CN108110734A - 一种快速驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速驱动电路，包括电流源开关、电阻R12、电阻R9、电阻R15、限流电阻Rd、电阻R18、MOS管Q5、MOS管Q8、MOS管Q11、电容C3、二极管D3和稳压二极管D6。也可用三极管Q1代替MOS管Q5，用三极管Q2代替MOS管Q8。本发明在原有的电路上增加电流泄放电路，能够使A点寄生电荷迅速放电，电压迅速降低，MOS管Q11迅速关端，然后通过电阻R18放电放到0V。
Description
技术领域
本发明涉及一种快速驱动电路，属于电池保护的开关驱动领域。
背景技术
传统的电池保护的开关驱动电路如图1所示，该电路是由Vdd供电，经过开关控制信号来控制MOS管Q11的关断或者导通，为了减小功耗常采用一个低功耗电流源和大电阻产生足够高的电压使得Q11充分导通，减小导通电阻。关断时，电流源关断，节点A的电荷放电，Q11的管子很大，寄生电容很大，导致A电电压降低的速率慢，这样对一些要求快速关断的场合就不适合了。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种快速驱动电路。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种快速驱动电路，包括电流源开关、电阻R12、电阻R9、电阻R15、限流电阻Rd、电阻R18、MOS管Q5、MOS管Q8、MOS管Q11、电容C3、二极管D3和稳压二极管D6；
电流源开关的输入端连接Vdd，电流源开关的输出端分别与电阻R12的一端、电阻R9的一端以及MOS管Q5的G极连接，电阻R12的另一端连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极分别与MOS管Q11的G极和MOS管Q5的S极连接，MOS管Q5的D极分别与电阻R15的一端以及MOS管Q8的G极连接，电阻R15的另一端以及电阻R9的另一端均与MOS管Q11的S极连接，MOS管Q8的D极通过限流电阻Rd与MOS管Q11的G极连接，MOS管Q8的S极与MOS管Q11的S极连接，电容C3的两端分别与MOS管Q11的G极和S极连接，电阻R18的两端分别与MOS管Q11的G极和S极连接，稳压二极管D6的阳极和阴极分别与MOS管Q11的S极和G极连接。
MOS管Q8的阈值电压Vt不大于设定的阈值K1；定义MOS管Q11的G极、二极管D3的阴极、MOS管Q5的S极、稳压二极管D6的阴极、限流电阻Rd的一端、电阻R18的一端以及电容C3的一端连接在一起的点为A点，A点的放电范围为Vdd~GND+Vt。
RRd>> RQ8，A点电压下降的时间常数由RRd*CA决定；RRd为限流电阻Rd的阻值，RQ8为MOS管Q8的导通电阻阻值，CA包含MOS管Q11的G极电容及A点寄生电容。
一种快速驱动电路，包括电流源开关、电阻R12、电阻R9、电阻R15、限流电阻Rd、电阻R18、三极管Q1、三极管Q2、MOS管Q11、电容C3、二极管D3和稳压二极管D6；
电流源开关的输入端连接Vdd，电流源开关的输出端分别与电阻R12的一端、电阻R9的一端以及三极管Q1的B极连接，电阻R12的另一端连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极分别与MOS管Q11的G极和三极管Q1的E极连接，三极管Q1的C极分别与电阻R15的一端以及三极管Q2的B极连接，电阻R15的另一端以及电阻R9的另一端均与MOS管Q11的S极连接，三极管Q2的C极通过限流电阻Rd与MOS管Q11的G极连接，三极管Q2的E极与MOS管Q11的S极连接，电容C3的两端分别与MOS管Q11的G极和S极连接，电阻R18的两端分别与MOS管Q11的G极和S极连接，稳压二极管D6的阳极和阴极分别与MOS管Q11的S极和G极连接。
三极管Q2的阈值电压Vbe不大于设定的阈值K2；
定义MOS管Q11的G极、二极管D3的阴极、三极管Q1的E极、稳压二极管D6的阴极、限流电阻Rd的一端、电阻R18的一端以及电容C3的一端连接在一起的点为A点，A点的放电范围为Vdd~GND+Vbe。
RRd>> RQ2，A点电压下降的时间常数由RRd*CA 决定；RRd为限流电阻Rd的阻值，RQ2为三极管Q2的导通电阻阻值，CA包含MOS管Q11的G极电容及A点寄生电容。
本发明所达到的有益效果：本发明在原有的电路上增加电流泄放电路，能够使A点寄生电荷迅速放电，电压迅速降低，MOS管Q11迅速关端，然后通过电阻R18放电放到0V。
附图说明
图1为原驱动电路图；
图2为MOS管快速驱动电路；
图3为三极管快速驱动电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图2所示，一种快速驱动电路，包括电流源开关、电阻R12、电阻R9、电阻R15、限流电阻Rd、电阻R18、MOS管Q5、MOS管Q8、MOS管Q11、电容C3、二极管D3和稳压二极管D6。
电流源开关的输入端连接Vdd，电流源开关的输出端分别与电阻R12的一端、电阻R9的一端以及MOS管Q5的G极连接，电阻R12的另一端连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极分别与MOS管Q11的G极和MOS管Q5的S极连接，MOS管Q5的D极分别与电阻R15的一端以及MOS管Q8的G极连接，电阻R15的另一端以及电阻R9的另一端均与MOS管Q11的S极连接，MOS管Q8的D极通过限流电阻Rd与MOS管Q11的G极连接，MOS管Q8的S极与MOS管Q11的S极连接，电容C3的两端分别与MOS管Q11的G极和S极连接，电阻R18的两端分别与MOS管Q11的G极和S极连接，稳压二极管D6的阳极和阴极分别与MOS管Q11的S极和G极连接。
上述电路中，由于MOS管Q11很大，加入电阻R12 是为了衰减MOS管Q11寄生电感在快速打开时引起的震荡，二极管D3 是单向导通，当电流源或者开关关断时，导致B点（即电流源开关的输出端、电阻R12的一端、电阻R9的一端以及MOS管Q5的G极连接在一起的点）电压迅速降低，使得MOS管Q5处于导通状态，因为A点电压高，B电低；C点（即MOS管Q5的D极、电阻R15的一端以及MOS管Q8的G极连接在一起的点）高电平，MOS管Q8导通，A点寄生电荷通过MOS管Q8迅速放电，电压迅速降低到Vt，MOS管Q11迅速关端，然后通过电阻R18放电放到0V。
上述电路中MOS管Q8的阈值电压Vt不大于设定的阈值K1，阈值K1的取值根据实际情况而定，一般取值很低，即MOS管Q8的阈值电压Vt要尽量低，这样A点的放电范围为Vdd~GND+Vt；放电的速率由MOS管Q8的驱动能力决定，MOS管Q8驱动能力越强，放电电流越大，A点电压下降越快。如果RQ8很小，RRd>> RQ8（“>>”表示远大于），A点电压下降的时间常数由RRd决定；RRd为限流电阻Rd的阻值，RQ8为MOS管Q8的导通电阻阻值。
上述电路中MOS管Q8的选取方法，对于关断要求速度高的地方主要是保护功能，特别是对速度要求更高的短路保护，例如如果保护延迟时间为Td，电路的关断时间常数必须限制在5~10%Td，以免影响系统性能。如果短路保护时间为100uS，Td的延迟时间必须在10us以内，如果RRd>> RQ8，时间常数就由RRd*CA决定，CA包含MOS管Q11的G极电容及A点寄生电容（即MOS管Q11的G极电容及A点寄生电容之和）。
上述在原有的电路上增加电阻R12、电阻R15、电阻R18、电阻Rd、电容C3、二极管D3、MOS管Q5以及MOS管Q8，这些新增的元件构成电流泄放电路，能够使A点寄生电荷通过MOS管Q8迅速放电，电压迅速降低到Vt，MOS管Q11迅速关端，然后通过电阻R18放电放到0V。
上述电路中的MOS管Q8 和MOS管Q5均可由三极管替代，具体电路如图3所示，包括电流源开关、电阻R12、电阻R9、电阻R15、限流电阻Rd、电阻R18、三极管Q1、三极管Q2、MOS管Q11、电容C3、二极管D3和稳压二极管D6。
电流源开关的输入端连接Vdd，电流源开关的输出端分别与电阻R12的一端、电阻R9的一端以及三极管Q1的B极连接，电阻R12的另一端连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极分别与MOS管Q11的G极和三极管Q1的E极连接，三极管Q1的C极分别与电阻R15的一端以及三极管Q2的B极连接，电阻R15的另一端以及电阻R9的另一端均与MOS管Q11的S极连接，三极管Q2的C极通过限流电阻Rd与MOS管Q11的G极连接，三极管Q2的E极与MOS管Q11的S极连接，电容C3的两端分别与MOS管Q11的G极和S极连接，电阻R18的两端分别与MOS管Q11的G极和S极连接，稳压二极管D6的阳极和阴极分别与MOS管Q11的S极和G极连接。
上述电路中三极管Q2的开启电压Vbe不大于设定的阈值K2，阈值K2的取值根据实际情况而定，一般取值很低，即三极管Q2的阈值电压Vbe，这样A点的放电范围为Vdd~GND+Vbe；放电的速率由三极管Q2的驱动能力决定，三极管Q28驱动能力越强，放电电流越大，A点电压下降越快。如果RQ2很小，RRd>> RQ2（“>>”表示远大于），A点电压下降的时间常数由RRd决定；RRd为限流电阻Rd的阻值，RQ2为三极管Q2的导通电阻阻值。
上述电路中三极管Q2的选取方法，对于关断要求速度高的地方主要是保护功能，特别是对速度要求更高的短路保护，例如如果保护延迟时间为Td，电路的关断时间常数必须限制在5~10%Td，以免影响系统性能。如果短路保护时间为100uS，Td的延迟时间必须在10us 以内，如果RRd>> RQ2，时间常数就由RRd*CA决定，CA包含MOS管Q11的G极电容及A点寄生电容。
上述在原有的电路上增加电阻R12、电阻R15、电阻R18、电阻Rd、电容C3、二极管D3、三极管Q1以及三极管Q2，这些新增的元件构成电流泄放电路，能够使A点寄生电荷通过三极管Q2迅速放电，电压迅速降低到Vbe，MOS管Q11迅速关端，然后通过电阻R18放电放到0V。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种快速驱动电路，其特征在于：包括电流源开关、电阻R12、电阻R9、电阻R15、限流电阻Rd、电阻R18、MOS管Q5、MOS管Q8、MOS管Q11、电容C3、二极管D3和稳压二极管D6；
电流源开关的输入端连接Vdd，电流源开关的输出端分别与电阻R12的一端、电阻R9的一端以及MOS管Q5的G极连接，电阻R12的另一端连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极分别与MOS管Q11的G极和MOS管Q5的S极连接，MOS管Q5的D极分别与电阻R15的一端以及MOS管Q8的G极连接，电阻R15的另一端以及电阻R9的另一端均与MOS管Q11的S极连接，MOS管Q8的D极通过限流电阻Rd与MOS管Q11的G极连接，MOS管Q8的S极与MOS管Q11的S极连接，电容C3的两端分别与MOS管Q11的G极和S极连接，电阻R18的两端分别与MOS管Q11的G极和S极连接，稳压二极管D6的阳极和阴极分别与MOS管Q11的S极和G极连接。
2.根据权利要求1所述的一种快速驱动电路，其特征在于：MOS管Q8的阈值电压Vt不大于设定的阈值K1；
定义MOS管Q11的G极、二极管D3的阴极、MOS管Q5的S极、稳压二极管D6的阴极、限流电阻Rd的一端、电阻R18的一端以及电容C3的一端连接在一起的点为A点，A点的放电范围为Vdd~GND+Vt。
3.根据权利要求2所述的一种快速驱动电路，其特征在于：RRd>> RQ8，A点电压下降的时间常数由RRd*CA 决定；RRd为限流电阻Rd的阻值，RQ8为MOS管Q8的导通电阻阻值，CA包含MOS管Q11的G极电容及A点寄生电容。
4.一种快速驱动电路，其特征在于：包括电流源开关、电阻R12、电阻R9、电阻R15、限流电阻Rd、电阻R18、三极管Q1、三极管Q2、MOS管Q11、电容C3、二极管D3和稳压二极管D6；
电流源开关的输入端连接Vdd，电流源开关的输出端分别与电阻R12的一端、电阻R9的一端以及三极管Q1的B极连接，电阻R12的另一端连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极分别与MOS管Q11的G极和三极管Q1的E极连接，三极管Q1的C极分别与电阻R15的一端以及三极管Q2的B极连接，电阻R15的另一端以及电阻R9的另一端均与MOS管Q11的S极连接，三极管Q2的C极通过限流电阻Rd与MOS管Q11的G极连接，三极管Q2的E极与MOS管Q11的S极连接，电容C3的两端分别与MOS管Q11的G极和S极连接，电阻R18的两端分别与MOS管Q11的G极和S极连接，稳压二极管D6的阳极和阴极分别与MOS管Q11的S极和G极连接。
5.根据权利要求4所述的一种快速驱动电路，其特征在于：三极管Q2的阈值电压Vbe不大于设定的阈值K2；
定义MOS管Q11的G极、二极管D3的阴极、三极管Q1的E极、稳压二极管D6的阴极、限流电阻Rd的一端、电阻R18的一端以及电容C3的一端连接在一起的点为A点，A点的放电范围为Vdd~GND+Vbe。
6.根据权利要求5所述的一种快速驱动电路，其特征在于：RRd>> RQ2，A点电压下降的时间常数由RRd*CA 决定；RRd为限流电阻Rd的阻值，RQ2为三极管Q2的导通电阻阻值，CA包含MOS管Q11的G极电容及A点寄生电容。
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