CN117767711A - 单向导通电路、桥式驱动电路及开关电源 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单向导通电路、桥式驱动电路及开关电源,该单向导通电路应用于桥式驱动电路,桥式驱动电路包括高侧驱动器及第一电容,第一电容的第一端连接高侧驱动器的参考电位点,第二端为高侧驱动器提供供电电压,单向导通电路包括第一开关管和限流电路,第一开关管的第一端连接第一电容的第二端,第一开关管的第二端通过限流电路连接桥式驱动电路的电源端;第一开关管导通时,电源端通过限流电路和第一开关管向第一电容充电,限流电路用于限制流向第一电容的充电电流。通过上述设置,避免了自举二极管因反向恢复所带来的失效风险和性能降级。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子领域,尤其是指一种单向导通电路、桥式驱动电路及开关电源。
背景技术
常见的半桥驱动电路如图1所示,VDD为低边供电电源,GND为低边电路参考点;HB为高边供电电源,HS为高边电路参考点。图1中所示的D1为自举二极管,与自举二极管D1的阳极耦合的下管导通时(LO输出高电平),HS节点的电压被拉低,VDD通过自举二极管D1给自举电容CBOOT充电;当HS节点的电压被拉高后,自举二极管D1反向截止,自举电容CBOOT给高边驱动电路供电。
当自举二极管D1两端电压突然从正向变为反向时,PN节积累的非平衡少数载流子不会马上消失,而是通过漂移作用以及与多数载流子复合而逐渐减少,经过一段时间后转为再截止,该效应即为二极管的反向恢复特性。自举二极管D1反向恢复期间,自举电容CBOOT上的电荷向VDD泄放,可能导致高边驱动电路的供电电压不足而出现驱动异常;在系统开机时,自举二极管D1反向恢复现象更为明显。反向恢复过程中,自举二极管D1两端的压差非常大,反向电流也很大,此时自举二极管D1承受的瞬时功率很高,可能超过器件的安全工作区而导致器件失效。
发明内容
为了解决现有技术的不足,本申请的目的在于提供一种单向导通电路、桥式驱动电路及开关电源,能够避免单向导通元件的失效风险和电路的性能降级。
为实现上述目的,本申请采用如下的技术方案:
第一方面,本发明提供了一种单向导通电路,其应用于桥式驱动电路,桥式驱动电路包括高侧驱动器及第一电容,第一电容的第一端连接高侧驱动器的参考电位点,第二端为高侧驱动器提供供电电压,单向导通电路包括第一开关管和限流电路,第一开关管的第一端连接第一电容的第二端,第一开关管的第二端通过限流电路连接桥式驱动电路的电源端;第一开关管导通时,电源端通过限流电路和第一开关管向第一电容充电,限流电路用于限制流向第一电容的充电电流,以使充电电流满足以下关系式:
;
其中,ICHG为充电电流,RON_Q1为第一开关管的导通阻抗,VD_TH为第一开关管的体二极管的正向导通压降。
进一步地,第一开关管处于完全导通状态时,电源端通过限流电路和第一开关管向第一电容充电。
进一步地,第一开关管包括NMOS管。
进一步地,限流电路包括第二开关管和运算放大器,第二开关管的第一端连接电源端,第二开关管的第二端连接第一开关管的第一端,运算放大器的第一输入端接收表征流经第二开关管的充电电流,运算放大器的第二输入端接收电流参考信号,运算放大器的输出端连接至第二开关管的控制端。
进一步地,限流电路包括第二开关管和恒压电源,第二开关管的第一端连接电源端,第二开关管的第二端连接第一开关管的第一端,第二开关管的控制端连接恒压电源,以使第二开关管工作在恒流区。
进一步地,第二开关管包括PMOS管。
进一步地,单向导通电路还包括限流电路控制电路,限流电路控制电路在第一开关管处于完全导通状态时控制限流电路开启。
进一步地,限流电路控制电路包括控制开关,控制开关连接于第二开关的控制端和第一端之间,限流电路控制电路通过控制控制开关关断,以控制限流电路开启。
进一步地,限流电路控制电路连接第一开关管的控制端和第一端,并检测第一开关管的控制端和第一端的电压差,当电压差大于电压参考信号时控制控制开关关断,其中,电压参考信号大于等于第一开关管的完全导通阈值电压。
进一步地,限流电路控制电路包括电平转换器和比较器,电平转换器的第一输入端连接第一开关管的控制端,电平转换器的第二输入端连接第一开关管的第一端,电平转换器的输出端连接至比较器的第一输入端,比较器的第二输入端接收电压参考信号,比较器的输出端连接至控制开关的控制端;其中,电平转换器的输出端输出的信号表征第一开关管的控制端和第一端的电压差。
进一步地,单向导通电路还包括电荷泵电路,电荷泵电路的两端分别连接第一开关管的控制端和电源端,电荷泵电路用于产生驱动第一开关管的电压。
进一步地,电荷泵电路包括第二电容和串联的两个开关元件,第二电容的第一端连接至两个开关元件的公共端,并通过其中一个开关元件连接至电荷泵电路的充电端,第二电容的第二端连接电源端,且自电源端至第二电容单向导通,第二电容的第二端还连接第一开关管的控制端,且自第二电容至第一开关管单向导通; 电荷泵电路通过控制两个开关元件交替导通,控制第二电容在第一阶段时充电,在第二阶段时放电。
进一步地,单向导通电路还包括第三电容,第三电容的两端分别连接第一开关管的控制端和第一端,电荷泵电路为第三电容充电,第三电容提供维持第一开关管处于完全导通状态的电压。
进一步地,单向导通电路还包括钳位电路,钳位电路的两端分别连接第一开关管的控制端和第一端,钳位电路用于限制第一开关管的控制端和第一端的电压差。
第二方面,本申请还提供了一种桥式驱动电路,其包括上述第一方面中的任意一种单向导通电路。
进一步地,桥式驱动电路还包括低侧驱动器和控制电路,控制电路接收电平信号并根据电平信号控制高侧驱动器和/或低侧驱动器,电源端提供驱动低侧驱动器的基准电源电压。
第三方面,本申请还提供了一种开关电源,其包括上述第二方面中的任意一种桥式驱动电路。
与现有技术相比,本发明的技术方案具有以下优点:本发明提供的单向导通电路,在第一开关管导通时,电源端通过限流电路和第一开关管向第一电容充电,并通过限流电路限制流向第一电容的充电电流,以避免第一开关管的体二极管导通。上述单向导通电路中不存在反向恢复效应,以使器件能够保持在安全工作区对后端供电,避免了传统电路中自举二极管因为反向恢复所带来的失效风险和性能降级。
附图说明
图1为现有技术中自举电路的示意图。
图2为本申请实施方式中开关电源的示意图。
图3为本申请实施方式中单向导通电路的第一种电路框图。
图4为本申请实施方式中单向导通电路的第二种电路框图。
图5为本申请实施方式中第二开关管的电压-电流特性曲线。
图6为本申请实施方式中单向导通电路的示意图。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施方式中的附图,对本申请具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本申请。“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的,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。由此,限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“上述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。
本申请提供了如图2所示的应用于桥式驱动电路100的单向导通电路11,其中,桥式驱动电路100包括高侧驱动器U1、低侧驱动器U2、第一电容C1和控制电路12,桥式驱动电路100通过高侧驱动器U1连接至高侧开关管QH的控制端,桥式驱动电路100通过低侧驱动器U2连接至低侧开关管QL的控制端,高侧开关管QH和低侧开关管QL的公共端被同步到高侧驱动器U1的参考电位点HS。控制电路12接收电平信号并根据电平信号控制高侧驱动器U1和/或低侧驱动器U2,从而实现高侧开关管QH和低侧开关管QL转换以将输入电压VBUS转换为输出电压V0。
其中,图2中示出了与控制电路12连接的第一输入节点HI以及第二输入节点LI,控制电路12通过第一输入节点HI获取高电平信号,通过第二输入节点LI获取低电平信号。
为了便于理解本申请的技术方案,需要说明的是,第一电容C1为现有技术中的自举电容,第一电容C1的第一端连接高侧驱动器U1的参考电位点HS,第一电容C1的第二端为高侧驱动器U1提供供电电压,并在高侧开关管QH开启时确保高侧开关管QH维持在完全导通状态。
需要说明的是,高侧开关管QH和低侧开关管QL均为MOS管,根据MOS管的工作特性可将MOS管的工作区域分为截止区、恒流区、可变电阻区,其中,恒流区也被称为饱和区、放大区或有源区,工作在恒流区的MOS管可应用于线性稳压器、恒流控制器、电流镜像电路等;工作在可变电阻区的MOS管表示MOS管处于fully-on(完全导通)状态,此时MOS管的特性表现为开关电源中的导通电阻Rdson,通过调节MOS管的栅源电压,以此改变导通电阻Rdson的阻值;工作在截止区的MOS管处于关断状态。前述的高侧开关管QH和低侧开关管QL导通时均工作在可变电阻区,以此降低高侧开关管QH和低侧开关管QL的损耗。
如图2所示,作为一种实现方式,本申请实施例中单向导通电路11包括第一开关管Q1和限流电路111。第一开关管Q1的第一端连接至第一电容的第二端,第一开关管的第二端通过限流电路111连接桥式驱动电路100的电源端VDD。
在本申请实施方式中,电源端VDD接收基准电源电压,该基准电源电压是通过桥式驱动电路100的外部电源提供的。
可选的,基准电源电压还可以是桥式驱动电路100内部利用LDO(Low DropoutRegulator,低压差线性稳压器)产生的电压,在此对于基准电源电压的获取方式不作具体限定。任意一种能够为第一电容C1提供充电电压的方式均在本申请所要求保护的范围以内。
具体地,第一开关管Q1导通时,电源端VDD通过限流电路111和第一开关管Q1向第一电容C1充电。限流电路111用于限制流向第一电容C1的充电电流,以使充电电流满足以下关系式:
;
其中,ICHG为充电电流,RON_Q1为第一开关管Q1的导通阻抗,VD_TH为第一开关管Q1的体二极管的正向导通压降。
在现有技术中,当自举二极管两端电压突然从正向变为反向时,PN节积累的非平衡少数载流子不会马上消失,而是通过漂移作用以及与多数载流子复合而逐渐减少,经过一段时间后转为再截止,可能导致高侧驱动器U1输出的电压不足而出现驱动异常。此外,自举二极管反向恢复过程中,自举二极管两端的压差非常大,反向电流也很大,此时自举二极管承受的瞬时功率很高,可能超过器件的SOA(Safe operating area,安全工作区) 而导致失效。
可见,本申请的技术方案取代了单向导通元件,如自举二极管,以使该单向导通电路11通过第一电容C1能够稳定提供驱动高侧驱动器U1的供电电压,以实现高侧开关管QH和低侧开关管QL的通断转换。
进一步地,第一开关管Q1处于完全导通状态时,电源端VDD通过限流电路111和第一开关管Q1向第一电容C1充电。其中,第一开关管为NMOS管。
需要说明的是,第一开关管Q1工作时处于完全导通状态,以减小第一开关管Q1的导通阻抗,从而减小第一开关管Q1的第一端和第二端之间的压降,以此保证第一开关管Q1的第一端和第二端之间的压降小于其体二极管的正向导通阈值。
由于第一开关管Q1为单极性器件,上述设置能够避免第一开关管Q1的体二极管导通,因此不会出现反向恢复效应,从而在根本上避免了传统的自举二极管因反向恢复所带来的失效风险和性能降级。
示例性的,控制电路12根据电平信号分别输出相应的开关信号至高侧驱动器U1和低侧驱动器U2,以使高侧驱动器U1所控制的高侧开关管QH断开,低侧驱动器U2所控制的低侧开关管QL闭合。限流电路111在第一开关管Q1处于完全导通状态时开启,形成自电源端VDD、限流电路111、第一开关管Q1、第一电容C1至低侧开关管QL的导通路径,由电源端VDD对第一电容C1充电。
当第一电容C1充电时,第一电容C1的第二端的电压被拉高,此时由于第一开关管Q1处于完全导通状态,第一开关管Q1的第二端的电压与第一开关管Q1的第一端的电压基本一致,直至第一开关管Q1的第一端和控制端的电压差低于其导通阈值,以使第一开关管Q1断开,第一电容C1充电截止,控制电路12输通过低侧驱动器U2控制低侧开关管QL断开,此时形成自第一电容C1、高侧驱动器U1至高侧开关管QH的导通路径,由第一电容C1为高侧驱动器U1提供供电电压,进而通过高侧驱动器U1控制高侧开关管QH闭合。
通过上述设置,充电电流ICHG通过第一开关管Q1的沟道进行导通,而第一开关管Q1属于单极性元件,不存在反向恢复特性。因此该单向导通电路11避免了现有技术中因自举二极管的反向恢复特性所带来的失效风险和性能降级。
如图3所示,作为一种实现方式,限流电路111包括第二开关管Q2和运算放大器U3,第二开关管Q2的第一端连接桥式驱动电路100的电源端VDD,以接收基准电源电压,第二开关管Q2的第二端连接至第一开关管Q1的第一端,并同步至运算放大器U3的第一输入端,运算放大器U3接收表征流经第二开关管Q2的充电电流ICHG,运算放大器U3的第二输入端接收电流参考信号IREF,运算放大器U3的输出端连接至第二开关管Q2的控制端。
其中,充电电流ICHG小于等于电流参考信号IREF的电流值,以防止充电电流ICHG过大导致第一开关管Q1的体二极管导通。
示例性的,第二开关管Q2为PMOS管,运算放大器U3接收表征流经第二开关管Q2的充电电流ICHG,并在充电电流ICHG大于电流参考信号IREF的电流值的情况下,运算放大器U3通过控制第二开关管Q2的控制端的电压,以降低流经第二开关管Q2的充电电流ICHG。
如图4所示,作为另一种可选的实现方式,限流电路111包括第二开关管Q2和恒压电源U0,第二开关管Q2的第一端连接桥式驱动电路100的电源端VDD,以接收基准电源电压,第二开关管Q2的第二端电连接至第一开关管Q1的第一端。
具体地,第二开关管Q2的控制端接收恒压电源U0输出的电压,以使第二开关管Q2工作在恒流区,以限制流经第二开关管Q2的充电电流ICHG。
示例性的,第二开关管Q2为PMOS管。
如图5所示的第二开关管Q2的电压-电流特性曲线,VGS=nV表示为第二开关管Q2进入饱和导通状态栅源电压所需满足的特定阈值。由于第二开关管Q2在某个工艺平台下的尺寸和参数确定,因此可以根据第二开关管Q2的尺寸和参数确定恒压电源U0输出的电压。
其中,纵坐标表示为流经第二开关管Q2的充电电流ICHG,横坐标表示为第二开关管Q2的源极和漏极之间的电压差VDS,VGS表示为第二开关管Q2的栅源电压,nV表示为第二开关管Q2进入饱和导通状态栅源电压所需满足的特定阈值,VGS(th)表示为第二开关管Q2的体二极管的导通压降。
综上,通过第二开关管Q2和运算放大器U3以构成限流电路111的基本功能单元,或者通过第二开关管Q2和恒压电源U0以构成限流电路111的基本功能单元均能够实现以稳定的充电电流ICHG对第一电容C1充电,保证器件可靠工作。
如图2至图4所示,作为一种实现方式,单向导通电路11还包括限流电路控制电路112,限流电路控制电路112的两端分别连接第一开关管的控制端和第一端,限流电路控制电路112用于检测第一开关管Q1的控制端和第一端之间的电压差,限流电路控制电路112的输出端电连接至限流电路111,并在第一开关管Q1处于完全导通状态时控制限流电路开启。
需要说明的是,在相关技术中,确保第一开关管Q1处于完全导通状态时电源端VDD对第一电容C1充电,需要在第一开关管Q1和电源端VDD之间设置相应的开关电路。在本申请实施方式中,通过限流电路控制电路112将限流电路111复用为开关使用,减少了该电路结构中的元器件数量。
具体地,限流电路控制电路112包括开关电平转换器U4和比较器U5,电平转换器U4的第一输入端连接至第一开关管Q1的控制端,电平转换器U4的第二输入端连接至第一开关管Q1的第一端,电平转换器U4的输出端连接至比较器U5的同向输入端,比较器U5的反向输入端接收电压参考信号,比较器U5的输出端连接至限流电路111。
电平转换器U4输出表征第一开关管Q1的控制端和第一端的电压差的检测信号,比较器U5在检测信号的电压大于电压参考信号的电压时控制限流电路111开启。
需要说明的是,若第一开关管Q1工作在恒流区,第一开关管Q1的第一端和第二端的压降较大,此时充电电流ICHG通过第一开关管Q1的体二极管导通,当低侧开关管QL断开时,第一开关管Q1的体二极管产生反向恢复,第一开关管Q1具有较大的损耗,导致第一开关管Q1失效风险和性能降级。
更具体的,限流电路控制电路112还包括控制开关M0,控制开关M0的第一端连接第二开关管Q2的第一端,控制开关M0的第二端连接第二开关管Q2的控制端,控制开关M0的控制端连接比较器U5的输出端。
示例性的,第一开关管Q1处于完全导通状态时,电平转换器U4输出检测信号,比较器U5在检测信号的电压大于等于电压参考信号的电压通过控制开关M0开启限流电路111,电源端VDD通过第二开关管Q2、第一开关管Q1对第一电容C1充电。第一开关管Q1断开时,比较器U5获取的检测信号的电压小于电压参考信号的电压,控制开关闭合M0,此时限流电路111断开,第一电容C1放电为高侧驱动器U1提供供电电压。
上述设置将限流电路控制电路112和限流电路111组成为一个基本功能单元,以使限流电路111复用为开关使用,从而提升单向导通电路11的稳定性。
如图2至图4所示,作为一种实现方式,单向导通电路11还包括电荷泵电路113,电荷泵电路113的两端分别连接第一开关管Q1的控制端和电源端VDD,电荷泵电路113用于产生驱动第一开关管Q1的电压。
示例性的,当基准电源电压达到5V,通过电荷泵电路113在第一开关管Q1的控制端和第一端之间产生约为5V的电压,以使第一开关管Q1的控制端和第一端之间的电压差足够使得其沟道开启,此时开启限流电路111,以使第一开关管Q1处于完全导通状态,在设计上保证充电电流ICHG和第一开关管Q1导通阻抗的乘积不超过第一开关管Q1的体二极管正向导通压降。
具体地,电荷泵电路113包括第二电容C2和串联的两个开关元件,第二电容C2的第一端连接两个开关元件的公共端,并且第二电容C2通过其中任一开关元件连接至电荷泵电路113的充电端VCC。第二电容C2的第二端连接至电源端VDD,且自电源端VDD至第二电容C2单向导通。第二电容C2的第二端还连接至第一开关管Q1的控制端,且自第二电容C2至第一开关管Q1单向导通。
需要说明的是,充电端VCC可以连接桥式驱动电路100的外部电源,充电端VCC也可以是连接桥式驱动电路100内部的LDO提供的电压。
示例性的,电源端VDD和第二电容C2及第二电容C2和第一开关管Q1之间设置单向导通元件,如二极管或至少两个MOS管连接成的等效二极管。
电荷泵电路113包括第一阶段和第二阶段,在第一阶段时,一个开关元件导通,另一个开关元件断开,充电端VCC通过导通的开关元件对第二电容C2充电;在第二阶段时,第二电容C2放电。
在本申请实施方式中,将两个开关元件分别定义为第一开关元件M1和第二开关元件M2,其中,第一开关元件为NMOS管,第二开关元件为PMOS管,且第一开关元件M1和第二开关元件M2的控制端同步到电荷泵电路113的时钟节点Clock,以获取等间隔的时钟信号,并根据时钟信号控制第二电容C2充放电。
如图3和图4所示,作为一种实现方式,单向导通电路11还包括第三电容C3,第三电容C3的一端连接至第一开关管Q1的第一端,第三电容C3的另一端连接至第一开关管Q1的控制端,其中,在第一开关管Q1导通时,通过第三电容C3维持第一开关管Q1处于完全导通状态,即第一开关管Q1工作在线性区。
示例性的,第三电容C3可以是直接使用寄生电容,也可以是独立设置的储能元件,在此不做过多限制。
可以理解的,上述设置通过电荷泵电路113提供足够的驱动第一开关管Q1的电压,保证第一开关管Q1能够完全导通。
如图6所示,作为一种实现方式,单向导通电路11还包括钳位电路114,钳位电路114的两端分别连接至第一开关管Q1的控制端和第一端,钳位电路114用于限制第一开关管Q1的控制端和第一端之间的电压,其中,钳位电路114可以包括串联的多个二极管,或者包括由图6示出的串联的多个由MOS管连接成的等效二极管,本申请对钳位电路的具体电路结构不作具体限定。钳位电路能够保证第一开关管Q1处于一个安全的范围内,保证器件可靠工作。
在一些示例中,上述桥式驱动电路100也可以是H桥驱动电路,其通过高侧驱动器U1连接至第一桥臂,通过低侧驱动器U2连接至第二桥臂,其中,第一桥臂包括两个相互串联且开关状态相同的开关管,第二桥臂包括两个相互串联且开关状态相同的开关管,第一桥臂和第二桥臂的开关状态相反。
综上,本申请实施例提供了一种单向导通电路11,其通过将第一开关管Q1处于完全导通状态后开启限流电路111,进而对第一电容C1充电,以此避免单向导通电路11中的单向导通元件存在反向恢复的可能,并通过限流电路控制电路112将限流电路111复用为开关使用,以此保证第一电容C1的充电稳定,同时避免元件的失效风险。
本申请还提供了一种开关电源,其包括上述实施例中所记载的桥式驱动电路100。
应当理解的是,对于本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。
Claims (17)
1.一种单向导通电路,其应用于桥式驱动电路,所述桥式驱动电路包括高侧驱动器及第一电容,所述第一电容的第一端连接所述高侧驱动器的参考电位点,第二端为所述高侧驱动器提供供电电压,其特征在于,
所述单向导通电路包括第一开关管和限流电路,所述第一开关管的第一端连接所述第一电容的第二端,所述第一开关管的第二端通过所述限流电路连接所述桥式驱动电路的电源端;
所述第一开关管导通时,所述电源端通过所述限流电路和所述第一开关管向所述第一电容充电,所述限流电路用于限制流向所述第一电容的充电电流,以使所述充电电流满足以下关系式:
;
其中,所述ICHG为所述充电电流,所述RON_Q1为所述第一开关管的导通阻抗,所述VD_TH为所述第一开关管的体二极管的正向导通压降。
2.根据权利要求1所述的单向导通电路,其特征在于,
所述第一开关管处于完全导通状态时,所述电源端通过所述限流电路和所述第一开关管向所述第一电容充电。
3.根据权利要求1或2所述的单向导通电路,其特征在于,
所述第一开关管包括NMOS管。
4.根据权利要求1所述的单向导通电路,其特征在于,
所述限流电路包括第二开关管和运算放大器,所述第二开关管的第一端连接所述电源端,所述第二开关管的第二端连接所述第一开关管的第一端,所述运算放大器的第一输入端接收表征流经所述第二开关管的所述充电电流,所述运算放大器的第二输入端接收电流参考信号,所述运算放大器的输出端连接至所述第二开关管的控制端。
5.根据权利要求1所述的单向导通电路,其特征在于,
所述限流电路包括第二开关管和恒压电源,所述第二开关管的第一端连接所述电源端,所述第二开关管的第二端连接所述第一开关管的第一端,所述第二开关管的控制端连接所述恒压电源,以使所述第二开关管工作在恒流区。
6.根据权利要求4或5所述的单向导通电路,其特征在于,
所述第二开关管包括PMOS管。
7.根据权利要求6所述的单向导通电路,其特征在于,
所述单向导通电路还包括限流电路控制电路,所述限流电路控制电路在所述第一开关管处于完全导通状态时控制所述限流电路开启。
8.根据权利要求7所述的单向导通电路,其特征在于,
所述限流电路控制电路包括控制开关,所述控制开关连接于所述第二开关的控制端和第一端之间,所述限流电路控制电路通过控制所述控制开关关断,以控制所述限流电路开启。
9.根据权利要求8所述的单向导通电路,其特征在于,
所述限流电路控制电路连接所述第一开关管的控制端和第一端,并检测所述第一开关管的控制端和第一端的电压差,当所述电压差大于电压参考信号时控制所述控制开关关断,其中,所述电压参考信号大于等于所述第一开关管的完全导通阈值电压。
10.根据权利要求8所述的单向导通电路,其特征在于,
所述限流电路控制电路包括电平转换器和比较器,所述电平转换器的第一输入端连接所述第一开关管的控制端,所述电平转换器的第二输入端连接所述第一开关管的第一端,所述电平转换器的输出端连接至所述比较器的第一输入端,所述比较器的第二输入端接收电压参考信号,所述比较器的输出端连接至所述控制开关的控制端;
其中,所述电平转换器的输出端输出的信号表征所述第一开关管的控制端和第一端的电压差。
11.根据权利要求1所述的单向导通电路,其特征在于,
所述单向导通电路还包括电荷泵电路,所述电荷泵电路的两端分别连接所述第一开关管的控制端和所述电源端,所述电荷泵电路用于产生驱动所述第一开关管的电压。
12.根据权利要求11所述的单向导通电路,其特征在于,
所述电荷泵电路包括第二电容和串联的两个开关元件,所述第二电容的第一端连接至所述两个开关元件的公共端,并通过其中一个所述开关元件连接至所述电荷泵电路的充电端,所述第二电容的第二端连接所述电源端,且自所述电源端至所述第二电容单向导通,所述第二电容的第二端还连接所述第一开关管的控制端,且自所述第二电容至所述第一开关管单向导通;
所述电荷泵电路通过控制所述两个开关元件交替导通,控制所述第二电容在第一阶段时充电,在第二阶段时放电。
13.根据权利要求11或12所述的单向导通电路,其特征在于,
所述单向导通电路还包括第三电容,所述第三电容的两端分别连接所述第一开关管的控制端和第一端,所述电荷泵电路为所述第三电容充电,所述第三电容提供维持所述第一开关管处于完全导通状态的电压。
14.根据权利要求1所述的单向导通电路,其特征在于,
所述单向导通电路还包括钳位电路,所述钳位电路的两端分别连接所述第一开关管的控制端和第一端,所述钳位电路用于限制所述第一开关管的控制端和第一端的电压差。
15.一种桥式驱动电路,其特征在于,
包括如权利要求1至14中任意一项所述的单向导通电路。
16.根据权利要求15所述的桥式驱动电路,其特征在于,所述桥式驱动电路还包括低侧驱动器和控制电路,所述控制电路接收电平信号并根据所述电平信号控制所述高侧驱动器和/或所述低侧驱动器,所述电源端提供驱动所述低侧驱动器的基准电源电压。
17.一种开关电源,其特征在于,
包括如权利要求15或16所述的桥式驱动电路。
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW200835125A (en) * | 2007-02-08 | 2008-08-16 | Richtek Techohnology Corp | Circuit for charging the boot-strap capacitor of voltage converter |
CN107078736A (zh) * | 2014-10-10 | 2017-08-18 | 宜普电源转换公司 | 高电压零反向恢复电荷自举供应器 |
CN109004820A (zh) * | 2018-08-08 | 2018-12-14 | 电子科技大学 | 适用于GaN功率器件高速栅驱动的开关自举充电电路 |
US20200052687A1 (en) * | 2018-08-08 | 2020-02-13 | University Of Electronic Science And Technology Of China | Switch Bootstrap Charging Circuit Suitable for Gate Drive Circuit of GaN Power Device |
WO2021003887A1 (zh) * | 2019-07-05 | 2021-01-14 | 广东美的制冷设备有限公司 | 驱动控制电路和家电设备 |
CN112311211A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-02-02 | 浙江大学 | 一种用于GaN HEMT功率器件的驱动控制芯片 |
CN115882580A (zh) * | 2021-09-30 | 2023-03-31 | 金卡水务科技有限公司 | 电源切换系统及双电源供电设备 |
CN219329698U (zh) * | 2022-12-01 | 2023-07-11 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 一种半桥驱动电路、半桥变换器、电路板及电子设备 |
WO2023134381A1 (zh) * | 2022-01-14 | 2023-07-20 | 荣耀终端有限公司 | 开关电源电路及终端设备 |
-
2024
- 2024-02-22 CN CN202410195083.8A patent/CN117767711B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW200835125A (en) * | 2007-02-08 | 2008-08-16 | Richtek Techohnology Corp | Circuit for charging the boot-strap capacitor of voltage converter |
CN107078736A (zh) * | 2014-10-10 | 2017-08-18 | 宜普电源转换公司 | 高电压零反向恢复电荷自举供应器 |
CN109004820A (zh) * | 2018-08-08 | 2018-12-14 | 电子科技大学 | 适用于GaN功率器件高速栅驱动的开关自举充电电路 |
US20200052687A1 (en) * | 2018-08-08 | 2020-02-13 | University Of Electronic Science And Technology Of China | Switch Bootstrap Charging Circuit Suitable for Gate Drive Circuit of GaN Power Device |
WO2021003887A1 (zh) * | 2019-07-05 | 2021-01-14 | 广东美的制冷设备有限公司 | 驱动控制电路和家电设备 |
CN112311211A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-02-02 | 浙江大学 | 一种用于GaN HEMT功率器件的驱动控制芯片 |
CN115882580A (zh) * | 2021-09-30 | 2023-03-31 | 金卡水务科技有限公司 | 电源切换系统及双电源供电设备 |
WO2023134381A1 (zh) * | 2022-01-14 | 2023-07-20 | 荣耀终端有限公司 | 开关电源电路及终端设备 |
CN219329698U (zh) * | 2022-12-01 | 2023-07-11 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 一种半桥驱动电路、半桥变换器、电路板及电子设备 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
罗斌;周红;: "一种改进的单极性IGBT驱动电路", 电气传动自动化, no. 05, 1 October 2016 (2016-10-01), pages 51 - 55 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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