1是本发明一个具体实施例的电路原理图。 具体实施方式
[0017] 以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述:
[0018] 具体实施例1 :
[0019] 参照图1,本实施例包括包括MOS管Q2和驱动信号输入端,在MOS管Q2的控制输 入端与驱动信号输入端的连接处设有驱动电路1 ;所述驱动电路1由快速关断通路11、放电 通路12和防止浪涌冲击通路13连接而成;快速关断通路11和防止浪涌冲击通路13并联 后跨接在MOS管Q2的控制输入端与驱动信号输入端之间,放电通路12跨接在MOS管的栅 极与接地端之间。
[0020] 本实施例中,驱动电路1由电阻Rl〜R3、二极管Dl〜D2、滤波电容Cl和三极管Q 1连接而成;由电阻R2与滤波电容Cl并联后连接三极管Ql的基极构成快速关断通路11,由 电阻R1、二极管Dl串联后连接三极管Ql的基极构成防止浪涌冲击通路13,由放电电阻R3 跨接在MOS管的栅极与接地端之间构成放电通路12。所述驱动信号输入端通过电阻R1、二 极管Dl与MOS管Q2的栅极连接;电阻R2与滤波电容Cl并联、构成滤波电路,所述滤波电 路的二端分别与驱动信号输入端、三极管Ql的基极连接;三极管Ql的发射极与MOS管的栅 极连接、其集电极与地连接;所述二极管D2的负极与MOS管的栅极连接、其正极与地连接; 所述电阻R3跨接在MOS管的栅极与接地端之间。
[0021] 所述三极管Ql为PNP型。所述MOS管Q2为N型MOS管,其源极与地连接,漏极连接有输入电压Vin。
[0022] 本实施例的工作原理:
[0023] 如图1所示,由电阻R2、电容Cl、三极管Ql组成了加速MOS管Q2截止的电路,当 驱动信号正脉冲要转为负脉冲时(下降沿),由于此时三极管Ql的E极电位高于B极,三极 管Ql导通,通过电阻R2、电容Cl来加速三极管Ql导通,从而使MOS管Q2加速截止,使Q2 通过线性区的时间缩短,起到减小开关损耗,提高效率的目的;与此同时,跨接在MOS管Q2 栅源两端的放电电阻R3也会给MOS管Q2栅源极结电容提供放电回路,也可以起到加速MOS 管Q2截止的效果。
[0024] 当正脉冲来临时,由电阻R1、二极管Dl组成电路可以有效的限制正脉冲上升时 间,有效保护MOS管Q2的冲击损坏,同时二极管D2可以防止负脉冲对MOS管的损坏,在整 个开通过程中从一定程度上减小开通浪涌,也可以改善整个开关电源EMC特性。
[0025] 本实施例一方面通过电阻R2、电容Cl、三极管Ql组成的电路在MOS管关断时加快 MOS管的截止,同时跨接在MOS管栅源两端的放电电阻R3也起到一定的作用,提高了 MOS管 效率,减小开关损耗。另一方面由电阻R1、二极管D 1组成电路有效控制MOS管的驱动电流 上升速度,有效保护MOS管的冲击损坏,二极管D2防止负脉冲对MOS管的损坏;同时减小开 通过程中的开通浪涌,在一定程度上改善整个开关电源EMC特性。
[0026] 具体实施例2 :
[0027] 本发明具体实施例2的特点是:所述驱动管Ql由MOS管构成,所述MOS管的栅极 与快速关断通路11的输出端连接、源极与接地端连接、漏极与防止浪涌冲击通路13的输出 端连接;即电阻R2与滤波电容Cl并联后连接MOS管的栅极构成快速关断通路11,电阻Rl、 二极管Dl串联后连接MOS管的栅极构成快速关断通路11,电阻R1、二极管Dl串联后连接 MOS管的漏极构成防止浪涌冲击通路13,由放电电阻R3跨接在MOS开关管Q2的栅极与接 地端之间构成放电通路12,MOS开关管Q2的源极、MOS管的集电极接地。
[0028] 具体实施例3 :
[0029] 本发明具体实施例3的特点是:省略图1所示的限压二极管D2,其余同具体实施 例1或者具体实施例2。
[0030] 本发明的其他具体实施方式是:
[0031] 所述驱动管Ql不仅仅包括PNP型三极管、相同作用的MOS管,还包括其他具有相 同作用和功能的电子器件。其余同具体实施例1、具体实施例2或者具体实施例3。
[0032] 以上所述,仅为本发明较佳的具体实施例,但本发明的保护范围并不局限于此,任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内,根据本发明的技术方案及其发明构 思加以等同替换或改变,都属于本发明的保护范围。
5

Claims (8)

  1. 一种开关电源的新型MOS管驱动电路,包括MOS开关管Q2和驱动信号输入端,其特征是:在MOS开关管Q2的控制输入端与驱动信号输入端的连接处设有驱动电路(1);所述驱动电路(1)由快速关断通路(11)、放电通路(12)和防止浪涌冲击通路(13)连接而成;快速关断通路(11)和防止浪涌冲击通路(13)并联后跨接在MOS开关管Q2的控制输入端与驱动信号输入端之间,放电通路(12)跨接在MOS开关管Q2的栅极与接地端之间。
  2. 2.根据权利要求1所述的一种开关电源的新型MOS管驱动电路,其特征是:驱动电路(I)由电阻Rl〜R3、二极管Dl〜D2、滤波电容Cl和驱动管Ql连接而成;电阻R2与滤波 电容Cl并联后连接驱动管Ql的控制极构成快速关断通路(11),电阻R1、二极管Dl串联后 连接驱动管Ql的基极构成防止浪涌冲击通路(13),由放电电阻R3跨接在MOS开关管Q2的 栅极与接地端之间构成放电通路(12)。
  3. 3.根据权利要求2所述的一种开关电源的新型MOS管驱动电路,其特征是:所述驱动 管Ql由三极管构成,电阻R2与滤波电容Cl并联后连接三极管的基极构成快速关断通路(II),电阻R1、二极管Dl串联后连接三极管的发射极构成防止浪涌冲击通路(13),由放电 电阻R3跨接在MOS开关管Q2的栅极与接地端之间构成放电通路(12),MOS开关管Q2的源 极、三极管的集电极接地。
  4. 4.根据权利要求2所述的一种开关电源的新型MOS管驱动电路,其特征是:所述驱动 管Ql由MOS管构成,所述MOS管的栅极与快速关断通路(11)的输出端连接、源极与接地 端连接、漏极与防止浪涌冲击通路(13)的输出端连接;即电阻R2与滤波电容Cl并联后连 接MOS管的栅极构成快速关断通路(11),电阻R1、二极管Dl串联后连接MOS管的栅极构成 快速关断通路(11),电阻R1、二极管Dl串联后连接MOS管的漏极构成防止浪涌冲击通路 (13),由放电电阻R3跨接在MOS开关管Q2的栅极与接地端之间构成放电通路(12),MOS开 关管Q2的源极、MOS管的集电极接地。
  5. 5.根据权利要求3或4所述的一种开关电源的新型MOS管驱动电路,其特征是:驱动 电路(1)还设置有限压二极管D2,所述二极管D2的负极与MOS开关管Q2的栅极连接、其正 极与地连接。
  6. 6.根据权利要求3所述的一种开关电源的新型MOS管驱动电路,其特征是:所述三极 管Ql为PNP型结构三极管。
  7. 7.根据权利要求4所述的一种开关电源的新型MOS管驱动电路,其特征是:所述MOS管 为N型结构MOS管。
  8. 8.根据权利要求1或2所述的一种开关电源的新型MOS管驱动电路,其特征是:所述 MOS开关管Q2为N型MOS管,其源极与地连接,漏极连接有输入电压Vin。
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