CN104936347A - 基于自举电路的复合保护型逻辑放大式栅极驱动系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于自举电路的复合保护型逻辑放大式栅极驱动系统，主要由驱动芯片M，与驱动芯片M相连接的驱动电路，与驱动芯片M相连接的自举电路，以及在驱动芯片M上设置的复合型保护电路组成。本发明能够在输入电流或者电路的运行温度过高时能够迅速的切断电路的供电，避免电路受到电流的冲击或长期在高温下运行造成的损坏，大大提高了电路的使用寿命，且其启动时间仅为传统栅极驱动电路启动时间的1/4，其启动时间极短。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED驱动电路，具体是指基于自举电路的复合保护型逻辑放大式栅极驱动系统。
背景技术
目前，由于LED灯具有能耗低、使用寿命长以及安全环保等特点，其已经成为了人们生活照明的主流产品之一。由于LED灯不同于传统的白炽灯，因此其需要由专用的驱动电路来进行驱动。然而，当前人们广泛使用的栅极驱动电路由于其设计结构的不合理性，导致了目前栅极驱动电路存在能耗较高、电流噪音较大以及启动时间较长等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服目前栅极驱动电路存在的能耗较高、电流噪音较大以及启动时间较长的缺陷，提供一种结构设计合理，能有效降低能耗和电流噪音，明显缩短启动时间的基于自举电路的复合保护型逻辑放大式栅极驱动系统。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
基于自举电路的复合保护型逻辑放大式栅极驱动系统，主要由驱动芯片M，与驱动芯片M相连接的驱动电路，以及与驱动芯片M相连接的自举电路组成；所述自举电路由场效应管MOS，一端与场效应管MOS的源极相连接、另一端接地的电阻R5，正极与场效应管MOS的源极相连接、负极与驱动芯片M的INP管脚相连接的极性电容C6，负极与场效应管MOS的栅极相连接、正极经电阻R1后与场效应管MOS的漏极相连接的极性电容C1，与极性电容C1相并联的电阻R2，正极与极性电容C1的正极相连接、负极与场效应管MOS的源极相连接的极性电容C5，以及一端与极性电容C5的正极相连接、另一端接地的电阻R4组成；所述场效应管MOS的漏极还与驱动芯片M的VCC管脚相连接，在场效应管MOS的源极与驱动芯片M的TD管脚之间还串接有逻辑保护放大电路，在驱动芯片M上还设置有复合型保护电路10。
所述的逻辑保护放大电路主要由功率放大器P1，功率放大器P2，与非门IC1，与非门IC2，负极与功率放大器P1的正极输入端相连接、正极经电阻R9后与与非门IC2的负极输入端相连接的极性电容C7，一端与与非门IC1的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P1的正极输入端相连接的电阻R6，串接在功率放大器P1的负极输入端与输出端之间的电阻R7，一端与与非门IC1的输出端相连接、另一端与功率放大器P2的负极输入端相连接的电阻R8，串接在功率放大器P2的正极输入端与输出端之间的极性电容C8，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极顺次经稳压二极管D2和电阻R10后与功率放大器P1的输出端相连接的电容C9，P极与功率放大器P2的输出端相连接、N极顺次经电阻R12和电阻R11后与稳压二极管D2和电阻R10的连接点相连接的二极管D3，以及N极与电容C9的负极相连接、P极与二极管D3和电阻R12的连接点相连接的稳压二极管D4组成；所述与非门IC1的正极输入端与功率放大器P1的负极输入端相连接；功率放大器P2的输出端与非门IC2的正极输入端相连接，其正极输入端则与功率放大器P1的输出端相连接；所述极性电容C7的正极与场效应管MOS的源极相连接，而电阻R12与电阻R11的连接点则与驱动芯片M的TD管脚相连接。
所述复合型保护电路由输入线路，时基集成电路Q101，三极管VT101，三极管VT102，三极管VT103，三极管VT104，三极管VT105，一端与三极管VT101的发射极相连接、另一端与三极管VT103的集电极相连接的电阻R101，一端与三极管VT101的基极相连接、另一端与三极管VT104的发射极相连接、滑动端与三极管VT103的基极相连接的滑动变阻器RP101，N极与三极管VT101的集电极相连接、P极与三极管VT102的基极相连接的二极管D101，与二极管D101并联的继电器K101，一端与二极管D101的P极相连接、另一端与三极管VT105的基极相连接的电阻R103，P极经电阻R102后与三极管VT101的集电极相连接、N极与时基集成电路Q101的Discharge管脚相连接的二极管D103，一端与二极管D103的N极相连接、另一端与三极管VT105的集电极相连接的电阻R104，P极与二极管D103的N极相连接、N极与时基集成电路Q101的GND管脚相连接的二极管D102，一端与二极管D103的P极相连接、另一端与二极管D102的N极相连接、滑动端与时基集成电路Q101的Control voltage管脚相连接的滑动变阻器RP102，P极接地、N极与二极管D103的P极相连接的二极管D104，负极接地、正极同时与时基集成电路Q101的Trigger管脚和Thresshold管脚相连接的电容C101，与电容C101并联的热敏电阻RT101，以及一端与二极管D104的N极相连接、另一端经电阻R105后与电容C101的正极相连接的滑动变阻器RP103组成；其中，三极管VT101的集电极与输入电路相连接，三极管VT101的基极同时与三极管VT102的发射极和三极管VT103的发射极相连接，三极管VT101的集电极还与三极管VT102的集电极相连接，三极管VT101的发射极还与三极管VT104的集电极相连接，三极管VT104的发射极接地，三极管VT104的基极与三极管VT105的集电极相连接，三极管VT105的发射极接地，时基集成电路Q101的GND管脚接地，二极管D104的N极同时与时基集成电路Q101的Vcc管脚和Reset管脚相连接，所述继电器K101的常闭触电开关S101设置在输入线路上。
所述驱动电路由变压器T，串接于驱动芯片M的VCC管脚与BOOST管脚之间的二极管D1，串接于驱动芯片M的BOOST管脚与TG管脚之间的电容C2，串接于驱动芯片M的TG管脚与TS管脚之间的电阻R3，以及基极与驱动芯片M的TG管脚相连接、集电极顺次经电容C3和电容C4后接地、而发射极接地的晶体管Q1组成；所述变压器T的原边线圈的同名端与电容C3和电容C4的连接点相连接，其非同名端则与晶体管Q1的发射极相连接后接地；同时，晶体管Q1的发射极还与驱动芯片M的TS管脚相连接，所述变压器T的副边线圈上设有抽头Y1和抽头Y2。
为确保使用效果，所述驱动芯片M优先采用LTC4440A集成芯片来实现。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明整体结构非常简单，其制作和使用非常方便。
(2)本发明的启动时间仅为传统栅极驱动电路启动时间的1/4，其启动时间极短。
(3)本发明采用自举电路来为驱动芯片提供控制信号，因此具有很高的输入阻抗，能确保整个电路的性能稳定。
(4)本发明采用复合型保护电路，能够在输入电流或者电路的运行温度过高时能够迅速的切断电路的供电，避免电路受到电流的冲击或长期在高温下运行造成的损坏，大大提高了电路的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的逻辑保护放大电路结构示意图。
图3为本发明的复合型保护电路的电路图。
附图标记说明：
10、复合型保护电路；20、逻辑保护放大电路。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本发明主要由驱动芯片M，与驱动芯片M相连接的驱动电路，与驱动芯片M相连接的自举电路，串接在驱动芯片M与自举电路之间的逻辑保护放大电路20，以及在驱动芯片M上设置的复合型保护电路10组成。
所述自举电路由场效应管MOS、极性电容C1、极性电容C5、极性电容C6、电阻R1、电阻R2、电阻R4和电阻R5组成。连接时，电阻R5的一端与场效应管MOS的源极相连接，其另一端接地；极性电容C6的正极与场效应管MOS的源极相连接，其负极与驱动芯片M的INP管脚相连接；极性电容C1的负极与场效应管MOS的栅极相连接，其正极经电阻R1后与场效应管MOS的漏极相连接，而电阻R2则与极性电容C1相并联。
所述极性电容C5的正极与极性电容C1的正极相连接，其负极与场效应管MOS的源极相连接。而电阻R4的一端与极性电容C5的正极相连接，其另一端接地。
为确保场效应管MOS和驱动芯片M的正常工作，因此该场效应管MOS的漏极还与驱动芯片M的VCC管脚相连接，且该驱动芯片M的VCC管脚需要外接+12V的电源。
为确保使用效果，该驱动芯片M优先采用凌力尔特公司生产的高频率N沟道MOSFET栅极驱动芯片，即LTC4440A集成芯片来实现。该驱动芯片M的特点是能以高达80V的输入电压工作，且能在高达100V瞬态时可连续工作。
如图3所示，所述复合型保护电路10由输入线路，时基集成电路Q101，三极管VT101，三极管VT102，三极管VT103，三极管VT104，三极管VT105，电阻R101，电阻R102，电阻R103，电阻R104，电阻R105，继电器K101，二极管D101，二极管D102，二极管D103，二极管D104，电容C101；
连接时，电阻R101的一端与三极管VT101的发射极相连接、另一端与三极管VT103的集电极相连接，滑动变阻器RP101的一端与三极管VT101的基极相连接、另一端与三极管VT104的发射极相连接、滑动端与三极管VT103的基极相连接，二极管D101的N极与三极管VT101的集电极相连接、P极与三极管VT102的基极相连接，继电器K101与二极管D101并联，电阻R103的一端与二极管D101的P极相连接、另一端与三极管VT105的基极相连接，二极管D103的P极经电阻R102后与三极管VT101的集电极相连接、N极与时基集成电路Q101的Discharge管脚相连接，电阻R104的一端与二极管D103的N极相连接、另一端与三极管VT105的集电极相连接，二极管D102的P极与二极管D103的N极相连接、N极与时基集成电路Q101的GND管脚相连接，滑动变阻器RP102的一端与二极管D103的P极相连接、另一端与二极管D102的N极相连接、滑动端与时基集成电路Q101的Control voltage管脚相连接，二极管D104的P极接地、N极与二极管D103的P极相连接，电容C101的负极接地、正极同时与时基集成电路Q101的Trigger管脚和Thresshold管脚相连接，热敏电阻RT101与电容C101并联，滑动变阻器RP103的一端与二极管D104的N极相连接、另一端经电阻R105后与电容C101的正极相连接；其中，三极管VT101的集电极与输入线路相连接，三极管VT101的基极同时与三极管VT102的发射极和三极管VT103的发射极相连接，三极管VT101的集电极还与三极管VT102的集电极相连接，三极管VT101的发射极还与三极管VT104的集电极相连接，三极管VT104的发射极接地，三极管VT104的基极与三极管VT105的集电极相连接，三极管VT105的发射极接地，时基集成电路Q101的GND管脚接地，二极管D104的N极同时与时基集成电路Q101的Vcc管脚和Reset管脚相连接，所述继电器K101的常闭触电开关S101设置在输入线路上。当输入的电流或者电路的整体运行温度超过预设值时，继电器K101得电使得常闭触点开关S101断开，从而完成了整个电路的断电。
所述的驱动电路则由变压器T、二极管D1、电容C2、电阻R3、电容C3、电容C4及晶体管Q1组成。连接时，二极管D1的P极与驱动芯片M的VCC管脚相连接，其N极则与驱动芯片M的BOOST管脚相连接。电容C2的正极与驱动芯片M的BOOST管脚相连接，其负极则与驱动芯片M的TG管脚相连接。为确保驱动芯片M的正常运行，其VCC端需要外接+12V的电压。
电阻R3为分压电阻，其串接于驱动芯片M的TG管脚与TS管脚之间。而晶体管Q1的基极则与驱动芯片M的TG管脚相连接，其集电极顺次经电容C3和电容C4后接地，其发射极接地。同时，该晶体管Q1的集电极还需要外接+6V的直流电压，以确保晶体管Q1拥有足够的偏置电压来驱动其自身导通。
为确保使用效果，所述电容C2、电容C3和电容C4均采用贴片电容来实现。所述变压器T用于将外部的+6V直流电压进行变压处理后输出给外部的场效应管。
该变压器T的原边线圈的同名端与电容C3和电容C4的连接点相连接，其非同名端则与晶体管Q1的发射极相连接后接地。同时，晶体管Q1的发射极还与驱动芯片M的TS管脚相连接，所述变压器T的副边线圈上设有抽头Y1和抽头Y2。
变压器T的副边线圈的同名端、抽头Y1、抽头Y2和副边线圈的非同名端一起作为本发明的输出端。根据实际的情况，用户可以只选用这四个输出端的任意一个或几个端口使用即可。
所述的逻辑保护放大电路的结构如图2所示，其由功率放大器P1，功率放大器P2，与非门IC1，与非门IC2，负极与功率放大器P1的正极输入端相连接、正极经电阻R9后与与非门IC2的负极输入端相连接的极性电容C7，一端与与非门IC1的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P1的正极输入端相连接的电阻R6，串接在功率放大器P1的负极输入端与输出端之间的电阻R7，一端与与非门IC1的输出端相连接、另一端与功率放大器P2的负极输入端相连接的电阻R8，串接在功率放大器P2的正极输入端与输出端之间的极性电容C8，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极顺次经稳压二极管D2和电阻R10后与功率放大器P1的输出端相连接的电容C9，P极与功率放大器P2的输出端相连接、N极顺次经电阻R12和电阻R11后与稳压二极管D2和电阻R10的连接点相连接的二极管D3，以及N极与电容C9的负极相连接、P极与二极管D3和电阻R12的连接点相连接的稳压二极管D4组成。
同时，所述与非门IC1的正极输入端与功率放大器P1的负极输入端相连接；功率放大器P2的输出端与非门IC2的正极输入端相连接，其正极输入端则与功率放大器P1的输出端相连接；所述极性电容C7的正极与场效应管MOS的源极相连接，而电阻R12与电阻R11的连接点则与驱动芯片M的TD管脚相连接。
如上所述，便可以很好的实现本发明。
Claims (3)
1.基于自举电路的复合保护型逻辑放大式栅极驱动系统，主要由驱动芯片M，与驱动芯片M相连接的驱动电路，以及与驱动芯片M相连接的自举电路组成；所述自举电路由场效应管MOS，一端与场效应管MOS的源极相连接、另一端接地的电阻R5，正极与场效应管MOS的源极相连接、负极与驱动芯片M的INP管脚相连接的极性电容C6，负极与场效应管MOS的栅极相连接、正极经电阻R1后与场效应管MOS的漏极相连接的极性电容C1，与极性电容C1相并联的电阻R2，正极与极性电容C1的正极相连接、负极与场效应管MOS的源极相连接的极性电容C5，以及一端与极性电容C5的正极相连接、另一端接地的电阻R4组成；所述场效应管MOS的漏极还与驱动芯片M的VCC管脚相连接，其特征在于，在场效应管MOS的源极与驱动芯片M的TD管脚之间还串接有逻辑保护放大电路(20)，在驱动芯片M上还设置有复合型保护电路(10)；所述的逻辑保护放大电路(20)主要由功率放大器P1，功率放大器P2，与非门IC1，与非门IC2，负极与功率放大器P1的正极输入端相连接、正极经电阻R9后与与非门IC2的负极输入端相连接的极性电容C7，一端与与非门IC1的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P1的正极输入端相连接的电阻R6，串接在功率放大器P1的负极输入端与输出端之间的电阻R7，一端与与非门IC1的输出端相连接、另一端与功率放大器P2的负极输入端相连接的电阻R8，串接在功率放大器P2的正极输入端与输出端之间的极性电容C8，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极顺次经稳压二极管D2和电阻R10后与功率放大器P1的输出端相连接的电容C9，P极与功率放大器P2的输出端相连接、N极顺次经电阻R12和电阻R11后与稳压二极管D2和电阻R10的连接点相连接的二极管D3，以及N极与电容C9的负极相连接、P极与二极管D3和电阻R12的连接点相连接的稳压二极管D4组成；所述与非门IC1的正极输入端与功率放大器P1的负极输入端相连接；功率放大器P2的输出端与非门IC2的正极输入端相连接，其正极输入端则与功率放大器P1的输出端相连接；所述极性电容C7的正极与场效应管MOS的源极相连接，而电阻R12与电阻R11的连接点则与驱动芯片M的TD管脚相连接；
所述复合型保护电路(10)由输入线路，时基集成电路Q101，三极管VT101，三极管VT102，三极管VT103，三极管VT104，三极管VT105，一端与三极管VT101的发射极相连接、另一端与三极管VT103的集电极相连接的电阻R101，一端与三极管VT101的基极相连接、另一端与三极管VT104的发射极相连接、滑动端与三极管VT103的基极相连接的滑动变阻器RP101，N极与三极管VT101的集电极相连接、P极与三极管VT102的基极相连接的二极管D101，与二极管D101并联的继电器K101，一端与二极管D101的P极相连接、另一端与三极管VT105的基极相连接的电阻R103，P极经电阻R102后与三极管VT101的集电极相连接、N极与时基集成电路Q101的Discharge管脚相连接的二极管D103，一端与二极管D103的N极相连接、另一端与三极管VT105的集电极相连接的电阻R104，P极与二极管D103的N极相连接、N极与时基集成电路Q101的GND管脚相连接的二极管D102，一端与二极管D103的P极相连接、另一端与二极管D102的N极相连接、滑动端与时基集成电路Q101的Controlvoltage管脚相连接的滑动变阻器RP102，P极接地、N极与二极管D103的P极相连接的二极管D104，负极接地、正极同时与时基集成电路Q101的Trigger管脚和Thresshold管脚相连接的电容C101，与电容C101并联的热敏电阻RT101，以及一端与二极管D104的N极相连接、另一端经电阻R105后与电容C101的正极相连接的滑动变阻器RP103组成；其中，三极管VT101的集电极与输入电路相连接，三极管VT101的基极同时与三极管VT102的发射极和三极管VT103的发射极相连接，三极管VT101的集电极还与三极管VT102的集电极相连接，三极管VT101的发射极还与三极管VT104的集电极相连接，三极管VT104的发射极接地，三极管VT104的基极与三极管VT105的集电极相连接，三极管VT105的发射极接地，时基集成电路Q101的GND管脚接地，二极管D104的N极同时与时基集成电路Q101的Vcc管脚和Reset管脚相连接，所述继电器K101的常闭触电开关S101设置在输入线路上。
2.根据权利要求1所述的基于自举电路的复合保护型逻辑放大式栅极驱动系统，其特征在于，所述驱动电路由变压器T，串接于驱动芯片M的VCC管脚与BOOST管脚之间的二极管D1，串接于驱动芯片M的BOOST管脚与TG管脚之间的电容C2，串接于驱动芯片M的TG管脚与TS管脚之间的电阻R3，以及基极与驱动芯片M的TG管脚相连接、集电极顺次经电容C3和电容C4后接地、而发射极接地的晶体管Q1组成；所述变压器T的原边线圈的同名端与电容C3和电容C4的连接点相连接，其非同名端则与晶体管Q1的发射极相连接后接地；同时，晶体管Q1的发射极还与驱动芯片M的TS管脚相连接，所述变压器T的副边线圈上设有抽头Y1和抽头Y2。
3.根据权利要求2所述的基于自举电路的复合保护型逻辑放大式栅极驱动系统，其特征在于，所述驱动芯片M为LTC4440A集成芯片。
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2015
- 2015-06-10 CN CN201510316998.0A patent/CN104936347A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105353688A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-02-24 | 成都聚汇才科技有限公司 | 一种基于抗干扰模拟时基电路的智能电表应变控制系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104470105A (zh) | 2015-03-25 |
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Legal Events
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
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