CN110504824B - 一种双开关管驱动的均流电路 - Google Patents

一种双开关管驱动的均流电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双开关管驱动的均流电路,包括对称设置的第一驱动模块和第二驱动模块;所述第一驱动模块包括第一开关管、第三三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻;所述第二驱动模块包括第二开关管、第四三极管、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻;输入电源经电感分别与所述第一开关管的输入端、第二开关管的输入端和二极管阳极相连接;所述二极管的阴极与输出电源相连接;所述第六电阻的另一端、第十二电阻的另一端连接至电流反馈端。本发明的第一开关管和第二开关管采用各自的驱动电路、放电电路和电流反馈电路,能够实现均流驱动第一开关管和第二开关管。

Description

一种双开关管驱动的均流电路
技术领域
本发明涉及开关管驱动技术领域,特别涉及一种双开关管驱动的均流电路。
背景技术
目前,LED的供电电路常使用boost升压电路,给串联的LED灯条提供高压,并稳定电流。但是对于300W以上的LED供电电路,现有的使用单开关管(三极管或MOS管)的boost升压电路产生大电流存在一定的难点,同时容易导致开关管温升问题。现有技术也有采用两颗开关管的boost升压电路,但由于不同开关管不可避免的存在微小差异,直接简单的并联会导致开关时间不一致,不能很好的平摊电流,必然有一颗开关管电流大、温度高,并且温度越高,内阻越小,电流越大造成恶性循环,如图1所示。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提出一种双开关管驱动的均流电路,所述电路既能提高额定电流,又能大幅度减低温升,同时不会产生电路结构臃肿、可靠性低、增加成本问题。
本发明采用如下技术方案:
一种双开关管驱动的均流电路,包括对称设置的第一驱动模块和第二驱动模块;所述第一驱动模块包括第一开关管、第三三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻;所述第二驱动模块包括第二开关管、第四三极管、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻;
驱动信号端与所述第一电阻的一端、所述第二电阻的一端分别相连接;所述第一电阻的另一端与所述第一开关管的控制端、所述第三三极管的输入端和所述第四电阻的一端分别相连接;所述第二电阻的另一端与所述第三三极管的控制端相连接;所述第三电阻的一端与所述第三三极管的输出端相连接;所述第四电阻的另一端与所述第一开关管的输出端、所述第五电阻的一端、所述第六电阻的一端分别相连接;
驱动信号端与所述第七电阻的一端、所述第八电阻的一端分别相连接;所述第七电阻的另一端与所述第二开关管的控制端、所述第四三极管的输入端和所述第十电阻的一端分别相连接;所述第八电阻的另一端与所述第四三极管的控制端相连接;所述第九电阻的一端与所述第四三极管的输出端相连接;所述第十电阻的另一端与所述第二开关管的输出端、所述第十一电阻的一端、所述第十二电阻的一端分别相连接;
输入电源经电感分别与所述第一开关管的输入端、第二开关管的输入端和二极管阳极相连接;所述二极管的阴极与输出电源相连接;所述第六电阻的另一端、所述第十二电阻的另一端连接至电流反馈端;所述第三电阻的另一端、所述第五电阻的另一端、所述第九电阻的另一端和所述第十一电阻的另一端均接地。
优选的,所述第一开关管为第一NMOS管;所述第二开关管为第二NMOS管;所述第一开关管的控制端为栅极;所述第一开关管的输入端为漏极;所述第一开关管的输出端为源极;所述第二开关管的控制端为栅极;所述第二开关管的输入端为漏极;所述第二开关管的输出端为源极。
优选的,所述第一开关管为第一PMOS管;所述第二开关管为第二PMOS管;所述第一开关管的控制端为栅极;所述第一开关管的输入端为源极;所述第一开关管的输出端为漏极;所述第二开关管的控制端为栅极;所述第二开关管的输入端为源极;所述第二开关管的输出端为漏极。
优选的,所述第一开关管为第一NPN三极管;所述第二开关管为第二NPN三极管;所述第一开关管的控制端为基极;所述第一开关管的输入端为集电极;所述第一开关管的输出端为发射极;所述第二开关管的控制端为基极;所述第二开关管的输入端为集电极;所述第二开关管的输出端为发射极。
优选的,所述第一开关管为第一PNP三极管;所述第二开关管为第二PNP三极管;所述第一开关管的控制端为基极;所述第一开关管的输入端为发射极;所述第一开关管的输出端为集电极;所述第二开关管的控制端为基极;所述第二开关管的输入端为发射极;所述第二开关管的输出端为集电极。
优选的,所述第三三极管为第三PNP三极管;所述第四三极管为第四PNP三极管;所述第三三极管的控制端为基极;所述第三三极管的输入端为发射极;所述第三三极管的输出端为集电极;所述第四三极管的控制端为基极;所述第四三极管的输入端为发射极;所述第四三极管的输出端为集电极。
优选的,所述第三三极管为第三NPN三极管;所述第四三极管为第四NPN三极管;所述第三三极管的控制端为基极;所述第三三极管的输入端为集电极;所述第三三极管的输出端为发射极;所述第四三极管的控制端为基极;所述第四三极管的输入端为集电极;所述第四三极管的输出端为发射极。
优选的,所述第一电阻的阻值和所述第七电阻的阻值相等;所述第二电阻的阻值和所述第八电阻的阻值相等;所述第三电阻的阻值和所述第九电阻的阻值相等;所述第四电阻的阻值和所述第十电阻的阻值相等;所述第五电阻的阻值和所述第十一电阻的阻值相等;所述第六电阻的阻值和所述第十二电阻的阻值相等。
优选的,所述第一电阻和所述第七电阻为可调电阻。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
本发明一种双开关管驱动的均流电路,包括对称设置的第一驱动模块和第二驱动模块,第一开关管和第二开关管的设置,能够平摊电流;第一开关管/第二开关管控制端接第三三级管/第四三极管,当IC驱动信号GATE变为低电平时,第三三级管/第四三极管对地导通,能够加速第一开关管/第二开关管管栅极和源极间的结电容放电,减少第一开关管/第二开关管开关瞬间损耗,降低第一开关管/第二开关管温度,提高工作效率的设置,既能提高额定电流,又能大幅度减低温升;同时,为了解决采用两个开关管会因为器件差异性,导致开关时间不同步和电路工作不稳定的问题,本发明两个开关管的驱动电路串联各自的驱动电阻、放电电阻和反馈电阻,且PCB线路对称设置,能够确保两个开关管工作环境一致。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚地了解本发明的技术手段,从而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下列举本发明的具体实施方式。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述,本领域技术人员将会更加明了本发明的上述及其他目的、优点和特征。
附图说明
图1为现有技术的两开关管不均流示意图;
图2为本发明的双开关管驱动的均流电路图;
图3为本发明的两开关管均流示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细描述。
参见图2所示,本发明一种双开关管驱动的均流电路,包括对称设置的第一驱动模块和第二驱动模块;所述第一驱动模块包括第一开关管Q1、第三三极管Q3、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6;所述第二驱动模块包括第二开关管Q2、第四三极管Q4、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和第十二电阻R12;
驱动信号端GATE与所述第一电阻R1的一端、所述第二电阻R2的一端分别相连接;所述第一电阻R1的另一端与所述第一开关管Q1的控制端、所述第三三极管Q3的输入端和所述第四电阻R4的一端分别相连接;所述第二电阻R2的另一端与所述第三三极管Q3的控制端相连接;所述第三电阻R3的一端与所述第三三极管Q3的输出端相连接;所述第四电阻R4的另一端与所述第一开关管Q1的输出端、所述第五电阻R5的一端、所述第六电阻R6的一端分别相连接;
驱动信号端GATE与所述第七电阻R7的一端、所述第八电阻R8的一端分别相连接;所述第七电阻R7的另一端与所述第二开关管Q2的控制端、所述第四三极管Q4的输入端和所述第十电阻R10的一端分别相连接;所述第八电阻R8的另一端与所述第四三极管Q4的控制端相连接;所述第九电阻R9的一端与所述第四三极管Q4的输出端相连接;所述第十电阻R10的另一端与所述第二开关管Q2的输出端、所述第十一电阻R11的一端、所述第十二电阻R12的一端分别相连接;
输入电源VCC经电感N1分别与所述第一开关管Q1的输入端、第二开关管Q2的输入端和二极管阳极相连接;所述二极管D1的阴极与输出电源VOUT相连接;所述第六电阻R6的另一端、所述第十二电阻R12的另一端连接至电流反馈端ISENSE;所述第三电阻R3的另一端、所述第五电阻R5的另一端、所述第九电阻R9的另一端和所述第十一电阻R11的另一端均接地。
所述第一电阻R1的阻值和所述第七电阻R7的阻值相等;所述第二电阻R2的阻值和所述第八电阻R8的阻值相等;所述第三电阻R3的阻值和所述第九电阻R9的阻值相等;所述第四电阻R4的阻值和所述第十电阻R10的阻值相等;所述第五电阻R5的阻值和所述第十一电阻R11的阻值相等;所述第六电阻R6的阻值和所述第十二电阻R12的阻值相等。
所述第一电阻R1和所述第七电阻R7为可调电阻。
一实施例之中,所述第一开关管Q1为第一NMOS管;所述第二开关管Q2为第二NMOS管;所述第一开关管Q1的控制端为栅极G;所述第一开关管Q1的输入端为漏极D;所述第一开关管Q1的输出端为源极S;所述第二开关管Q2的控制端为栅极G;所述第二开关管Q2的输入端为漏极D;所述第二开关管Q2的输出端为源极S。
另一实施例之中,所述第一开关管Q1为第一PMOS管;所述第二开关管Q2为第二PMOS管;所述第一开关管Q1的控制端为栅极G;所述第一开关管Q1的输入端为源极S;所述第一开关管Q1的输出端为漏极D;所述第二开关管Q2的控制端为栅极G;所述第二开关管Q2的输入端为源极S;所述第二开关管Q2的输出端为漏极D。
第三实施例之中,所述第一开关管Q1为第一NPN三极管;所述第二开关管Q2为第二NPN三极管;所述第一开关管Q1的控制端为基极B;所述第一开关管Q1的输入端为集电极C;所述第一开关管Q1的输出端为发射极E;所述第二开关管Q2的控制端为基极B;所述第二开关管Q2的输入端为集电极C;所述第二开关管Q2的输出端为发射极E。
第四实施例之中,所述第一开关管Q1为第一PNP三极管;所述第二开关管Q2为第二PNP三极管;所述第一开关管Q1的控制端为基极B;所述第一开关管Q1的输入端为发射极E;所述第一开关管Q1的输出端为集电极C;所述第二开关管Q2的控制端为基极B;所述第二开关管Q2的输入端为发射极E;所述第二开关管Q2的输出端为集电极C。
第五实施例之中,所述第三三极管Q3为第三PNP三极管;所述第四三极管Q4为第四PNP三极管;所述第三三极管Q3的控制端为基极B;所述第三三极管Q3的输入端为发射极E;所述第三三极管Q3的输出端为集电极C;所述第四三极管Q4的控制端为基极B;所述第四三极管Q4的输入端为发射极E;所述第四三极管Q4的输出端为集电极C。
第六实施例之中,所述第三三极管Q3为第三NPN三极管;所述第四三极管Q4为第四NPN三极管;所述第三三极管Q3的控制端为基极B;所述第三三极管Q3的输入端为集电极C;所述第三三极管Q3的输出端为发射极E;所述第四三极管Q4的控制端为基极B;所述第四三极管Q4的输入端为集电极C;所述第四三极管Q4的输出端为发射极E。
本发明可应用在boost升压驱动电路,或者其他包括双MOS管或双三极管并联驱动的电路,本发明一种双开关管驱动的均流电路的工作原理如下:
IC驱动信号(GATE)通过驱动电阻(第一电阻R1和第七电阻R7)分别驱动开关管(第一开关管Q1和第二开关管Q2);关闭时,驱动信号(GATE)变为低电平(0V),第三三极管Q3和第四三极管Q4导通,发射极E和集电极C之间阻抗急剧减小,内阻接近0欧,开关管栅极G通过第三电阻R3和第九电阻R9对地放电,加速开关管放电,减少开关管开关损耗,减低温升;开关电流Id通过开关管流经电流反馈电阻(第五电阻R5和第十一电阻R11),反馈信号分别通过(第六电阻R6和第十二电阻R12)反馈到IC的电流反馈脚(ISENSE),IC通过反馈信号感知电流。由于2颗MOS管采用各自独立的驱动电路、放电电路和电流反馈电路,MOS不会因器件差异性而互相影响。并且2颗MOS管电流Id1和Id2分别通过各自的反馈电阻(第五电阻R5和第十一电阻R11)流向地,U=I×R,反馈电阻上产生的压降,即反馈电压分别通过第六电阻R6和第十二电阻R12反馈到IC,实测能做到均流驱动MOS,如图3所示。
需要说明的是,此电路对PCB板要求很高,极短的时间开关管导通能流过很大电流,对布板走线很敏感,如果布板不能做到很对称,可以通过更改驱动电阻(第一电阻R1和第七电阻R7),调整开关速度,做到两开关管波形一致,均流驱动,如图3所示。经过实验验证,该电路可以大幅度减低驱动开关管的温度,从将近90度减低到66度,并且不会增加大量电路,也不会增加成本,具有实用价值。
上述仅为本发明的具体实施方式,但本发明的设计构思并不局限于此,凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动,均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (9)

1.一种双开关管驱动的均流电路,其特征在于,包括对称设置的第一驱动模块和第二驱动模块;所述第一驱动模块包括第一开关管、第三三极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻和第六电阻;所述第二驱动模块包括第二开关管、第四三极管、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和第十二电阻;
驱动信号端与所述第一电阻的一端、所述第二电阻的一端分别相连接;所述第一电阻的另一端与所述第一开关管的控制端、所述第三三极管的输入端和所述第四电阻的一端分别相连接;所述第二电阻的另一端与所述第三三极管的控制端相连接;所述第三电阻的一端与所述第三三极管的输出端相连接;所述第四电阻的另一端与所述第一开关管的输出端、所述第五电阻的一端、所述第六电阻的一端分别相连接;
驱动信号端与所述第七电阻的一端、所述第八电阻的一端分别相连接;所述第七电阻的另一端与所述第二开关管的控制端、所述第四三极管的输入端和所述第十电阻的一端分别相连接;所述第八电阻的另一端与所述第四三极管的控制端相连接;所述第九电阻的一端与所述第四三极管的输出端相连接;所述第十电阻的另一端与所述第二开关管的输出端、所述第十一电阻的一端、所述第十二电阻的一端分别相连接;
输入电源经电感分别与所述第一开关管的输入端、第二开关管的输入端和二极管阳极相连接;所述二极管的阴极与输出电源相连接;所述第六电阻的另一端、所述第十二电阻的另一端连接至电流反馈端;所述第三电阻的另一端、所述第五电阻的另一端、所述第九电阻的另一端和所述第十一电阻的另一端均接地。
2.根据权利要求1所述的双开关管驱动的均流电路,其特征在于,所述第一开关管为第一NMOS管;所述第二开关管为第二NMOS管;所述第一开关管的控制端为栅极;所述第一开关管的输入端为漏极;所述第一开关管的输出端为源极;所述第二开关管的控制端为栅极;所述第二开关管的输入端为漏极;所述第二开关管的输出端为源极。
3.根据权利要求1所述的双开关管驱动的均流电路,其特征在于,所述第一开关管为第一PMOS管;所述第二开关管为第二PMOS管;所述第一开关管的控制端为栅极;所述第一开关管的输入端为源极;所述第一开关管的输出端为漏极;所述第二开关管的控制端为栅极;所述第二开关管的输入端为源极;所述第二开关管的输出端为漏极。
4.根据权利要求1所述的双开关管驱动的均流电路,其特征在于,所述第一开关管为第一NPN三极管;所述第二开关管为第二NPN三极管;所述第一开关管的控制端为基极;所述第一开关管的输入端为集电极;所述第一开关管的输出端为发射极;所述第二开关管的控制端为基极;所述第二开关管的输入端为集电极;所述第二开关管的输出端为发射极。
5.根据权利要求1所述的双开关管驱动的均流电路,其特征在于,所述第一开关管为第一PNP三极管;所述第二开关管为第二PNP三极管;所述第一开关管的控制端为基极;所述第一开关管的输入端为发射极;所述第一开关管的输出端为集电极;所述第二开关管的控制端为基极;所述第二开关管的输入端为发射极;所述第二开关管的输出端为集电极。
6.根据权利要求1所述的双开关管驱动的均流电路,其特征在于,所述第三三极管为第三PNP三极管;所述第四三极管为第四PNP三极管;所述第三三极管的控制端为基极;所述第三三极管的输入端为发射极;所述第三三极管的输出端为集电极;所述第四三极管的控制端为基极;所述第四三极管的输入端为发射极;所述第四三极管的输出端为集电极。
7.根据权利要求1所述的双开关管驱动的均流电路,其特征在于,所述第三三极管为第三NPN三极管;所述第四三极管为第四NPN三极管;所述第三三极管的控制端为基极;所述第三三极管的输入端为集电极;所述第三三极管的输出端为发射极;所述第四三极管的控制端为基极;所述第四三极管的输入端为集电极;所述第四三极管的输出端为发射极。
8.根据权利要求1所述的双开关管驱动的均流电路,其特征在于,所述第一电阻的阻值和所述第七电阻的阻值相等;所述第二电阻的阻值和所述第八电阻的阻值相等;所述第三电阻的阻值和所述第九电阻的阻值相等;所述第四电阻的阻值和所述第十电阻的阻值相等;所述第五电阻的阻值和所述第十一电阻的阻值相等;所述第六电阻的阻值和所述第十二电阻的阻值相等。
9.根据权利要求1所述的双开关管驱动的均流电路,其特征在于,所述第一电阻和所述第七电阻为可调电阻。
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