CN106603055A - 一种功率开关管的驱动电路及开关电源 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率开关管的驱动电路及开关电源，该驱动电路包括自举回路、驱动回路、功率开关管及电子开关；自举回路包括串联连接的第一二极管和自举电容；第一二极管的阳极与自举电源连接，第一二极管的阴极与自举电容的一端以及驱动回路连接，自举电容的另一端与功率开关管的源极以及电子开关的一端连接；电子开关的另一端接地；驱动回路的信号输入端用于接收脉冲宽度调制信号，驱动回路的输出端与功率开关管的栅极连接；功率开关管的漏极与电路电压源连接。本发明公开的功率开关管的驱动电路及开关电源，电路拓扑结构精简可靠，体积小、成本低、通用性强。

Description

一种功率开关管的驱动电路及开关电源

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种功率开关管的驱动电路及开关电源。

背景技术

MOSFET、IGBT等功率开关管耐压较高，导通电流大以及低廉的价格而获得了广泛的应用。随着电子技术的发展，浮置栅电路拓扑结构也越来越普遍。

现有技术中，一般的方案是采用专门的模拟芯片来驱动浮置栅电路中的功率开关管，这种方案存在的缺陷是模拟驱动芯片电路复杂，成本高。还有一种方案就是采用隔离变压器来驱动浮置栅电路中的功率开关管，该方案具有体积大、延迟较严重、高频驱动不理想、变压器杂散参数要求严苛等缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种功率开关管的驱动电路及开关电源，旨在解决现有方案的缺陷。

为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种功率开关管的驱动电路，所述驱动电路包括：自举回路、驱动回路、功率开关管及电子开关；

所述自举回路包括串联连接的第一二极管和自举电容；所述第一二极管的阳极与自举电源连接，所述第一二极管的阴极与所述自举电容的一端以及所述驱动回路连接，所述自举电容的另一端与所述功率开关管的源极以及所述电子开关的一端连接；所述电子开关的另一端接地；

所述驱动回路的信号输入端用于接收脉冲宽度调制信号，所述驱动回路的输出端与所述功率开关管的栅极连接；所述功率开关管的漏极与电路电压源连接。

进一步地，所述驱动回路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻以及第二二极管；

所述第一三极管的基极接收脉冲宽度调制信号，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极与所述第一电阻的一端以及所述第二三极管的基极连接，所述第一电阻的另一端与所述第一二极管的阴极连接；

所述第二三极管的发射极与所述第一二极管的阴极连接，所述第二三极管的集电极与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述功率开关管的栅极连接。

进一步地，所述驱动回路还包括第三电阻；

所述第三电阻的一端与所述第一三极管的发射极连接，所述第三电阻的另一端与地连接。

进一步地，所述功率开关管包括反并联的二极管。

进一步地，所述驱动电路还包括用于泄放电流的泄放回路；所述泄放回路与所述功率开关管的栅极连接。

进一步地，所述泄放回路包括第三三极管；

所述第三三极管的基极与所述第二三极管的集电极连接，所述第三三极管的集电极与所述功率开关管的源极连接，所述第三三极管的发射极与所述功率开关管的栅极连接。

进一步地，所述泄放回路还包括第四电阻；

所述第四电阻的一端与所述第三三极管的基极连接，所述第四电阻的另一端与所述第三三极管的集电极连接。

此外，为实现上述目的，本发明实施例第二方面提供一种开关电源，开关电源包括上述的驱动电路。

本发明实施例提供的功率开关管的驱动电路及开关电源，电路拓扑结构精简可靠，体积小、成本低、通用性强。

附图说明

图1为本发明实施例提供的功率开关管的驱动电路结构示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现在将参考附图描述实现本发明各个实施例的。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身并没有特定的意义。

在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1所示，本发明实施例提供的一种功率开关管的驱动电路，驱动电路包括：自举回路30、驱动回路10、功率开关管S1及电子开关。

自举回路30包括串联连接的第一二极管D1和自举电容C1；第一二极管D1的阳极与自举电源VDD连接，第一二极管D1的阴极与自举电容C1的一端以及驱动回路10连接，自举电容C1的另一端与功率开关管S1的源极(图中的S所示)以及电子开关的一端连接；电子开关的另一端接地。

驱动回路10的信号输入端用于接收脉冲宽度调制信号(图中的PWM所示)，驱动回路10的输出端与功率开关管S1的栅极(图中的G所示)连接；功率开关管S1的漏极(图中的D所示)与电路电压源VD连接。

在本实施例中，驱动回路10可包括第一三极管Q1、第二三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2以及第二二极管D2。

具体地，第一三极管Q1的基极接收脉冲宽度调制信号(图中的PWM所示)，第一三极管Q1的发射极接地GND，第一三极管Q1的集电极与第一电阻R1的一端以及第二三极管Q2的基极连接，第一电阻R1的另一端与第一二极管D1的阴极连接。

当第一三极管Q1导通时，第一电阻R1上会产生电压降，可控制第二三极管Q2的导通。

第二三极管Q2的发射极与第一二极管D1的阴极连接，第二三极管Q2的集电极与第二二极管D2的阳极连接，第二二极管D2的阴极与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与功率开关管S1的栅极连接(图中的G所示)。

进一步地，驱动回路10还可包括第三电阻R3；第三电阻R3为限流电阻，第三电阻R3的一端与第一三极管Q1的发射极连接，第三电阻R3的另一端与地连接，用于限制第一三极管Q1导通时的电流。

进一步地，驱动电路还可包括用于泄放电流的泄放回路20；泄放回路20与功率开关管的栅极(图中的G所示)连接。

在本实施例中，泄放回路可包括第三三极管Q3；第三三极管Q3的基极与第二三极管Q2的集电极连接，第三三极管Q3的集电极与功率开关管的源极(图中的S所示)连接，第三三极管Q3的发射极与功率开关管的栅极(图中的G所示)连接。

进一步地，泄放回路20还包括第四电阻R4；第四电阻R4的一端与第三三极管Q3的基极连接，第四电阻R4的另一端与第三三极管Q3的集电极连接。第四电阻R4为限流电阻，用于限制第三三极管Q3导通时的电流。

需要说明的是，本实施例的功率开关管还包括反并联的二极管，功率开关管可为金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)。

本发明实施例提供的功率开关管的驱动电路的工作原理大致如下：

电子开关与功率开关管S1为异步导通，即功率开关管S1导通，电子开关关断；功率开关管S1关断，电子开关管导通。

自举电容C1起储能作用，为功率开关管S1栅极驱动的浮置电源储能。当自举电容C1与功率开关管S1的源极连接端电压为0V后，自举电压源VDD通过第一二极管D1对自举电容C1进行充电，使得自举电容C1所带电压几乎等于VDD。当自举电容C1与功率开关管S1连接端的电压被抬高后，自举电容C1的另一端电压随之抬高，为功率开关管S1栅极提供浮置电源进行驱动。此时自举电容C1端上的电压高于VDD，第二二极管D2反向截止，防止电流倒灌。

本发明实施例还进一步地提供开关电源，开关电源包括上述的驱动电路。开关电源的电路拓扑结构精简可靠，体积小、成本低、通用性强。

本发明实施例提供的功率开关管的驱动电路及开关电源，电路拓扑结构精简可靠，体积小、成本低、通用性强。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种功率开关管的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路包括：自举回路、驱动回路、功率开关管及电子开关；

所述自举回路包括串联连接的第一二极管和自举电容；所述第一二极管的阳极与自举电源连接，所述第一二极管的阴极与所述自举电容的一端以及所述驱动回路连接，所述自举电容的另一端与所述功率开关管的源极以及所述电子开关的一端连接；所述电子开关的另一端接地；

所述驱动回路的信号输入端用于接收脉冲宽度调制信号，所述驱动回路的输出端与所述功率开关管的栅极连接；所述功率开关管的漏极与电路电压源连接。

2.根据权利要求1所述的一种功率开关管的驱动电路，其特征在于，所述驱动回路包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第二电阻以及第二二极管；

所述第一三极管的基极接收脉冲宽度调制信号，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极与所述第一电阻的一端以及所述第二三极管的基极连接，所述第一电阻的另一端与所述第一二极管的阴极连接；

所述第二三极管的发射极与所述第一二极管的阴极连接，所述第二三极管的集电极与所述第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与所述功率开关管的栅极连接。

3.根据权利要求2所述的一种功率开关管的驱动电路，其特征在于，所述驱动回路还包括第三电阻；

所述第三电阻的一端与所述第一三极管的发射极连接，所述第三电阻的另一端与地连接。

4.根据权利要求1所述的一种功率开关管的驱动电路，其特征在于，所述功率开关管包括反并联的二极管。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种功率开关管的驱动电路，其特征在于，所述驱动电路还包括用于泄放电流的泄放回路；所述泄放回路与所述功率开关管的栅极连接。

6.根据权利要求5所述的一种功率开关管的驱动电路，其特征在于，所述泄放回路包括第三三极管；

所述第三三极管的基极与所述第二三极管的集电极连接，所述第三三极管的集电极与所述功率开关管的源极连接，所述第三三极管的发射极与所述功率开关管的栅极连接。

7.根据权利要求6所述的一种功率开关管的驱动电路，其特征在于，所述泄放回路还包括第四电阻；

所述第四电阻的一端与所述第三三极管的基极连接，所述第四电阻的另一端与所述第三三极管的集电极连接。

8.一种开关电源，其特征在于，包括权利要求1-7任一所述的驱动电路。