CN117498663B - 供电开关驱动电路及储能电源 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种供电开关驱动电路及储能电源，供电开关驱动电路包括切换模块、第一储能模块、第二储能模块和驱动模块；切换模块，用于接收信号源输出的控制信号，在控制信号处于第一电平时，控制输入电源为第一储能模块充电，并控制第二储能模块为驱动模块供电；以及，在控制信号处于第二电平时，控制第一储能模块为第二储能模块充电和为驱动模块供电；驱动模块，用于在得电时驱动供电开关处于导通状态。本申请实施例中，在信号源输出不同的控制信号时，切换模块通过对应的控制方式可以基于输入电源提供的电能持续导通供电开关，不需要独立的驱动电源和驱动芯片。

Description

供电开关驱动电路及储能电源

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种供电开关驱动电路及储能电源。

背景技术

在便捷式储能逆变器与微逆系列应用中，很多直流电路都会涉及到在直流正端加开关管或者继电器作为输入开关、输出开关，即供电开关。继电器由于体积大、循环使用寿命短、驱动功耗大等难以应用于体积小、功耗低的便捷式储能逆变器中。因此，目前主要将开关管作为直流电路的输入开关、输出开关，在开关管作为直流电路的输入开关、输出开关的情况下，需要独立的驱动电源和驱动芯片驱动开关管。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决在驱动晶体管时需要独立驱动电源和驱动芯片的供电开关驱动电路及储能电源。

第一方面，本申请提供了一种供电开关驱动电路，所述供电开关驱动电路包括切换模块、第一储能模块、第二储能模块和驱动模块；

所述切换模块分别与所述第一储能模块及所述第二储能模块连接，所述第一储能模块与所述第二储能模块连接，所述第一储能模块还用于连接输入电源，所述驱动模块与所述第二储能模块连接，所述驱动模块还用于连接供电开关；

所述切换模块，用于接收信号源输出的控制信号，在所述控制信号处于第一电平时，控制所述输入电源为所述第一储能模块充电，并控制所述第二储能模块为所述驱动模块供电；以及，在所述控制信号处于第二电平时，控制所述第一储能模块为所述第二储能模块充电和为所述驱动模块供电；

所述驱动模块，用于在得电时驱动所述供电开关处于导通状态。

在其中一个实施例中，所述切换模块包括相互连接的第一开关单元、第二开关单元及第三开关单元，所述第二开关单元与所述第一储能模块连接，所述第三开关单元与所述第二储能模块连接；

所述第一开关单元，用于接收所述控制信号，在所述控制信号处于所述第一电平时导通，以驱动所述第二开关单元导通及所述第三开关单元断开，以使所述输入电源通过所述第二开关单元为所述第一储能模块充电；以及，在所述控制信号处于所述第二电平时断开，以驱动所述第二开关单元断开及所述第三开关单元导通，以使所述第一储能模块通过所述第三开关单元为所述第二储能模块充电和为所述驱动模块供电。

在其中一个实施例中，所述第一开关单元包括第一开关管、电阻R1和电阻R2，

所述第一开关管的第一端通过所述电阻R1与所述信号源连接，以及通过所述电阻R2与所述第一开关管的第二端连接，所述第一开关管的第二端接地；

所述第一开关管的第三端与所述第二开关单元以及所述第三开关单元连接。

在其中一个实施例中，所述第二开关单元包括第二开关管，

所述第二开关管的第一端与所述第一开关管的第三端、所述第三开关单元的第一端连接，所述第二开关管的第二端与所述第三开关单元的第二端以及所述第一储能模块连接，所述第二开关管的第三端与所述第一开关管的第二端连接。

在其中一个实施例中，所述第三开关单元包括控制子单元和第三开关管，

所述控制子单元，用于在所述控制信号处于所述第二电平时，通过所述第一储能模块产生驱动电压，以导通所述第三开关管；

所述第二晶体管，用于在所述第三开关管导通的情况下，通过所述第一储能模块对所述第二储能模块充电和为所述驱动模块供电。

在其中一个实施例中，所述控制子单元包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和第四开关管，

所述电阻R3的第一端与所述电阻R4的第一端、所述第二储能模块的第一端、所述第一储能模块以及所述驱动模块连接，所述电阻R3的第二端与所述电阻R5的第一端、所述第四开关管的第一端、所述第一开关管的第三端以及所述第二开关管的第一端连接；

所述电阻R5的第二端与所述第四开关管的第二端以及所述第三开关管的第一端连接；

所述电阻R4的第二端与所述第四开关管的第三端连接。

在其中一个实施例中，所述第一储能模块包括第一储能单元和第二储能单元，所述第一储能单元包括第一电容以及与所述第一电容并联的电阻R6，所述第二储能单元包括第二电容以及与所述第二电容并联的电阻R7，

所述第一储能单元和所述第二储能单元串联在所述输入电源与所述第二开关单元之间。

在其中一个实施例中，所述第二储能模块包括第三电容和电阻R8；

所述第三电容的第一端与所述电阻R8的第一端、所述第一储能模块、所述切换模块的第一端和所述驱动模块的第一端连接，所述第三电容的第二端与所述电阻R8的第二端、所述切换模块的第二端和所述驱动模块的第二端连接。

在其中一个实施例中，所述驱动模块包括第五开关管、第六开关管、电阻R9、电阻R10和至少一个驱动单元；

所述第五开关管的第一端通过所述电阻R9与所述第五开关管的第二端以及所述第二储能模块的第二端连接，所述第五开关管的第三端通过所述电阻R10与所述第六开关管的第一端连接；

所述第六开关管的第二端与所述第五开关管的第一端、所述切换模块、所述第二储能模块的第一端以及所述第一储能模块连接；

所述第六开关管的第三端通过所述至少一个驱动单元与所述驱动单元对应的供电开关连接。

第二方面，本申请还提供一种储能电源，所述储能电源包括如上述第一方面提供的供电开关驱动电路。

上述供电开关驱动电路及储能电源，供电开关驱动电路包括切换模块、第一储能模块、第二储能模块和驱动模块；切换模块分别与第一储能模块及第二储能模块连接，第一储能模块与第二储能模块连接，第一储能模块还用于连接输入电源，驱动模块与第二储能模块连接，驱动模块还用于连接供电开关；切换模块，用于接收信号源输出的控制信号，在控制信号处于第一电平时，控制输入电源为第一储能模块充电，并控制第二储能模块为驱动模块供电；以及，在控制信号处于第二电平时，控制第一储能模块为第二储能模块充电和为驱动模块供电；驱动模块，用于在得电时驱动供电开关处于导通状态。本申请实施例中，在接收到控制信号后切换模块利用输入电源提供的电能通过相应的控制方式可以持续导通供电开关，即在切换模块接收到的控制信号为第一电平时，控制输入电源对第一储能模块进行充电，控制第二储能模块为驱动模块供电，在切换模块接收到的控制信号为第二电平时，控制第一储能模块对第二储能模块充电，第二储能模块向驱动模块供电，驱动模块在得电时驱动供电开关处于导通状态，不需要独立的驱动电源和驱动芯片，而且可以减少输入电源所在电路中的开关的设计成本、PCB布线难度和EMC的设计难度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的直流电路的示意图；

图2为本申请实施例提供的供电开关驱动电路的第一结构示意图；

图3为本申请实施例提供的供电开关驱动电路的第二结构示意图。

附图标记说明：

100、供电开关驱动电路； 10、切换模块； 20、第一储能模块；

30、第二储能模块； 40、驱动模块； 300、信号源；

200、输入电源； K、供电开关； 101、第一开关单元；

102、第二开关单元； 103、第三开关单元； Q1、第一开关管；

Q2、第二开关管； 1031、控制子单元； Q3、第三开关管；

Q4、第四开关管； C1、第一电容； C2、第二电容；

ZD1、第一稳压管； C3、第三电容； Q5、第五开关管；

Q6、第六开关管； 401、驱动单元； ZD2、第二稳压管；

D1、第一二极管； D2、第二二极管。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组），“多片”指的是两片以上（包括两片）。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

相关技术中，在便捷式储能逆变器与微逆系列应用中，很多直流电路都会涉及到在直流正端加开关管或者继电器作为输入开关、输出开关，即供电开关。继电器作为一种相对简单的隔离驱动控制器件，经常作为直流电路的输入开关和输出开关，但是继电器体积大、成本高（特别是直流继电器）、循环使用寿命短、驱动功耗大、开关动作声音大、开关速度慢等缺点，继电器无法作为快速保护开关，而且对于注重体积小、成本低、功耗低和体验感好的便捷式储能逆变器。因此，目前主要将开关管作为直流电路的输入开关、输出开关，如图1所示，图1是本申请实施例提供的直流电路的示意图，K为直流电路的供电开关。

在晶体管作为直流电路的输入开关、输出开关的情况下，驱动电源的地必须是独立的，对于多路输入和输出的电路则涉及多个晶体管，导致驱动电源设计繁琐；而且需要独立的驱动电源和驱动芯片（驱动光耦）驱动晶体管，特别是驱动电流峰值大于2A的器件；另外对于集中供电的多路供电开关驱动电路，驱动电源的印刷电路板(Printed CircuitBoard，PCB）布线难度大且对电磁兼容性（Electromagnetic Compatibility，EMC）影响很大。因此，本申请提出一种可以解决上述驱动电源问题的供电开关驱动电路。

图2为本申请实施例提供的供电开关驱动电路的第一结构示意图，如图2所示，供电开关驱动电路100包括切换模块10、第一储能模块20、第二储能模块30和驱动模块40；切换模块10分别与第一储能模块20及第二储能模块30连接，第一储能模块20与第二储能模块30连接，第一储能模块20还用于连接输入电源200，驱动模块40与第二储能模块30连接，驱动模块40还用于连接供电开关K；切换模块10，用于接收信号源300输出的控制信号，在控制信号处于第一电平时，控制输入电源200为第一储能模块20充电，并控制第二储能模块30为驱动模块40供电；以及，在控制信号处于第二电平时，控制第一储能模块20为第二储能模块30充电和为驱动模块40供电；驱动模块40，用于在得电时驱动供电开关K处于导通状态。

在一实施例中，供电开关K的一端连接输入电源200，供电开关K的另一端连接负载，供电开关K的控制端连接驱动模块40，通过控制供电开关K的导通或者断开，以控制输入电源200是否为负载供电。可选的，供电开关K为反向串联的两个金氧半场效晶体管（metaloxide semiconductor，MOS）。

在本实施例中，如图2所示，供电开关驱动电路100包括切换模块10、第一储能模块20、第二储能模块30和驱动模块40，切换模块10的一端与信号源300连接，切换模块10的另一端与第一储能模块20的一端、第二储能模块30的一端连接，第一储能模块20的另一端与输入电源200连接，第一储能模块20还与第二储能模块30连接，第二储能模块30与驱动模块40连接，驱动模块40与供电开关K的控制端连接。

信号源300输出第一电平的控制信号，切换模块10控制输入电源200为第一储能模块20充电，并控制第二储能模块30为驱动模块40供电，驱动模块40在得电时驱动供电开关K处于导通状态。

信号源300输出第二电平的控制信号的情况下，第一储能模块20在控制信号为第一电平时被充电，此时切换模块10控制第一储能模块20向第二储能模块30充电，并控制第二储能模块30为驱动模块40供电，驱动模块40在得电时驱动供电开关K处于导通状态。

需说明的是，在控制信号处于第一电平时，切换模块10控制第一储能模块20的一端（第一储能模块20的一端是指第一储能模块20与切换模块10连接的一端）接地，以使输入电源200为第一储能模块20充电，且切换模块10断开第一储能模块20与第二储能模块30之间的连接。此时，第一储能模块20无法为第二储能模块30充电，第二储能模块30通过其存储的电能为驱动模块40供电。在控制信号处于第二电平时，切换模块10控制第一储能模块20与第二储能模块30并联，以使第一储能模块20向第二储能模块30充电，同时第一储能模块20为驱动模块40供电，驱动模块40在得电时驱动供电开关K处于导通状态。

其中，控制信号为PWM控制信号。具体的，本申请的供电开关驱动电路能够根据信号源300输出的PWM控制信号持续控制供电开关K导通。

具体地，在控制信号进入第一个脉冲周期，且控制信号为第一电平时，切换模块10控制输入电源200为第一储能模块20充电，此时，切换模块10断开第一储能模块20与第二储能模块30之间的连接，第一储能模块20无法为第二储能模块30充电，第二储能模块30无法为驱动模块40供电，从而无法驱动供电开关K，供电开关K处于断开状态。

在控制信号在控制信号进入第一个脉冲周期，且控制信号为第二电平时，第一储能模块20在控制信号为第一电平时被输入电源200充电，切换模块10控制第一储能模块20与第二储能模块30处于并联状态，以使第一储能模块20向第二储能模块30充电，同时第一储能模块20可以为驱动模块40供电，驱动模块40在得电时驱动供电开关K处于导通状态。

在控制信号进入第二个脉冲周期，且控制信号为第一电平的情况下，由于第二储能模块30在控制信号的上一个脉冲周期时被第一储能模块20充电，第二储能模块30存储电能，第二储能模块30继续向驱动模块40供电，驱动模块40在得电时驱动供电开关K处于导通状态。即，只有控制信号进入第一个脉冲周期，且控制信号为第一电平的情况下，供电开关K处于断开状态，在信号源300后续输出的控制信号中，供电开关K一直处于导通状态。

在一实施例中，第一储能模块20所能存储的电能大于第二储能模块30所能存储的电能。

在一实施例中，在一个脉冲周期内，第一储能模块20在第二电平时为第二储能模块30所充的电能为能够维持第二储能模块30在第一电平时为驱动模块40持续供电的电能。

当需要断开供电开关K时，信号源300停止输出控制信号，即信号源300持续输出第二电平的控制信号。在信号源300刚开始输出第二电平的控制信号时，第二储能模块30还会继续向驱动模块40供电，驱动模块40驱动供电开关K处于导通状态，直至第二储能模块30将储存的电能释放完，供电开关K断开。

其中，第一电平为高电平，第二电平为低电平。

可选的，信号源300可以是中央处理器、图形处理器、现场可编程逻辑门阵列、专用集成电路、数字信号处理芯片等。

可选的，切换模块10可以是由开关管、电阻组成的电路。

本申请实施例中，供电开关驱动电路包括切换模块、第一储能模块、第二储能模块和驱动模块；切换模块分别与第一储能模块及第二储能模块连接，第一储能模块与第二储能模块连接，第一储能模块还用于连接输入电源，驱动模块与第二储能模块连接，驱动模块还用于连接供电开关；切换模块，用于接收信号源输出的控制信号，在控制信号处于第一电平时，控制输入电源为第一储能模块充电，并控制第二储能模块为驱动模块供电；以及，在控制信号处于第二电平时，控制第一储能模块为第二储能模块充电和为驱动模块供电；驱动模块，用于在得电时驱动供电开关处于导通状态。本申请实施例中，在接收到控制信号后切换模块利用输入电源提供的电能通过相应的控制方式可以持续导通供电开关，即在切换模块接收到的控制信号为第一电平时，控制输入电源对第一储能模块进行充电，控制第二储能模块为驱动模块供电，在切换模块接收到的控制信号为第二电平时，控制第一储能模块对第二储能模块充电，第二储能模块向驱动模块供电，驱动模块在得电时驱动供电开关处于导通状态，不需要独立的驱动电源和驱动芯片，而且可以减少输入电源所在电路中的开关的设计成本、PCB布线难度和EMC的设计难度。

图3为本申请实施例提供的供电开关驱动电路的第二结构示意图，如图3所示，切换模块10包括相互连接的第一开关单元101、第二开关单元102及第三开关单元103，第二开关单元102与第一储能模块20连接，第三开关单元103与第二储能模块30连接；第一开关单元101，用于接收控制信号，在控制信号处于第一电平时导通，以驱动第二开关单元102导通及第三开关单元103断开，以使输入电源200通过第二开关单元102为第一储能模块20充电；以及，在控制信号处于第二电平时断开，以驱动第二开关单元102断开及第三开关单元103导通，以使第一储能模块20通过第三开关单元103为第二储能模块30充电和为驱动模块40供电。

在本实施例中，如图3所示，第一开关单元101的第一端与信号源300连接，第一开关单元101的第二端与第二开关单元102的第一端、第三开关单元103的第一端连接，第一开关单元101的第三端与第二开关单元102的第二端连接，且第一开关单元101的第三端接地。

第二开关单元102的第三端与第一储能模块20、第三开关单元103的第二端连接，第三开关单元103的第三端与驱动模块40的第二端、第二储能模块30的第二端连接，第三开关单元103的第四端与驱动模块40的第一端、第二储能模块30的第一端连接。

需要说明的是，图3中示出的1、2、3为各开关管对应的第一端、第二端和第三端，不等同于各模块或单元的第一端、第二端和第三端。

在本实施例中，在控制信号进入第一个脉冲周期，且控制信号为第一电平时，第一开关单元101接收控制信号，第一开关单元101导通以驱动第二开关单元102导通，驱动第三开关单元103断开。输入电源200通过第一储能模块20及第二开关单元102接地，形成充电回路，以使输入电源200为第一储能模块20充电。

在控制信号进入第一个脉冲周期，且控制信号为第二电平时，第一开关单元101接收控制信号，第一开关单元101断开以驱动第二开关单元102断开，驱动第三开关单元103导通。第一储能模块20通过第三开关单元103向第二储能模块30供电，第二储能模块30向驱动模块40供电，驱动模块40得电时驱动供电开关K导通。

在控制信号进入第二个脉冲周期，且控制信号为第一电平时，第一开关单元101接收控制信号，第一开关单元101导通以驱动第二开关单元102导通，驱动第三开关单元103断开。第二储能模块30由于被第一储能模块20充电储存了电能，第二储能模块30向驱动模块40供电，驱动模块40得电时驱动供电开关K导通。

进一步地，第一开关单元101包括第一开关管Q1、电阻R1和电阻R2，第一开关管Q1的第一端通过电阻R1与信号源300连接，以及通过电阻R2与第一开关管Q1的第二端连接，第一开关管Q1的第二端接地；第一开关管Q1的第三端与第二开关单元102以及第三开关单元103连接。

在本实施例中，信号源300输出的控制信号为第一电平时，第一开关管Q1的第一端和第一开关管Q1的第二端之间产生压差，满足第一开关管Q1的导通条件，第一开关管Q1的第二端和第一开关管Q1的第三端之间导通。信号源300输出的控制信号为第二电平时，第一开关管Q1的第二端和第一开关管Q1的第三端之间断开。

可选的，第一开关管Q1可以采用的金氧半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor ，MOS）例如，2N7002的MOS管。

在一个实施例中，继续参见上述图3，图3为本申请实施例提供的供电开关驱动电路的第二结构示意图，如图3所示，第二开关单元102包括第二开关管Q2，第二开关管Q2的第一端与第一开关管Q1的第三端、第三开关单元103的第一端连接，第二开关管Q2的第二端与第三开关单元103的第二端以及第一储能模块20连接，第二开关管Q2的第三端与第一开关管Q1的第二端连接。

在本实施例中，如图3所示，信号源300输出的控制信号为第一电平时，第一开关管Q1导通，第二开关管Q2的第一端被第一开关管Q1拉到接地，第二开关管Q2跟着导通。输入电源200、第一储能模块20、第二开关管Q2形成回路，输入电源200对第一储能模块20充电。

在信号源300输出的脉冲信号为第二电平时，第一开关管Q1断开，第二开关管Q2的第一端通过第三开关单元103上拉到第一储能模块20的第一端，经过第一储能模块20连接至第二开关管Q2的第二端，第二开关管Q2没有驱动电流进入截止状态。

可选的，第二开关管Q2也可以采用MOS管，例如，2N7002的MOS管。

本申请实施例中，第二开关单元包括第二开关管，第二开关管的第一端与第一开关管的第三端、第三开关单元的第一端连接，第二开关管的第二端与第三开关单元103的第二端以及第一储能模块20连接，第二开关管Q2的第三端与第一开关管的第二端连接。本申请实施例中，在第一开关管导通的情况下，驱动第二开关管导通，从而利用输入电源为第一储能模块进行充电，为后续向第二储能模块充电，第二储能模块向驱动模块供电，利用驱动模块驱动导通开关奠定基础。

在一个实施例中，继续参见上述图3，图3为本申请实施例提供的供电开关驱动电路的第二结构示意图，如图3所示，第三开关单元103包括控制子单元1031和第三开关管Q3，控制子单元1031，用于在控制信号处于第二电平时，通过第一储能模块20产生驱动电压，以导通第三开关管Q3；第三开关管Q3，用于在第三开关管Q3导通的情况下，通过第一储能模块20对第二储能模块30充电和为驱动模块40供电。

在本实施例中，由于第一储能模块20在上一个脉冲周期被输入电源200充电，第一储能模块20上存储电能。在控制信号为第二电平的情况下，第一储能模块20的直流电使得控制子单元1031产生驱动电压，以导通第三开关管Q3，在第三开关管Q3导通的情况下，通过第一储能模块20对第二储能模块30进行充电和为驱动模块40供电。

本申请实施例中，控制子单元，用于在控制信号处于第二电平时，通过第一储能模块产生驱动电压，以导通第三开关管，在第三开关管导通的情况下，通过第一储能模块对第二储能模块充电和为驱动模块供电。本实施例中，利用第一储能模块驱动控制子单元，利用控制子单元驱动第三开关管导通，在第三开关管导通的情况下，通过第一储能模块对第二储能模块进行充电和为驱动模块供电，在控制信号为第二电平的情况下，也可以通过驱动模块驱动导通开关处于导通状态，控制方法简单。

进一步地，控制子单元包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和第四开关管Q4，电阻R3的第一端与电阻R4的第一端、第二储能模块30的第一端、第一储能模块20以及驱动模块40连接，电阻R3的第二端与电阻R5的第一端、第四开关管Q4的第一端、第一开关管Q1的第三端以及第二开关管Q2的第一端连接；电阻R5的第二端与第四开关管Q4的第二端以及第三开关管Q3的第一端连接；电阻R4的第二端与第四开关管Q4的第三端连接。

在本实施例中，在控制信号进入第一个脉冲周期，且控制信号为第一电平时，第三开关管Q3和第四开关管Q4断开，第二储能模块30没有充电回路，驱动模块40为断开状态，导致供电开关K没有驱动电流进入断开状态。

在脉冲信号为进入第一个脉冲周期，且控制信号为第二电平时，第四开关管Q4导通，第四开关管Q4第一端的驱动电压为=R5/(R3+R5)*第二储能模块两端的电压。

第四开关管Q4导通的情况下，电阻R3与电阻R5串联，再与电阻R4并联。通过电阻R4第二端的电压驱动第三开关管Q3导通，进而通过第一储能模块20对第二储能模块30进行充电。由于电阻R3与电阻R5串联，再与电阻R4进行并联，电阻R3、电阻R4和电阻R5上被分配较小的电压，进而使得第一储能模块20上的直流电传输至第三开关管Q3的第一端的电流增大，以驱动第三开关管Q3导通，实现了电压信号驱动大电流的第三开关管Q3，以驱动大电流的供电开关K，从而降低驱动功耗。

需要说明的是，当控制信号为第一电平时，第一开关管Q1导通，则电阻R3被拉到接地，所以电阻R3不能选择小阻值和小封装的电阻（因为功耗大，选取困难）。可选的，电阻R3的取值范围可以为20KΩ-50KΩ。

当控制信号为第二电平时，第一开关管Q1断开，由于电阻R3的阻值大其驱动电流弱，若直接采用电阻R3驱动第三开关管Q3导通，则第三开关管Q3的第二端、第三开关管Q3的第三端导通电流的大小受到限制。因此，在控制子单元1031中加入第四开关管Q4和电阻R4、电阻R5，第四开关管Q4导通后，电阻R3与电阻R5串联，再与电阻R4并联，可以实现小阻值直接驱动第三开关管Q3，则第三开关管Q3的第三端和第三开关管Q3第二端的导通电流可以做到比较大，可以依据实际情况、灵活选择所需的第三开关管Q3，最大驱动电流可以基于电阻R3、电阻R4、电阻R5进行任意设计，实现第一储能模块20给第二储能模块30的快速充电。

需要说明的是，还可以依据上述原理并联多个电阻，本申请实施例的图3只是一种示例。可选的，电阻R4的取值范围可以为10Ω-20Ω。

本申请实施例中，控制子单元包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和第四开关管，电阻R3的第一端与电阻R4的第一端、第二储能模块的第一端、第一储能模块以及驱动模块连接，电阻R3的第二端与电阻R5的第一端、第四开关管的第一端、第一开关管的第三端以及第二开关管的第一端连接；电阻R5的第二端与第四开关管的第二端以及第三开关管的第一端连接；电阻R4的第二端与第四开关管的第三端连接。本申请实施例通过电阻R3、电阻R4、电阻R5和第四开关管所在的回路，在第四开关管导通的情况下，可以实现电压信号驱动大电流的第三开关管，使得第三开关管的驱动能力大大增强，实现对第三开关管的加速驱动，可以实现更大电流驱动第三开关管，从而可以基于第三开关管驱动大功率的导通开关，降低驱动功耗。

在一个实施例中，继续参见上述图3，图3为本申请实施例提供的供电开关驱动电路的第二结构示意图，如图3所示，第一储能模块20包括第一储能单元和第二储能单元，第一储能单元包括第一电容C1以及与第一电容C1并联的电阻R6，第二储能单元包括第二电容C2以及与第二电容C2并联的电阻R7，第一储能单元和第二储能单元串联在输入电源200与第二开关单元102之间。

在本实施例中，如图3所示，第一储能单元和第二储能单元串联在输入电源200与第二开关单元102之间，即第一电容C1与电阻R6并联，第二电容C2电阻R7并联，再串联在输入电源200与第二开关单元102之间。

在控制信号为第一电平的情况下，第二开关单元102导通，输入电源200、第一电容C1、电阻R6、第二电容C2、电阻R7以及第二开关单元102形成充电回路，通过输入电源200对第一电容C1和第二电容C2进行充电，以在控制信号为第二电平的情况下，利用第一电容C1向第二储能模块30进行充电。

电阻R6为第一电容C1的放电电阻，防止第一电容C1偏压，电阻R7为第二电容C2的放电电阻，防止第二电容C2偏压。可选的，电阻R6可以为一个电阻，也可以为多个电阻，多个电阻可以是串联组成电阻R6，也可以是并联组成电阻R6，或者是串并联组成电阻R6。同样的，电阻R7也可以为一个电阻，也可以为多个电阻。

可选的，第一储能模块20还可以包括第一稳压管ZD1，第一稳压管ZD1与第一储能单元并联，即第一稳压管ZD1与第一电容C1、电阻R6并联。将第一电容C1上的电压进行稳压限制。例如，第一稳压管ZD1是15V或18V的稳压管，则可以将第一电容C1上的电压钳位在15V或18V，即第一电容C1上的电压最大为15V或18V。

可选的，第一储能模块20还可以包括包括第一二极管D1和第二二极管D2，起电流反向保护作用。

需要说明的是，电阻R6、电阻R7的选取原则为：R6/(R6+R7)*输入电源的电压=第一稳压管ZD1的电压。例如，第一稳压管ZD1为15V，R6/(R6+R7)*输入电源的电压=15V，第一电容C1充电到最大电压15V截止。可选的，电阻R7的取值范围可以为20KΩ-50KΩ。

本申请实施例中，第一储能单元和第二储能单元串联在输入电源与第二开关单元之间，在控制信号为第一电平的情况下，第二开关单元导通，通过输入电源对第一电容、第二电容充电，为后续在控制信号为第二电平的情况下导通第三开关单元，为第二储能模块进行充电奠定基础。

在一个实施例中，继续参见上述图3，图3为本申请实施例提供的供电开关驱动电路的第二结构示意图，如图3所示，第二储能模块30包括第三电容C3和电阻R8；第三电容C3的第一端与电阻R8的第一端、第一储能模块20、切换模块10的第一端和驱动模块40的第一端连接，第三电容C3的第二端与电阻R8的第二端、切换模块10的第二端和驱动模块40的第二端连接。

在本实施例中，在控制信号进入第一个脉冲周期，且控制信号为第二电平的时，第一开关管Q1导通，驱动第二开关管Q2导通，以驱动第三开关管Q3和第四开关管Q4断开。输入电源200、第一电容C1、第二电容C2、第二开关管Q2形成充电回路，输入电源通过第二开关管Q2向第一电容C1和第二电容C2充电。

在控制信号进入第一个脉冲周期，且控制信号为第二电平时，第一开关管Q1，第二开关管Q2处于断开状态，第三开关管Q3和第四开关管Q4处于导通状态。在第三开关管Q3和第四开关管Q4导通的情况下，第一电容C1与第三电容C3并联，第一电容C1向第三电容C3进行充电，第三电容C3向驱动模块40供电，驱动模块40得电时驱动供电开关K处于导通状态。

在控制信号进入第二个脉冲周期，且控制信号为第一电平的情况下，第一开关管Q1导通，驱动第二开关管Q2导通，以驱动第三开关管Q3和第四开关管Q4断开。但是，第三电容C3由于在上一个脉冲周期被第一电容C1充电，第三电容C3继续给驱动模块40提供电能，以维持驱动模块40处于导通状态，以驱动供电开关K处于导通状态。

第三电容C3和电阻R8的第一端连接，第三电容C3的第二端与电阻R8的第二端连接，即第三电容C3和电阻R8并联，电阻R8作为第三电容C3的放电电阻，防止第三电容C3偏压。

第三电容C3储存的电能给驱动模块40供电，从而维持供电开关K继续处于导通状态，因此，只需要第三电容C3选取适当容值即可维持在第二电平时向驱动模块40供电。可选的，第三电容C3的取值范围可以是2-10uF。

在一个实施例中，继续参见上述图3，图3为本申请实施例提供的供电开关驱动电路的第二结构示意图，如图3所示，驱动模块40包括第五开关管Q5、第六开关管Q6、电阻R9、电阻R10和至少一个驱动单元401；第五开关管Q5的第一端通过电阻R9与第五开关管Q5的第二端以及第二储能模块30的第二端连接，第五开关管Q5的第三端通过电阻R10与第六开关管Q6的第一端连接；第六开关管Q6的第二端与第五开关管Q5的第一端、切换模块10、第二储能模块30的第一端以及第一储能模块20连接；第六开关管Q6的第三端通过至少一个驱动单元401与驱动单元401对应的供电开关K连接。

在本实施例中，第五开关管Q5的第一端与第一电容C1的第一端、第六开关管Q6的第二端以及通过电阻R9与第五开关管Q5的第二端连接，同时，第五开关管Q5的第二端与第三电容C3的第二端、电阻R8的第二端连接，第五开关管Q5的第三端通过电阻R10与第六开关管Q6的第一端连接。

第六开关管Q6的第三端通过至少一个驱动单元401与驱动单元401对应的供电开关K连接。

以第一稳压管ZD1为15V为例，在控制信号进入第一个脉冲周期，且控制信号为第一电平时，由于第三电容C3上没有电压，第二稳压管ZD2、电阻R9和电阻R8构成的回路没有电位差。因此，第五开关管Q5的第一端没有驱动电压进入断开状态，同时使得第六开关管Q6因为没有驱动电流而断开，供电开关K上没有驱动电压进入断开状态。

继续以第一稳压管ZD1为15V为例，在控制信号进入第一个脉冲周期，且控制信号为第二电平的情况下，即第三开关管Q3导通后，第五开关管Q5的第一端的电位为15V，第五开关管Q5的第二端的电位为-15V，第五开关管Q5导通。第五开关管Q5导通后，将电阻R10连接到第三电容C3的第二端，由于第六开关管Q6的第二端与第五开关管Q5的第一端连接，驱动第六开关管Q6导通。第六开关管Q6导通后，利用第三电容C3上的直流电经过驱动单元401驱动对应的供电开关K，驱动单元401对应的供电开关K进入导通状态。

可选的，供电开关K可以包括一个，也可以包括多个，当包括多个供电开关K时，多个驱动单元401并联，每个驱动单元401对应一个供电开关K，实现供电开关K的并联驱动，图3所示为两个驱动单元401，两个驱动单元401对应两个供电开关K。

进一步地，驱动单元401包括电阻R11和电阻R12；电阻R11的第一端与第六开关管Q6的第三端连接，电阻R11的第二端与电阻R12的第一端以及供电开关K的第一端连接，电阻R12的第二端与供电开关K的第二端连接；供电开关K的第三端与输入电源（输入端）或输出端连接。

可选的，驱动模块40还可以包括第二稳压管ZD2。

根据上述的实施例可知，第三电容C3与电阻R8并联与驱动模块40分压，因此，通过选定电阻R8的参数，可以使第三电容C3在控制信号的两个脉冲周期内掉电到第二稳压管ZD2的截止电压。当第二稳压管ZD2截止，第五开关管Q5的第一端没有驱动电压进入截止状态，进而使得第六开关管Q6断开，则供电开关K失去驱动能力而断开，实现了小信号对供电开关K的控制。

可选的，上述第一开关管Q1、第四开关管Q4和第五开关管Q5可以采用的MOS管，例如，2N7002的MOS管；而功率驱动部分第二开关管Q2、第三开关管Q3、第六开关管Q6可以采用三极管，例如，ONSS1C201MZ4T1G，用电压信号控制方法可以大大降低驱动功耗。

本申请实施例中，第三电容可以向驱动模块供电，使得驱动模块在得电时导通，通过第三电容和驱动模块可以灵活设定导通开关的断开时间，同时防止第三电容放电到低压时放电过慢，驱动信号不稳定（因为第三电容并连的电阻R8与驱动模块中电阻的阻值是固定值，第三电容两端电压越低，电容放电曲线越缓），有可能造成导通开关在导通开关的驱动电压附近处于半导通状态，容易发热损坏，使电路失效的问题。

在一个实施例中，提供一种储能电源，储能电源包括上述任一项实施例提供的供电开关驱动电路。

在本实施例中，提供一种储能电源，储能电源包括上述任一项实施例提供的供电开关驱动电路，使得储能电源的设计更加简单。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种供电开关驱动电路，其特征在于，所述供电开关驱动电路包括切换模块、第一储能模块、第二储能模块和驱动模块，所述切换模块包括相互连接的第一开关单元、第二开关单元及第三开关单元；

所述切换模块分别与所述第一储能模块及所述第二储能模块连接，所述第一储能模块与所述第二储能模块连接，所述第一储能模块还用于连接输入电源，所述驱动模块与所述第二储能模块连接，所述驱动模块还用于连接供电开关，所述第二开关单元与所述第一储能模块连接，所述第三开关单元与所述第二储能模块连接；

所述第一开关单元，用于接收信号源输出的控制信号，在所述控制信号处于第一电平时导通，以驱动所述第二开关单元导通及所述第三开关单元断开，以使所述输入电源通过所述第二开关单元为所述第一储能模块充电；以及，在所述控制信号处于第二电平时断开，以驱动所述第二开关单元断开及所述第三开关单元导通，以使所述第一储能模块通过所述第三开关单元为所述第二储能模块充电和为所述驱动模块供电；

所述驱动模块，用于在得电时驱动所述供电开关处于导通状态。

2.根据权利要求1所述的供电开关驱动电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第一开关管、电阻R1和电阻R2，

所述第一开关管的第一端通过所述电阻R1与所述信号源连接，以及通过所述电阻R2与所述第一开关管的第二端连接，所述第一开关管的第二端接地；

所述第一开关管的第三端与所述第二开关单元的第一端以及所述第三开关单元的第一端连接；所述第一开关管的第一端为所述第一开关管的控制端。

3.根据权利要求2所述的供电开关驱动电路，其特征在于，所述第二开关单元包括第二开关管，

所述第二开关管的第一端与所述第一开关管的第三端、所述第三开关单元的第一端连接，所述第二开关管的第二端与所述第三开关单元的第二端以及所述第一储能模块的第二端连接，所述第二开关管的第三端与所述第一开关管的第二端连接；所述第二开关管的第一端为所述第二开关管的控制端以及所述第二开关单元的第一端。

4.根据权利要求3所述的供电开关驱动电路，其特征在于，所述第三开关单元包括控制子单元和第三开关管，

所述控制子单元，用于在所述控制信号处于所述第二电平时，通过所述第一储能模块产生驱动电压，以导通所述第三开关管；

所述第三开关管，用于在所述第三开关管导通的情况下，通过所述第一储能模块对所述第二储能模块充电和为所述驱动模块供电。

5.根据权利要求4所述的供电开关驱动电路，其特征在于，所述控制子单元包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和第四开关管，

所述电阻R3的第一端与所述电阻R4的第一端、所述第二储能模块的第一端、所述第一储能模块的第一端以及所述驱动模块的第一端连接，所述电阻R3的第二端与所述电阻R5的第一端、所述第四开关管的第一端、所述第一开关管的第三端以及所述第二开关管的第一端连接；所述第四开关管的第一端为所述第四开关管的控制端以及所述第三开关单元的第一端；

所述电阻R5的第二端与所述第四开关管的第二端以及所述第三开关管的第一端连接；所述第三开关管的第一端为所述第三开关管的控制端；

所述电阻R4的第二端与所述第四开关管的第三端连接，所述第三开关管的第二端与所述第一储能模块的第二端、所述第二开关管的第二端连接，所述第三开关管的第三端与所述第二储能模块的第二端以及所述驱动模块的第二端连接；所述第三开关管的第二端为所述第三开关单元的第二端。

6.根据权利要求5所述的供电开关驱动电路，其特征在于，所述第一储能模块包括第一储能单元和第二储能单元，所述第一储能单元包括第一电容以及与所述第一电容并联的电阻R6，所述第二储能单元包括第二电容以及与所述第二电容并联的电阻R7，所述第一电容的第一端与所述第二储能模块的第一端、所述第二电容的第一端连接，所述第一电容的第二端与所述第三开关管的第二端、所述第二开关管的第二端连接，所述第二电容的第二端与输入电源连接；所述第一电容的第一端为所述第一储能模块的第一端，所述第一电容的第二端为所述第一储能模块的第二端；

所述第一储能单元和所述第二储能单元串联在所述输入电源与所述第二开关单元之间。

7.根据权利要求6所述的供电开关驱动电路，其特征在于，所述第二储能模块包括第三电容和电阻R8；

所述第三电容的第一端与所述电阻R8的第一端、所述第一电容的第一端、所述电阻R3的第一端和所述驱动模块的第一端连接，所述第三电容的第二端与所述电阻R8的第二端、所述第三开关管的第三端和所述驱动模块的第二端连接；所述第三电容的第一端为所述第二储能模块的第一端，所述第三电容的第二端为所述第二储能模块的第二端。

8.根据权利要求7所述的供电开关驱动电路，其特征在于，所述驱动模块包括第五开关管、第六开关管、电阻R9、电阻R10和至少一个驱动单元；

所述第五开关管的第一端通过所述电阻R9与所述第五开关管的第二端以及所述第三电容的的第二端连接，所述第五开关管的第三端通过所述电阻R10与所述第六开关管的第一端连接；所述第五开关管的第一端为所述第五开关管的控制端以及所述驱动模块的第一端，所述第五开关管的第二端为所述驱动模块的第二端，所述第六开关管的第一端为所述第六开关管的控制端；

所述第六开关管的第二端与所述第五开关管的第一端、所述电阻R3的第一端连接；

所述第六开关管的第三端通过所述至少一个驱动单元与所述驱动单元对应的供电开关连接。

9.一种储能电源，其特征在于，所述储能电源包括如权利要求1-8任一项所述的供电开关驱动电路。