CN102957304A - 一种三极管的驱动电路及其驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三极管驱动电路，该电路包括：电流供给装置、第一开关装置，第二开关装置和开关控制装置,电感，直流电源，电流检测单元；电流供给装置依次与第一开关装置、第二开关装置串联后接地；三极管连接于第一开关装置和第二开关装置之间，直流电源通过电感连接三极管集电极，三极管发射极接地；开关控制装置接收电流检测单元提供的检测电压和外界提供的控制电压控制第一开关装置和第二开关装置的通断进而控制三极管的通断；电流供给装置为三极管基极提供反映集电极电流变化直流电流。本发明缩短了开关的关断时间，减小功耗;同时本发明还公开三极管驱动电路的驱动方法和一种开关电源。

Description

一种三极管的驱动电路及其驱动方法

技术领域

本发明涉及到一种驱动电路，尤其是一种三极管驱动电路及其驱动方法。

背景技术

电源转换器目前被广泛应用于便携式设备如手机、数码相机、MP3等。由于其使用的电源电压较低，因此为其供电或为其电池充电需要将电源从传统家用电源的220V交流电转换为低压直流电源。

    电源转换器大致可划分为线形变换器和开关变换器。与线性变换器相比，开关变换器以其高效率、小体积、重量较轻等优势目前占据绝对的主导地位。而作为开关变换器核心之一的开关管通常会选用功率晶体管。功率晶体管大致可分为场效应晶体管、双极型晶体管以及绝缘栅极晶体管。在小功率电源转换器领域，双极型晶体管以良好的开关特性和低廉的价格等优势而被广泛使用。

    如下图1所示为一种传统的三极管驱动电路，若要使用传统的推挽驱动器用以驱动三极管，则需增加一些外围元器件以保证三极管正常开关动作。其中R1用于在三极管开通期间提供合适的基极电流以保证三极管工作在饱和区。同时，为了保证三极管能够迅速关闭，二极管D1（一般采用肖特基二极管）和电容C1用于快速抽取开通期间储存在三极管Q1基区的少数载流子。考虑到新增元器件带来的成本增加，三极管的成本优势将被削弱。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中驱动电路中成本高问题。

针对现有技术问题，本发明提供了了一种驱动电路，该电路包括：

电流供给装置，第一开关装置，第二开关装置和开关控制装置,电感，直流电源，电流检测单元；

所述的电流供给装置依次与第一开关装置、第二开关装置串联后接地 ；

所述的三极管基极连接于第一开关装置和第二开关装置之间，所述的直流电源通过电感为三极管集电极提供电流，三极管发射极接地；

所述的电流检测单元采集三极管集电极电流为开关控制装置和电流供给装置提供检测电压；

所述的开关控制装置接收检测电压和外界提供的控制电压通过控制第一开关装置导通和关断以及第二开关装置的导通和关断进而控制三极管的导通和关断；

所述的电流供给装置接收电流检测单元提供的检测电压并在第一开关装置导通时为三极管基极提供一在集电极电流增大时增大或集电极减小时减小的直流电流。

进一步地，本发明所述的开关控制装置关闭第二开关装置时将所述的三极管基极短路。

进一步地，本发明所述的开关控制装置包括电流判定模块和逻辑处理模块，所述的电流判定模块接收外界提供的第一控制电压和检测电压后输出控制信号经过逻辑处理后开通和关断第一开关装置，所述的电流判定模块接收外界提供的第二控制电压和检测电压后输出控制信号经过逻辑处理后开通和关断第二开关装置，所述第一开关装置和第二开关装置共同控制三极管的导通和关断。

进一步地，本发明所述的电流判定模块包括第一比较器和第二比较器；所述的逻辑处理模块包括一与触发器、一反相器、一与门；

所述的第一比较器的同向输入端连接检测电压，反向输入端连接第一控制电压，输出端连接触发器R端；

所述的第二比较器的同向输入端连接检测电压，反向输入端连接第二控制电压，输出端连接与门输入端；

所述的触发器S端连接一三极管开启信号，Q输出端连接第一开关装置和反相器输入端；

所述的反相器输出端连接与门一输入端；

所述的与门的输出端连接第二开关装置。

进一步地，本发明所述的电流供给装置包括一固定恒流模块和一自调整恒流模块，所述的固定恒流模块包括由第四mos管和第五mos管组成的第一电流镜、为电流镜提供电流的固定恒流源；所述的自调整恒流模块包括由第一mos管和第二mos管组成的第二电流镜，以及为第二电流镜提供可变电流的自调整恒流源；所述的自调整恒流源接收电流检测单元提供的检测电压通过第二电流镜输出反映检测电压变化的电流和固定恒流源接收一固定电压后通过第一电流镜输出的固定电流相加后在第一开关装置导通时为所述三极管基极提供电流。

进一步地，本发明所述的自调整恒流源包括第一放大器和第一电阻和第三mos管，所述第一放大器同向输入端连接电流检测单元提供的检测电压，同向输入端连接的检测电压通过反向输入端在第一电阻上产生一反映检测电压变化的电流，电流经过第三mos管传给第二电流镜。

进一步地，本发明所述的固定恒流源包括第二放大器和第二电阻和第六mos管，所述放大器同向输入端连接固定电压，同向输入端连接的固定电压通过反向输入端在第二电阻上产生一固定电流，电流经过第六mos管传给第一电流镜。

本发明还提供一种三极管的驱动方法，包括以下步骤：

在开启三极管时，为三极管基极提供一在三极管集电极电流增大时增大或集电极电流减小时减小的直流电流；

在预关断三极管时，停止为三极管基极供电；

在关断三极管时，将三极管基极短路。

进一步地，在开启三极管时，开关控制装置接收外界提供的控制电压和电流检测单元提供的检测电压信号输出控制信号开通第一开关装置，电流供给装置为三极管基极提供一在三极管集电极电流增大时增大或集电极电流减小时减小的直流电流将三极管导通，同时开关控制装置关断第二开关装置。 

在预关断三极管时，开关控制装置接收外界提供的控制电压和电流检测单元提供检测电压信号关断第一开关装置，电流供给装置停止给三极管供电，同时，开关控制装置关断第二开关装置；

在关闭三极管时，开关控制装置接收外界提供的控制电压和电流检测单元提供检测电压信号关断第一开关装置，电流供给装置停止给三极管供电，同时，开关控制装置打开第二开关装置将三极管基极短路。

本发明还提供一种开关电源，包括：整流模块，初级线圈，三极管，控制芯片，供电模块，反馈模块，电流检测单元，输出电路；所述整流模块对电流整流后为供电模块，反馈模块和初级线圈提供直流电流，所述供电模块为控制芯片供电，所述的输出电路提供输出电压，所述反馈模块为控制芯片提供反映输出电路中输出电压变化的反馈电压，所述三极管集电极连接初级线圈，发射极接地，所述电流检测单元采集三极管集电极电流为控制芯片提供检测电压，所述的控制芯片根据反馈模块提供的反馈电压和电流检测模块提供的检测电压控制三极管的导通与关断，所述控制芯片根据电流检测模块提供的检测电压在开通三极管时为其基极提供在集电极电流增大时增大或集电极电流减小时减小的电流。

进一步地，本发明所述的控制芯片包括偏置电路，恒压恒流电路，逻辑电路，驱动电路，所述偏置电路为控制芯片提供偏置电压，所述恒压恒流电路根据反馈电压和检测电压输出控制三极管的开关控制信号，所述逻辑电路对开关控制信号进行逻辑变换，所述的驱动电路对经过逻辑电路变换后的开关控制信号调整输出控制信号控制三极管的导通和关断，所述驱动电路根据电流检测模块提供的检测电压在开通三极管时为其基极提供在集电极电流增大时增大或集电极电流减小时减小的电流。

进一步地，本发明所述的驱动电路包括电流供给装置，第一开关装置，第二开关装置，开关控制装置和控制电压输出单元；

控制电压输出单元采集反馈模块提供的反馈电压为开关控制装置提供控制电压，开关控制装置根据控制电压和电流检测单元提供的检测电压控制三极管的导通或关断； 

所述的电流供给装置依次与第一开关装置、第二开关装置串联后接地 ；

所述的开关控制装置通过控制第一开关装置导通和关断以及第二开关装置导通和关断进而控制三极管的导通和关断；

所述的电流供给装置接收电流检测单元提供的检测电压并在第一开关装置导通时为三极管基极提供一在集电极电流增大时增大或集电极电流减小时减小的直流电流。

进一步地，本发明所述的开关控制装置关闭第二开关装置时将所述的三极管基极短路。

进一步地，本发明所述控制电压输出单元包括第三放大器、第三电阻和第四电阻，第三放大器同向输入端连接基准电压，反向输入端连接反馈电压，放大器输出端输出第二控制电压且放大器输出端依次通过第三电阻和第四电阻串联后接地，在第四电阻上产生第一控制电压。

进一步地，本发明所述的开关控制装置包括电流判定模块和逻辑处理模块，所述的电流判定模块接收控制电压输出单元提供的第一控制电压和电流检测单元提供的检测电压输出控制信号经过逻辑处理后控制第一开关装置的导通和关断，所述的电流判定模块接收控制电压输出单元提供的第二控制电压和检测电压后输出控制信号经过逻辑处理后开通和关断第二开关装置，所述第一开关装置和第二开关装置通过对三极管的导通和关断控制电感上电流的大小。

进一步地，本发明所述电流判定模块包括第一比较器和第二比较器，所述的逻辑处理模块包括一与触发器、一反相器和一与门；

所述的第一比较器的同向输入端连接检测电压，反向输入端连接第一控制电压，输出端连接与触发器R端；

所述的第二比较器的同向输入端连接检测电压，反向输入端连接第二控制电压，输出端连接与门输入端；

所述的与触发器S端连接一三极管开启信号，Q输出端连接第一开关装置和反相器输入端；

所述的反相器输出端连接与门一输入端；

所述的与门的输出端连接第二开关装置。

进一步地，本发明所述的电流供给装置包括一固定恒流模块和一自调整恒流模块，所述的固定恒流模块包括由第四mos管和第五mos管组成的第一电流镜、为电流镜提供电流的固定恒流源；所述的自调整恒流模块包括由第一mos管和第二mos管组成的第二电流镜，以及为第二电流镜提供可变电流的自调整恒流源；所述的自调整恒流源接收电流检测单元提供的检测电压通过第二电流镜输出反映检测电压变化的电流和固定恒流源接收一固定电压后通过第一电流镜输出的固定电流相加后在第一开关装置导通时为所述三极管基极提供电流。

进一步地，本发明所述的自调整电流源包括第一放大器和第一电阻和第三mos管，所述第一放大器同向输入端连接电流检测单元提供的检测电压，同向输入端连接的检测电压通过反向输入端在第一电阻上产生一反映检测电压变化的电流，电流经过第三mos管传给第二电流镜；所述的固定恒流源包括第二放大器和第二电阻和第六mos管，所述放大器同向输入端连接固定电压，正向端连接的固定电压通过反向输入端在第二电阻上产生一固定电流，电流经过第六mos管传给第一电流镜。

有益效果：本发明提供驱动电路包括：电流供给装置、第一开关装置，第二开关装置和开关控制装置,电感，直流电源，电流检测单元；所述的电流供给装置依次与第一开关装置、第二开关装置串联后接地 ；所述的三极管基极连接于第一开关装置和第二开关装置之间，所述的直流电源通过电感为三极管集电极提供电流，三极管发射极接地；所述的电流检测单元采集三极管集电极电流为开关控制装置和电流检测单元提供检测电压；所述的开关控制装置控制第一开关装置和第二开关装置的导通和关断；所述的电流供给装置在第一开关装置导通时为三极管基极提供一在集电极电流增大时增大或集电极减小时减小的直流电流，避免三极管进入深度饱和；通过本发明驱动电路不增加外围电路，减小成本，同时可以缩短了三级管的关断时间，降低了开关功耗。

附图说明

图1 现有技术三极管驱动电路图。

图2三极管开关过程中集电极电流变化波形图。

图3 本发明实施例三极管驱动电路图。

图4本发明实施例三极管驱动电路开关控制装置图。

图5 本发明实施例三极管驱动电路电流供给装置电路图。

图6本发明第二实施例开关电源模块图。

图7  本发明第二实施例开关电源三极管驱动电路外围电路图。

图8本发明第二实施例开关电源控制芯片内部模块图。

图9  本发明第二实施例开关电源三极管驱动电路图。

图10 本发明第二实施例开关电源控制电压输出单元图。

图11 本发明实施例三极管驱动电路效果描述辅助图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

    下面结合图阐明本发明创新点和原理：如下图2所示的为三极管开关过程中集电极的电流变化波形图。可以将三极管的开关过程分为上升过程（t1~t2），超量储存电荷消失过程（t3~t4），下降过程（t4~t5）。

    上升过程：t1~t2为三极管的上升时间，基极电流维持为                                               

，发射结正向偏压逐渐上升，势垒区逐渐变窄，一部分空穴要向势垒区充电；另外，发射区注入到基区的电子增多，电子的密度梯度增大，集电极电流也逐渐上升。随着集电极电流的增加，集电结反向电压逐渐减少，最终集电极电流达到饱和值，此时集电结偏压约为零偏，晶体管处于临界饱和状态。可是如果，而集电极电流仍维持不变，过量的基极电流会造成空穴在基区中的积累，储存在基区中的电子也要相应的积累，另外由过驱动的基极电流提供的空穴注入到集电区，并在集电区积累，晶体管进入饱和状态，集电结电压也由零偏转变为正偏，当这些超量储存的载流子复合所需的电流等于过驱动基极电流时，达到动态平衡。

    超量储存电荷消失过程：在t3时刻，加在基极回路上的正脉冲突然消失，此时基极电流

 (

为发射结电压，为基区电阻)，在此电流作用下，基区和集电区中空穴被抽走，在超量储存电荷被抽完之前，发射结和集电结仍处于正偏，集电极电流仍维持

不变，在超量储存电荷抽完后，集电结正偏下降为零，晶体管达到临界饱和态。随后晶体管脱离饱和而进入放大区，集电极电流开始下降，当t=t4时，

，而t3~t4则为储存时间。

下降过程：在t5时刻，集电极电流下降为，而t4~t5为下降时间。在下降时间中，集电结由接近零偏逐步变为反偏，发射结的正偏不断减小，均使势垒区变宽，直至晶体管恢复稳定状态。

由上述三极管的开关特性可以知道，避免让三极管进入深度饱和区，可以有效地减少超量储存电荷，即减小储存时间，快速关断三极管。

实施例一

图3为驱动电路图，从图中可以看出，从图中可以看出，驱动电路包括电流供给装置、开关控制装置、第一开关装置和第二开关装置，电感L、直流电源和电流检测单元；其中，电流供给装置依次与第一开关装置S1和第二开关装置S2串联后接地；电流供给装置通过第一开关装置S1连接三极管Q1的基极，三极管的发射极通过电流检测单元接地，这里的电流检测单元位置只是一中实施方式，电流检测单元位置可以变化，只要能检测三极管集电极电流就行，电流检测单元为开关控制装置和电流供给装置提供检测电压B，三极管集电极连接电感L，直流电源通过电感L为三级管集电极提供一变化电流；当第一开关装置S1导通时，电流供给装置采集电流检测单元提供的检测电压并为三极管Q1提供一在集电极电流增大时增大或集电极电流减小时减小的电流；三极管Q1的开通和关断是由第一开关装置S1和第二开关装置S2控制，开关控制装置接收第一控制电压C、第二控制电压A和电流检测单元提供检测电压B控制第一开关装置S1和第二开关装置S2的导通和关断，也就是开关控制装置通过第一开关装置和第二开关装置控制三极管的导通与断开, 第一控制电压和第二控制电压为外界提供，对于控制电压提供装置，本领域技术人员根据现有技术可以得来，这里不再描述，控制电压的大小根据电感上需要累积的电流大小而设定，开关控制装置接收第一控制电压、第二控制电压和检测电压后控制三极管的导通和关断时间确定电感上需要累积的电流。

图4为图3所示开关控制装置的详细电路图，从图中可以看出，第一开关装置为pmos管M7，第二开关装置为pmos管M8；开关控制装置包括逻辑处理模块和电流判定模块；电流判定模块包括第一比较器C1和第二比较器C2，比较器C1和C2的同向输入端都连接电流检测单元提供的检测电压，比较器C1的反向输入端连接第一控制电压，比较器C2的反向输入端连接第二控制电压；逻辑处理模块包括RS触发器、反相器1和与门2，RS触发器的R端接收第一比较器C1的输出信号，S端接收三级管开启信号，由于RS触发器的约束条件是R=1,S=1，所以当R端接收的信号为高电平时，S端接收信号要调整为低电平，RS触发器的Q输出端控制第一开关装置M7导通和关断，同时RS触发器的Q输出端连接反相器1，第二比较器的输出端连接与门的一输入端，反相器输出端的信号和第二比较器C2的输出信号经过与门后输出一信号控制第二开关装置M8的导通和关断。 

图5为电流供给装置，从图可以看出电流供给装置包括自调整恒流模块和固定恒流模块，自调整恒流模块包括自调整恒流源和第二电流镜，固定恒流模块包括固定恒流源和第一电流镜，其中第一nmos管M1和第二nmos管M2构成第二电流镜，自调整恒流源包括第一放大器EA1、第一电阻R1和第三nmos管M3，第一放大器的同向输入端连接电流检测单元提供的检测电压，放大器EA1的反向输入端通过第一电阻R1接地，放大器EA1的输出端连接第三nmos管M3的栅极，nmos管M3的源极通过第一电阻R1接地， nmos管M3的漏极连接第一nmos管M1的漏极；第四nmos管M4和第五nmos管M5构成第一电流镜，固定恒流源包括第二放大器器EA2、第二电阻R2和第六nmos管M6，其中放大器EA2的同向输入端连接一基准电压，这里的基准电压为一固定电压，它根据三极管的开启电压设定，反向输入端通过第二电阻R2接地，输出端连接第六nmos管M6的栅极，第六nmos管M6的源极通过R2接地，第六nmos管M6的漏极连接第一电流镜中第五nmos管M5的漏极。固定恒流源在第一电流镜上产生的固定电流和自调整恒流源接收检测电压在第二电流镜上产生的反映三极管集电极电流变化的电流相加后在第一开关装置导通时为三极管提供工作电流。

下面结合图3、图4和图5来阐述三极管的驱动的方法，第一开关装置和第二开关装置在驱动电路未工作时，处于断开状态；这时电流检测单元采集三极管集电极电流并为电流供给装置和开关控制装置提供检测电压，电流供给装置中自调整恒流源中的第一放大器EA1同向输入端连接检测电压，并通过反向输入端在第一电阻R1上产生一自调整电流，自调整电流经过第三nmos管传给由第一nmos管和第二nmos管组成的第二电流镜，同时固定恒流源中第二放大器EA2的同向输入端连接的基准电压通过反向输入端在第二电阻R2上产生一恒定电流，恒定电流通过第六nmos管传给由第五nmos管和第四nmos管组成的第一电流镜，固定恒流源产生固定电流和自调整恒流源产生的自调整电流相加后通过第一开关装置为三极管基极提供电流。

开启三极管时，开关控制装置中电流判定模块里的第一比较器C1同向输入端连接电流检测单元提供的检测电压低于第一比较器C1反向输入端连接的第一控制电压，比较器输出低电平到RS触发器R端，把S端置三极管开启电平（高电平），因此RS触发器的Q端输出高电平开通第一开关装置M7，电流供给装置为三极管基极提供在三极管集电极电流增大时增大或集电极电流减小时减小的直流电流；同时电流判定模块里的第二比较器C2同向输入端连接电流检测单元提供的检测电压低于第二比较器C2反向输入端连接的第二控制电压，比较器输出低电平到与门输入端，触发器的输出的高电平经过反相器后与第二比较器输出的低电平经过与门后输出低电平使第二开关装置关断。

在预关断三极管时，开关控制装置中电流判定模块里的第一比较器C1同向输入端连接电流检测单元提供的检测电压高于第一比较器C1反向输入端连接的第一控制电压，比较器输出高电平到RS触发器R端，把S端置低电平，因此RS触发器的输出低电平关断第一开关装置M7，电流供给装置停止向三极管基极提供电流；同时电流判定模块里的第二比较器C2同向输入端连接电流检测单元提供的检测电压低于第二比较器C2反向输入端连接的第二控制电压，比较器输出低电平到与门输入端，触发器的输出的高电平经过反相器后与第二比较器输出的低电平经过与门后输出低电平使第二开关装置保持关断，所以此时第一开关装置M7和第二开关装置M8都处于关断状态，这时三极管还是处于导通状态，但三极管中的各导电离子状态迅速回到三极管开通前的状态，缩短三极管关断时间。

在关断三极管时，开关控制装置中电流判定模块里的第一比较器C1同向输入端连接电流检测单元提供的检测电压高于第一比较器C1反向输入端连接的第一控制电压，比较器输出高电平到RS触发器R端，把S端置低电平，因此RS触发器的输出低电平关断第一开关装置M7，电流供给装置停止向三极管基极提供电流；同时电流判定模块里的第二比较器C2同向输入端连接电流检测单元提供的检测电压高于第二比较器C2反向输入端连接的第二控制电压，比较器输出高电平到与门输入端，触发器的输出的低电平经过反相器后与第二比较器输出的高电平经过与门后输出高电平开通第二开关装置，将三极管的基极短路，使三极管迅速放电，快速关闭。

本实施例三极管开关过程经过开通、预关断和关断三个状态，其中开通状态能避免三极管进入深度饱和，预关断状态使三极管迅速反向恢复，关断状态使三极管基极短路，三个过程的结合使三极管能迅速关断。

实施例二

      图6为开关电源模块图，从图中可以看出开关电源包括整流模块，供电模块，反馈模块，控制芯片，初级线圈L，输出电路，电流检测单元和三极管；整流模块对输入的交流电H进行整流后为供电模块、反馈模块和初级线圈L提供稳定直流电压或电流, 初级线圈L连接三极管集电极，输出电路为外部提供输出电压，反馈模块为控制芯片提供随输出电压增大而增大，减小而减小的反馈电压，供电模块为控制芯片供电，电流检测单元采集三极管集电极电流为控制芯片提供检测电压，开启三极管时，控制芯片采集电流检测单元提供的检测电压为三极管基极提供一在三极管集电极电流增大时增大或减小时减小的电流。

    图7为开关电源为本发明实施例开关电源外围电路，从图可以看出，开关电源包括，二极管D1、D2、D3和D4组成的整流模块、整流模块把交流电转换成直流电；为了提高更加稳定的直流电，增加了由电感L1、电容C1和电容C2构成的漏感吸收器；三极管；控制芯片；电阻R5、电阻R6和电容C4组成供电模块，供电模块为控制芯片供电；初级线圈L的4号端子连接供电模块，1号端子连接三极管集电极；次级线圈L2连接二极管D6、电容C5和电阻R10构成输出电路为外部充电；辅助线圈L3、电阻R7和电阻R8组成反馈模块，反馈模块为控制芯片提供反馈电压，反馈电压跟随输出电压，随输出电压增大而增大、减小而减小；三极管发射极通过由电阻R9构成电流检测单元接地，电阻R9上的电压为控制芯片需要的检测电压，检测电压也就是初级线圈上的电流在R9上产生的电压。

    图8为开关电源控制芯片内部模块图，从图中可以看出控制芯片包括偏置电路、恒压恒流电路、逻辑电路和驱动电路，偏置电路为控制芯片提供偏置电压，恒压恒流电路采集反馈模块提供的反馈电压和由电阻R9组成的电流检测单元提供的检测电压输出三极管的开关控制信号，逻辑电路对三极管的开关控制信号进行逻辑变换后输出控制信号给驱动电路，驱动电路根据逻辑电路处理后控制信号控制三极管的导通和关断，驱动电路根据电流检测单元提供的检测电压在三极管导通时为三极管基极提供一在集电极电流增大时增大或集电极电流减小时减小的电流。

图9为开关电源的驱动电路图，从图中可以看出，驱动电路包括电流供给装置、开关控制模块、第一开关装置和第二开关装置、电流检测单元，控制电压输出单元，控制电压输出单元接收反馈模块提供的反馈电压后为开关控制装置提供第一控制电压C和第二控制电压A；其中，电流供给装置依次与第一开关装置S1和第二开关装置S2串联后接地；电流供给装置通过第一开关装置S1连接三极管Q1的基极，三极管的发射极通过电流检测单元接地，三极管集电极连接初级线圈L；当第一开关装置S1导通时，电流供给装置接收电流检测单元提供的检测电压B为三极管Q1的基极提供一在集电极电流增大时增大或集电极电流减小时减小的直流电流，三极管集电极电流为交流电经过整流模块转换后在初级线圈L上产生的电流；三极管Q1的开通和关断是由第一开关装置S1和第二开关装置S2控制，开关控制装置接收控制电压输出单元提供的第一控制电压和电流检测单元提供的检测电压控制第一开关装置S1的导通和关断，开关控制装置接收控制电压输出单元提供的第二控制电压和电流检测单元提供的检测电压控制第二开关装置S2的导通和关断，第一开关装置和第二开关装置共同控制三极管的导通和关断。 

图10为控制电压输出单元，从图中可以看出，控制电压输出单元包括第三放大器EA3，第三电阻R3和第四电阻R4，第三放大器EA3的同向输入端连接一基准电压，反向输入端连接反馈电压，反馈电压为反馈模块提供的电压；反馈电压通过第三放大器输出端依次串联第三电阻R3和第四电阻R4后接地，电阻R4上产生的电压为第一控制电压，电阻R3和R4上电压之和为第二控制电压。

图4为驱动电路的开关控制装置的详细电路图，本实施例和实施例一的开关控制装置相同，都为图4所示，从图中可以看出，第一开关装置为pmos管M7，第二开关装置为pmos管M8；开关控制装置包括逻辑处理模块和电流判定模块，电流判定模块包括第一比较器C1和第二比较器C2，比较器C1和C2的同向输入端都连接电流检测单元提供的电压，检测电压就是电阻R9上产生的电压；比较器C1的反向输入端连接控制电压输出单元提供的第一控制电压，比较器C2的反向输入端连接控制电压输出单元提供的第二控制电压；逻辑处理模块包括RS触发器、反相器1和与门2，RS触发器的R端接收第一比较器C1的输出信号，S端置一三极管开启信号，由于RS触发器的约束条件是R=1,S=1，所以当R端接收的信号为高电平时，S端接收信号要调整为低电平，RS触发器的输出端控制第一开关装置M1导通和关断，同时RS触发器的输出端连接反相器1，第二比较器的输出端连接与门2的一输入端，反相器1输出端的信号和第二比较器C2的输出信号经过与门2后输出一信号控制第二开关装置M8的导通和关断。 

图5为电流供给装置，本实施例和实施例一的电流供给装置相同，都为图5所示，从图可以看出电流供给装置包括自调整恒流模块和固定恒流模块，自调整恒流模块包括自调整恒流源和第二电流镜，固定恒流模块包括固定恒流源和第一电流镜，其中第一nmos管M1和第二nmos管M2构成第二电流镜，自调整恒流源包括第一放大器EA1、第一电阻R1和第三nmos管M3，第一放大器的同向输入端连接电流检测单元提供的检测电压，放大器EA1的反向输入端通过第一电阻R1接地，放大器EA1的输出端连接第三nmos管M3的栅极，nmos管M3的源极通过第一电阻R1接地， nmos管M3的漏极连接第一nmos管M1的漏极；第四nmos管M4和第五nmos管M5构成第一电流镜，固定恒流源包括第二放大器器EA2、第二电阻R2和第六nmos管M6，其中放大器EA2的同向输入端连接一基准电压，该基准电压为一固定电压，该电压是为了让三极管在导通时迅速开启，反向输入端通过第二电阻R2接地，放大器输出端连接第六nmos管M6的栅极，第六nmos管M6的源极通过R2接地，第六pmos管M6的漏极连接第一电流镜中第五pmos管的漏极。固定恒流源在第一电流镜产生固定电流，自调整恒流源在第二电流镜上产生随三极管集电极变化的电流，第一电流镜的电流和第二电流镜上的电流相加后在第一开关装置导通时为管提供工作电流。

下面通过图11，我们可以直白地看出本发明实施例的所带来的好处，1：在开启三极管Q1期间，开关第一开关装置S1闭合同时第二开关装置S2关断，主要由固定恒流源提供电流I1和自调整恒流源提供的I2为三极管提供基极电流，以保证三极管在开通期间迅速进入饱和区。

2：在预关断三极管Q1期间，第一开关装置S1关断，第二开关装置S2关断，此时三极管基极电流为0，三极管基区及集电区的超量储存电荷进行消失，三极管中导电粒子迅速回到三极管开通前的状态，为三极管关断节约时间。

3：在关闭三极管Q1期间，第二开关装置S2导通同时第一开关装置S1关断，此时三极管基极与发射极之间接近短路（电阻R9通常取值很小），加快了三极管基极和集电极的超量储存电荷复合以减小三极管的关闭时间，用以降低三极管的关断损耗。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，例如开关装置可以变换成其他一些具有开启或关断功能的器件，还有开关控制装置里的一些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种三极管驱动电路，其特征在于，包括电流供给装置、第一开关装置，第二开关装置和开关控制装置,电感，直流电源，电流检测单元；

所述的电流供给装置依次与第一开关装置、第二开关装置串联后接地 ；

所述的三极管基极连接于第一开关装置和第二开关装置之间，所述的直流电源通过电感为三极管集电极提供电流，三极管发射极接地；

所述的电流检测单元采集三极管集电极电流为开关控制装置和电流供给装置提供检测电压；

所述的开关控制装置接收检测电压和外界提供的控制电压通过控制第一开关装置导通和关断以及第二开关装置的导通和关断进而控制三极管的导通和关断；

所述的电流供给装置接收电流检测单元提供的检测电压并在第一开关装置导通时为三极管基极提供一在集电极电流增大时增大或集电极减小时减小的直流电流。

2.根据权利要求1所述的三极管驱动电路，其特征在于，所述的开关控制装置关闭第二开关装置时将所述的三极管基极短路。

3.根据权利要求1所述的三极管驱动电路，其特征在于，所述的开关控制装置包括电流判定模块和逻辑处理模块，所述的电流判定模块接收外界提供的第一控制电压和检测电压后输出控制信号经过逻辑处理后开通和关断第一开关装置，所述的电流判定模块接收外界提供的第二控制电压和检测电压后输出控制信号经过逻辑处理后开通和关断第二开关装置，所述的第一开关装置和第二开关装置共同控制三极管导通和关断。

4.根据权利要求3所述的三极管驱动电路，其特征在于，所述电流判定模块包括第一比较器和第二比较器；所述的逻辑处理模块包括一与触发器、一反相器、一与门；

所述的第一比较器的同向输入端连接检测电压，反向输入端连接第一控制电压，输出端连接触发器R端；

所述的第二比较器的同向输入端连接检测电压，反向输入端连接第二控制电压，输出端连接与门输入端；

所述的触发器S端连接一三极管开启信号，Q输出端连接第一开关装置和反相器输入端；

所述的反相器输出端连接与门一输入端；

所述的与门的输出端连接第二开关装置。

5.根据权利要求1所述的三极管驱动电路，其特征在于，所述的电流供给装置包括一固定恒流模块和一自调整恒流模块，所述的固定恒流模块包括由第四mos管和第五mos管组成的第一电流镜、为电流镜提供电流的固定恒流源；所述的自调整恒流模块包括由第一mos管和第二mos管组成的第二电流镜，以及为第二电流镜提供可变电流的自调整恒流源；所述的自调整恒流源接收电流检测单元提供的检测电压通过第二电流镜输出反映检测电压变化的电流和固定恒流源接收一固定电压后通过第一电流镜输出的固定电流相加后在第一开关装置导通时为所述三极管基极提供电流。

6.根据权利要求5所述的三极管驱动电路，其特征在于，所述的自调整恒流源包括第一放大器和第一电阻和第三mos管，所述第一放大器同向输入端连接电流检测单元提供的检测电压，同向输入端连接的检测电压通过反向输入端在第一电阻上产生一反映检测电压变化的电流，电流经过第三mos管传给第二电流镜。

7.根据权利要求5所述的三极管驱动电路，其特征在于，所述的固定恒流源包括第二放大器和第二电阻和第六mos管，所述放大器同向输入端连接固定电压，同向输入端连接的固定电压通过反向输入端在第二电阻上产生一固定电流，电流经过第六mos管传给第一电流镜。

8.一种三极管的驱动方法，其特征在于，包括以下步骤： 

在开启三极管时，为三极管基极提供一在三极管集电极电流增大时增大或集电极电流减小时减小的直流电流；

在预关断三极管时，停止为三极管基极供电；

在关断三极管时，将三极管基极短路。

9.根据权利要求8所述的三极管驱动方法，其特征在于， 

在开启三极管时，开关控制装置接收外界提供的控制电压和电流检测单元提供的检测电压信号输出控制信号开通第一开关装置，电流供给装置采集电流检测单元提供的检测电压为三极管基极提供一在三极管集电极电流增大时增大或集电极电流减小时减小的直流电流将三极管导通，同时开关控制装置关断第二开关装置； 

在预关断三极管时，开关控制装置接收外界提供的控制电压和电流检测单元提供的检测电压信号关断第一开关装置，电流供给装置停止给三极管供电，同时，开关控制装置关断第二开关装置；

在关闭三极管时，开关控制装置接收外界提供的控制电压和电流检测单元提供检测电压信号关断第一开关装置，电流供给装置停止给三极管供电，同时，开关控制装置打开第二开关装置将三极管基极短路。

10.一种开关电源，其特征在于，包括，整流模块，初级线圈，三极管，控制芯片，供电模块，反馈模块，电流检测单元，输出电路，所述整流模块对电流整流后为供电模块、反馈模块和初级线圈提供直流电流；所述供电模块为控制芯片供电，所述的输出电路提供输出电压，所述反馈模块为控制芯片提供反映输出电路中输出电压变化的反馈电压，所述三极管集电极连接初级线圈，发射极接地，所述电流检测单元采集三极管集电极电流为控制芯片提供检测电压，所述的控制芯片根据反馈模块提供的反馈电压和电流检测模块提供的检测电压控制三极管的导通与关断，所述控制芯片根据电流检测模块提供的检测电压在开通三极管时为其基极提供在集电极电流增大时增大或集电极电流减小时减小的电流。

11.根据权利要求10所述的开关电源，所述的控制芯片包括偏置电路，恒压恒流电路，逻辑电路，驱动电路，所述偏置电路为控制芯片提供偏置电压，所述恒压恒流电路根据反馈电压和检测电压输出控制三极管的开关控制信号，所述逻辑电路对开关控制信号进行逻辑变换，所述的驱动电路对经过逻辑电路变换后的开关控制信号调整输出控制信号控制三极管的导通和关断，所述驱动电路根据电流检测模块提供的检测电压在开通三极管时为其基极提供在集电极电流增大时增大或集电极电流减小时减小的电流。

12.根据权利要求11所述的开关电源，所述的驱动电路包括电流供给装置，第一开关装置，第二开关装置，开关控制装置和控制电压输出单元；

控制电压输出单元采集反馈模块提供的反馈电压为开关控制装置提供控制电压，开关控制装置根据控制电压和电流检测单元提供的检测电压控制三极管的导通或关断； 

所述的电流供给装置依次与第一开关装置、第二开关装置串联后接地 ；

所述的开关控制装置通过控制第一开关装置导通和关断以及第二开关装置导通和关断进而控制三极管的导通和关断；

所述的电流供给装置接收电流检测单元提供的检测电压并在第一开关装置导通时为三极管基极提供一在集电极电流增大时增大或集电极电流减小时减小的直流电流。

13.根据权利要求12所述的开关电源，其特征在于，所述的开关控制装置关闭第二开关装置时将所述的三极管基极短路。

14.根据权利要求12所述的开关电源，其特征在于，所述控制电压输出单元包括第三放大器、第三电阻和第四电阻，第三放大器同向输入端连接基准电压，反向输入端连接反馈电压，放大器输出端输出第二控制电压且放大器输出端依次通过第三电阻和第四电阻串联后接地，在第四电阻上产生第一控制电压。

15.根据权利要求12所述的开关电源，其特征在于，所述的开关控制装置包括电流判定模块和逻辑处理模块，所述的电流判定模块接收控制电压输出单元提供的第一控制电压和电流检测单元提供的检测电压输出控制信号经过逻辑处理后控制第一开关装置的导通和关断，所述的电流判定模块接收控制电压输出单元提供的第二控制电压和检测电压后输出控制信号经过逻辑处理后开通和关断第二开关装置，所述第一开关装置和第二开关装置通过对三极管的导通和关断控制电感上电流的大小。

16.根据权利要求15所述的开关电源，其特征在于，所述电流判定模块包括第一比较器和第二比较器，所述的逻辑处理模块包括一与触发器、一反相器和一与门；

所述的第一比较器的同向输入端连接检测电压，反向输入端连接第一控制电压，输出端连接与触发器R端；

所述的第二比较器的同向输入端连接检测电压，反向输入端连接第二控制电压，输出端连接与门输入端；

所述的与触发器S端连接一三极管开启信号，Q输出端连接第一开关装置和反相器输入端；

所述的反相器输出端连接与门一输入端；

所述的与门的输出端连接第二开关装置。

17.根据权利要求12所述的开关电源，其特征在于，所述的电流供给装置包括一固定恒流模块和一自调整恒流模块，所述的固定恒流模块包括由第四mos管和第五mos管组成的第一电流镜、为电流镜提供电流的固定恒流源；所述的自调整恒流模块包括由第一mos管和第二mos管组成的第二电流镜，以及为第二电流镜提供可变电流的自调整恒流源；所述的自调整恒流源接收电流检测单元提供的检测电压通过第二电流镜输出反映检测电压变化的电流和固定恒流源接收一固定电压后通过第一电流镜输出的固定电流相加后在第一开关装置导通时为所述三极管基极提供电流。

18.根据权利要求17所述的开关电源，其特征在于，所述的自调整电流源包括第一放大器和第一电阻和第三mos管，所述第一放大器同向输入端连接电流检测单元提供的检测电压，同向输入端连接的检测电压通过反向输入端在第一电阻上产生一反映检测电压变化的电流，电流经过第三mos管传给第二电流镜。

19.根据权利要求17所述的开关电源，其特征在于，所述的固定恒流源包括第二放大器和第二电阻和第六mos管，所述放大器同向输入端连接固定电压，正向端连接的固定电压通过反向输入端在第二电阻上产生一固定电流，电流经过第六mos管传给第一电流镜。

Images