CN106100433A - 一种适用于多种调制模式的脉冲供电电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于多种调制模式的脉冲供电电路，其包括金氧半场效晶体管Q1，用于控制电路传输的通断；动态驱动电路，用于接收脉冲信号，并导通金氧半场效晶体管Q1；栅极电荷泄放电路，用于快速泄放金氧半场效晶体管Q1的栅极电荷；金氧半场效晶体管Q1的栅极分别与动态驱动电路的一端和栅极电荷泄放电路的一端连接；金氧半场效晶体管Q1的漏极分别与栅极电荷泄放电路的另一端、直流电压输入端和电容Cin连接，所述电容Cin接地；金氧半场效晶体管Q1的源极与脉冲电压输出端和用于减小高频信号阻抗、提高响应速度的输出电路连接。该适用于多种调制模式的脉冲供电电路响应速度快，功耗低，能满足高输入电压、高调制频率下的脉冲供电。

Description

一种适用于多种调制模式的脉冲供电电路

技术领域

本发明涉及一种供电电路，具体涉及一种适用于多种调制模式的脉冲供电电路。

背景技术

目前，达到输出产生调制脉冲电压的目的，存在以下两种电路方式：

1、采用驱动控制芯片驱动N沟道的功率开关管对输入电压进行调制；然而在驱动功率开关管时，需将驱动电压加在功率开关管的源漏级进行驱动，此时，功率开关管的源极处于输出脉冲电压端，但是，一般的驱动芯片只能对地产生驱动信号，芯片直接驱动功率开关管困难，同时存在使用驱动控制芯片成本较高的问题。

2、使用P沟道的功率开关管作为功率开关管，使用稳压管D1、分压电阻R1、R2和N沟道的小信号功率开关管来对P沟道的功率开关管进行开关控制；然而，其又存在使用范围有限，只能应用于输入电压和调制频率较低的应用场合的问题。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的适用于多种调制模式的脉冲供电电路响应速度快，功耗低，能满足高输入电压、高调制频率下的脉冲供电。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：提供一种适用于多种调制模式的脉冲供电电路，其包括金氧半场效晶体管Q1，用于控制电路传输的通断；动态驱动电路，用于接收脉冲信号，并导通金氧半场效晶体管Q1；栅极电荷泄放电路，用于快速泄放金氧半场效晶体管Q1的栅极电荷；金氧半场效晶体管Q1的栅极分别与动态驱动电路的一端和栅极电荷泄放电路的一端连接；金氧半场效晶体管Q1的漏极分别与栅极电荷泄放电路的另一端、直流电压输入端和电容Cin连接，电容Cin接地；金氧半场效晶体管Q1的源极与脉冲电压输出端和用于减小高频信号阻抗、提高响应速度的输出电路连接，动态驱动电路和输出电路接地。

进一步地，输出电路包括并联的电容Cout和电阻Rload。

进一步地，动态驱动电路包括寄生电容Cgs，辅助开关管Q2、电阻R1、电阻R6、电阻R7、电容C1、二极管D1和二极管D2；辅助开关管Q2的栅极与脉冲信号输入端连接，辅助开关管Q2的源级接地，辅助开关管Q2的漏极与电阻R7的一端、电阻R6的一端和电容C1的一端连接；金氧半场效晶体管Q1的栅极与寄生电容Cgs的一端、二极管D1的正极、二极管D2的正极和电阻R6的另一端连接；二极管D1的负极与电阻R1的一端、电阻R7的另一端和电容C1的另一端连接，电阻R1的另一端与所述二极管D2的负极和寄生电容Cgs的另一端连接。

进一步地，栅极电荷泄放电路包括三极管Q3、电阻R2和用于加速寄生电容Cgs放电速度的正反馈回路；三极管Q3的基极与电阻R2的一端连接，三极管Q3的集电极与电阻R1的另一端连接，三极管Q3的发射极与金氧半场效晶体管Q1的栅极、二极管D1的正极和电阻R6的另一端连接；二极管D1的负极与电阻R2的另一端连接，正反馈回路与二极管D1并联。

进一步地，正反馈回路包括三极管Q4、电阻R3、电容C2、电阻R5、三极管Q5和电阻R4；三极管Q4的基极与电阻R3的一端连接，三极管Q4的集电极与电容C2的一端、电阻R5的一端、C1的一端、三极管Q5的发射极和电阻R6的一端连接；三极管Q4的发射极与二极管D1的负极连接，三极管Q5的基极与电容C2的另一端和电阻R5的另一端连接，三极管Q5的集电极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端和电阻R3的另一端均与所述二极管D1的正极连接。

进一步地，金氧半场效晶体管Q1为p型金氧半场效晶体管。

进一步地，辅助开关管Q2为N沟道开关管。

进一步地，三极管Q3和三极管Q5均为NPN型三极管，三极管Q4为PNP型三极管。

本发明的有益效果为：该适用于多种调制模式的脉冲供电电路通过动态驱动电路和栅极电荷泄放电路，快速地响应脉冲信号来开关金氧半场效晶体管Q1，实现多种调制模式下的脉冲供电，其响应速度快，功耗低，且可满足高输入电压、高调制频率下的脉冲供电；该电路体积紧凑，损耗低，并采用全分离器件设计，成本具有明显优势；同时，该适用于多种调制模式的脉冲供电电路能将直流电压斩波成高频率脉冲电压输出，根据后级用电设备的需求，在其不需要供电时将输出电压关断，从而降低后级用电设备的静态功耗，节能减排，具有重要的实践意义。

附图说明

图1为适用于多种调制模式的脉冲供电电路的原理框图。

图2为适用于多种调制模式的脉冲供电电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一种实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

为简单起见，以下内容中省略了该技术领域技术人员所公知的技术常识。

如图1所示，该适用于多种调制模式的脉冲供电电路包括金氧半场效晶体管Q1，用于控制电路传输的通断；动态驱动电路，用于接收脉冲信号，并导通金氧半场效晶体管Q1；栅极电荷泄放电路，用于快速泄放金氧半场效晶体管Q1的栅极电荷；其中，金氧半场效晶体管Q1为P型金氧半场效晶体管。

金氧半场效晶体管Q1的栅极分别与动态驱动电路的一端和栅极电荷泄放电路的一端连接；金氧半场效晶体管Q1的漏极分别与栅极电荷泄放电路的另一端、直流电压输入端和电容Cin连接，电容Cin接地；金氧半场效晶体管Q1的源极与脉冲电压输出端和输出电路连接，其中，输出电路主要用于减小高频信号阻抗、提高响应速度，动态驱动电路和输出电路接地。

如图1所示，在具体实施中，输出电路包括并联的电容Cout和电阻Rload，动态驱动电路用于接收脉冲信号，在接收到的脉冲信号为高电平时，动态驱动电路快速地将金氧半场效晶体管Q1的栅极电位（图1所示中的A点）拉低，当金氧半场效晶体管Q1的栅极和源极之间电压达到其开通阈值电压后，金氧半场效晶体管Q1打开，输入直流电压并输出脉冲电压，此时脉冲供电电路输出高电平信号。

当接受到的脉冲信号为低电平时，动态驱动电路停止工作，此时，栅极电荷泄放电路启动，将金氧半场效晶体管Q1的栅极电荷快速泄放，在栅极电荷得到快速泄放后，金氧半场效晶体管Q1的栅极和源极之间电压低于其开通阈值电压，金氧半场效晶体管Q1关闭，该供电电路输入端能量不能传递到输出端，输出端脉冲电压下降，该供电电路将直流供电电压转换为脉冲供电电压。

该适用于多种调制模式的脉冲供电电路通过动态驱动电路和栅极电荷泄放电路，对金氧半场效晶体管Q1进行快速开关，其响应速度快，功耗低，满足高输入电压、高调制频率下的脉冲供电。

如图2所示，动态驱动电路包括寄生电容Cgs，辅助开关管Q2、电阻R1、电阻R6、电阻R7、电容C1、二极管D1和二极管D2；辅助开关管Q2的栅极与脉冲信号输入端连接，辅助开关管Q2的源级接地，辅助开关管Q2的漏极与电阻R7的一端、电阻R6的一端和电容C1的一端连接；金氧半场效晶体管Q1的栅极与寄生电容Cgs的一端、二极管D1的正极、二极管D2的正极和电阻R6的另一端连接；二极管D1的负极与电阻R1的一端、电阻R7的另一端和电容C1的另一端连接，电阻R1的另一端与所述二极管D2的负极和寄生电容Cgs的另一端连接。

栅极电荷泄放电路包括三极管Q3、电阻R2和用于加速寄生电容Cgs放电速度的正反馈回路；三极管Q3的基极与电阻R2的一端连接，三极管Q3的集电极与电阻R1的另一端连接，三极管Q3的发射极与金氧半场效晶体管Q1的栅极、二极管D1的正极和电阻R6的另一端连接；二极管D1的负极与电阻R2的另一端连接，正反馈回路与二极管D1并联。

其中，正反馈回路包括三极管Q4、电阻R3、电容C2、电阻R5、三极管Q5和电阻R4；三极管Q4的基极与电阻R3的一端连接，三极管Q4的集电极与电容电容C2的一端、电阻R5的一端、C1的一端、三极管Q5的发射极和电阻R6的一端连接；三极管Q4的发射极与二极管D1的负极连接，三极管Q5的基极与电容C2的另一端和电阻R5的另一端连接，三极管Q5的集电极与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端和电阻R3的另一端均与所述二极管D1的正极连接。

在具体实施中，辅助开关管Q2为N沟道开关管，三极管Q3和三极管Q5均为NPN型三极管，三极管Q4为PNP型三极管；当辅助开关管Q2接收到脉冲高电平信号时，辅助开关管Q2导通，输入电压通过动态驱动电路进行动态分压，使金氧半场效晶体管Q1的栅极电平迅速下降，将金氧半场效晶体管Q1导通，当动态驱动电路中电阻R1 、寄生电容Cgs和电阻R6、电阻R7、电容C1的时间常数一致时，金氧半场效晶体管Q1栅极电压会迅速下降至额定驱动电平并可靠维持该电平电压。

由于电容C1动态电容的存在，使得金氧半场效晶体管Q1栅极电压下降快，且电阻R1、电阻R6和电阻R7的电阻取值不需要很小，降低了功耗；当辅助开关管Q2接收到脉冲低电平信号时，辅助开关管Q2关断，电容C1通过电阻R2、三极管Q3、电阻R6形成基极电流回路，将三极管Q3的发射极和集电极导通，对寄生电容Cgs进行放电。

同时，为了加速寄生电容Cgs电荷放电速度，电阻R3、三极管Q4、电容C2、电阻R5、三极管Q5、电阻R4组成正反馈电路，在三极管Q3开启对寄生电容Cgs放电的同时增大三极管Q3基极电流，使发射极和集电极电流也相应增大，更快地对金氧半场效晶体管Q1栅极电荷进行快速泄放，达到迅速关断金氧半场效晶体管Q1的目的。

在高输入电压、高调制频率的情形下，该适用于多种调制模式的脉冲供电电路能够做到快速响应脉冲信号来开关金氧半场效晶体管Q1，完成多种调制模式下的脉冲供电，且该电路体积紧凑，损耗低，并采用全分离器件设计，成本具有明显优势；同时，该适用于多种调制模式的脉冲供电电路能将直流电压斩波成高频率脉冲电压输出，根据后级用电设备的需求，在其不需要供电时将输出电压关断，从而降低后级用电设备的静态功耗，节能减排，具有重要的实践意义。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将使显而易见的，本文所定义的一般原理可以在不脱离发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制与本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种适用于多种调制模式的脉冲供电电路，其特征在于：包括

一金氧半场效晶体管Q1，用于控制电路传输的通断；

一动态驱动电路，用于接收脉冲信号，并导通所述金氧半场效晶体管Q1；

一栅极电荷泄放电路，用于快速泄放金氧半场效晶体管Q1的栅极电荷；

所述金氧半场效晶体管Q1的栅极分别与所述动态驱动电路的一端和栅极电荷泄放电路的一端连接；所述金氧半场效晶体管Q1的漏极分别与所述栅极电荷泄放电路的另一端、直流电压输入端和电容Cin连接，所述电容Cin接地；所述金氧半场效晶体管Q1的源极与脉冲电压输出端和用于减小高频信号阻抗、提高响应速度的输出电路连接，所述动态驱动电路和输出电路接地。

2.根据权利要求1所述的适用于多种调制模式的脉冲供电电路，其特征在于：所述输出电路包括并联的电容Cout和电阻Rload。

3.根据权利要求1或2所述的适用于多种调制模式的脉冲供电电路，其特征在于：所述动态驱动电路包括寄生电容Cgs，辅助开关管Q2、电阻R1、电阻R6、电阻R7、电容C1、二极管D1和二极管D2；所述辅助开关管Q2的栅极与脉冲信号输入端连接，辅助开关管Q2的源级接地，辅助开关管Q2的漏极与所述电阻R7的一端、电阻R6的一端和电容C1的一端连接；

所述金氧半场效晶体管Q1的栅极与所述寄生电容Cgs的一端、二极管D1的正极、二极管D2的正极和电阻R6的另一端连接；所述二极管D1的负极与所述电阻R1的一端、电阻R7的另一端和电容C1的另一端连接，所述电阻R1的另一端与所述二极管D2的负极和所述寄生电容Cgs的另一端连接。

4.根据权利要求3所述的适用于多种调制模式的脉冲供电电路，其特征在于：所述栅极电荷泄放电路包括三极管Q3、电阻R2和用于加速寄生电容Cgs放电速度的正反馈回路；所述三极管Q3的基极与所述电阻R2的一端连接，三极管Q3的集电极与所述电阻R1的另一端连接，三极管Q3的发射极与所述金氧半场效晶体管Q1的栅极、二极管D1的正极和电阻R6的另一端连接；所述二极管D1的负极与所述电阻R2的另一端连接，所述正反馈回路与所述二极管D1并联。

5.根据权利要求4所述的适用于多种调制模式的脉冲供电电路，其特征在于：所述正反馈回路包括三极管Q4、电阻R3、电容C2、电阻R5、三极管Q5和电阻R4；所述三极管Q4的基极与所述电阻R3的一端连接，三极管Q4的集电极与所述电容C2的一端、电阻R5的一端、C1的一端、三极管Q5的发射极和电阻R6的一端连接；

所述三极管Q4的发射极与所述二极管D1的负极连接，所述三极管Q5的基极与所述电容C2的另一端和电阻R5的另一端连接，三极管Q5的集电极与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端和所述电阻R3的另一端均与所述二极管D1的正极连接。

6.根据权利要求1所述的适用于多种调制模式的脉冲供电电路，其特征在于：所述金氧半场效晶体管Q1为P型金氧半场效晶体管。

7.根据权利要求3所述的适用于多种调制模式的脉冲供电电路，其特征在于：所述辅助开关管Q2为N沟道开关管。

8.根据权利要求5所述的适用于多种调制模式的脉冲供电电路，其特征在于：所述三极管Q3和三极管Q5均为NPN型三极管，所述三极管Q4为PNP型三极管。