CN1996731A - Buck驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种BUCK驱动电路，包括整流管(Q4)，用于将开关电源的电压由电压输入端(VIN)整流输出到电压输出端(VOUT)，还包括：整流管充电电路(1)，用于在PWM开通信号控制时对所述整流管(Q4)进行充电使所述BUCK驱动电路处于整流工作状态；整流管放电电路(2)，用于在PWM关断信号控制时对所述整流管(Q4)进行放电使所述BUCK驱动电路处于续流工作状态。本发明的BUCK驱动电路，利用常用的三极管等器件并可通过调整三极管的耐压规格实现整流管的低压或高压自举驱动，电路简单，成本低廉。

Description

BUCK驱动电路

【技术领域】

本发明涉及一种驱动电路，具体地说涉及一种实用的BUCK驱动电路。

【背景技术】

随着电源市场的发展，对开关电源的需求越来越大，在各种开关电源中，对于非隔离型的电源通常采用BUCK、BOOST电路进行设计。其中，BUCK电路指降压斩波电路，BOOST电路指升压斩波电路。而在BUCK电路拓扑设计中，整流管的驱动是设计难点。整流管驱动主要有隔离驱动和自举驱动等形式，在自举驱动中现有很多集成芯片，分为低压和高压两种，但大部分价格较高。

【发明内容】

本发明就是为了克服以上的不足，提出了一种价格低廉的实用BUCK驱动电路。

为实现上述目的，本发明的BUCK驱动电路，包括整流管，用于将开关电源的电压由电压输入端整流输出到电压输出端，还包括：整流管充电电路，用于在PWM开通信号控制时对所述整流管进行充电使所述BUCK驱动电路处于整流工作状态；整流管放电电路，用于在PWM关断信号控制时对所述整流管进行放电使所述BUCK驱动电路处于续流工作状态。

其中，所述整流管充电电路包括第一驱动管和第二驱动管；所述第一驱动管基极与PWM信号电连接，发射极接地；所述第二驱动管基极与所述第一区动管集电极电连接，集电极经第三二级管与所述整流管的门极电连接，发射极与供电电源电连接。

其中，所述整流管放电电路包括第三驱动管；所述第三驱动管基极与所述第二驱动管集电极相连接于第一节点，集电极与所述整流管的源极电连接于第二节点，发射极与所述整流管的门极电连接。

作为本发明的一种改进，所述第一驱动管基极与PWM信号之间串接有由第一电阻和第一二级管组成的并联驱动电路，所述第一二极管的阴极与PWM信号相连，阳极与第一驱动管基极相连。

作为本发明的另一种改进，所述第一驱动管集电极与所述第二驱动管基极间串接有电容；所述第二驱动管基极与第二二极管阳极相连，发射极与所述第二二极管阴极相连；所述第一驱动管集电极与所述第二驱动管发射极之间还连接有第二电阻，所述电容两端并接有第三电阻，所述第二二极管两端并接有第四电阻。

本发明的BUCK驱动电路，所述第二驱动管发射极经第二电容与所述第二节点相连；所述第三驱动管集电极与所述整流管源极之间还串接有第四二极管，所述第四二极管阳极与所述第三驱动管集电极相连，阴极与所述整流管源极相连于所述第二节点；所述第三驱动管的发射极与第三二极管的阴极相连，基极与所述第二驱动管的集电极、第三二极管的阳极共接于所述第一节点；所述第四二极管的阳极与所述第一节点之间还跨接有第五电阻。

本发明的第一驱动管还可以用MOS管替代。

本发明利用常用的三极管实现了整流管的自举驱动，成本较低，通过调节三极管的耐压规格，可以满足高压和低压自举驱动的要求。

尤其是第一驱动管基极与PWM信号之间串接有第一电阻和第一二级管的并联驱动电路，当PWM信号由高变低时，第一二极管的存在可以使处于饱和导通或放大状态的第一驱动管迅速关断，有利于信号的快速传递。

第一驱动管集电极与第二驱动管基极间串接加速电容可加快第二驱动管开通和关断的速度，从而维持电路的正常工作。而第二二极管可以保护第二驱动管的BE极不至于承受反压。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明实施例一电路结构图；

图2是本发明实施例二电路结构图；

图3是本发明实施例一给定驱动PWM，Vgs整流MOS管Q4的Vgs波形图；

图4是本发明实施例一Q1的BE波形(CH2)，CE波形(CH1)图；

图5是本发明实施例一大占空比时Q4的Vgs波形(CH1)图；

图6是本发明实施例一小占空比时Q4的Vgs波形(CH1)图。

【具体实施方式】

本发明的具体实施例一参看图1所示，其中第一驱动管Q1、第二驱动管Q2及两者的外围电路构成整流管充电电路1。第三驱动管Q3及其外围电路构成整流管放电电路2。整流MOS管Q4漏极与输入电压端VIN相连，门极通过第六电阻R6与第三驱动管Q3发射极相连，源极与第二节点B相连，第二节点B经第二电容C2与第二驱动管Q2发射极相连，经第四二极管D4与第三驱动管Q3集电极相连。其中，第四二极管阳极与第三驱动管Q3集电极相连，阴极与第二节点B相连。第二节点B通过由电感L1、第三电容C3和第六二极管D6组成的网络与输出电压端VOUT相连。电感L1串接在第二节点B与电压输出端VOUT之间，第二节点B经第六二极管D6接地，第六二极管D6阴极与第二节点B相连；电压输出端VOUT通过第三电容C3接地。电源控制芯片的PWM信号通过由第一电阻R1和第一二极管D1组成的并联驱动电路与第一驱动管Q1基极相连。其中，第一二极管D1的阳极与第一驱动管的基极相连，阴极与PWM信号端相连。第一驱动管Q1发射极接地，集电极通过加速电容C1与第二驱动管Q2基极相连。第二驱动管Q2借助于并接于基极与发射极之间的第二二极管D2来保证其不承受反压，该第二二极管D2的阳极与第二驱动管Q2的基极相连，阴极与第二驱动管Q2的发射极相连。第二电阻R2接于第二驱动管发射极与第一驱动管集电极之间。第三电阻R3并接于加速电容C1两端，第四电阻R4并接于第二驱动管D2两端。R2，C1，D2的网络构成了C1的放电回路。电源VCC经过第五二极管D5向第二驱动管Q2发射极供电。其中，第五二极管D5阳极与电源端相连，阴极与第二驱动管D2发射极相连。第三驱动管Q3基极与第二驱动管Q2集电极共接于第一节点A，第一节点A经第五电阻R5与第三驱动管Q3集电极相连，经第三二极管D3与第六电阻R6相连，第三二极管D3的阳极与第一节点A相连，阴极与电阻R6相连。

在本发明实施例一中，当电源控制芯片的PWM信号加到驱动电路时具体的工作过程如下所述：

1.开通过程：

开通信号有效时，PWM信号为高电平，通过电阻R1可以使第一驱动关Q1快速饱和导通，通过加速电容C1的作用，Q2的基极被迅速拉为低电平，Q2饱和导通，自举电容电压通过Q2、D3加到整流MOS管Q4的G-S上，Q4的结电容充电，整流MOS管Q4导通，此时Q3由于D3的嵌位作用处于截至状态，BUCK电路处于整流工作状态。

2.关断过程：

当关断信号有效时，PWM信号为低电平，通过D1的快速放电，可以使Q1快速退出饱和导通状态，Q1关断，此时加速电容C1上充有电荷，由于Q1的关断可以使Q2的BE极形成反压，Q2关断，同时C1通过R2放电。D2可以保护Q2的BE极反压幅值，不至于超出Q2的反压降额。当Q2关断后，由于BUCK电路的整流MOS管Q4的Vgs充有电荷，Vgs为高电平，此时R5，D4的存在，会使Q3导通，导通的速度由R3的阻值决定，当Q3导通后，把Q4的GS之间电容电压放掉，使Q4关断，BUCK电路整流状态结束，进入续流状态，D6导通。当PWM信号为高时，重复过程1。

在PWM信号由高变低时，R1，D1的并联驱动电路中，D1的存在可以使处于饱和导通或放大状态的Q1迅速关断，有利于信号的快速传递。加速电容C1可以加快Q2的开关速度，从而维持电路的正常工作。

加速电容C1，它的作用可以使第二驱动管Q2开关，加快开通和关断的速度，从而维持电路的正常工作。R2，R3，R4，C1，D2组成的网络，D2可以保护Q2的BE极不至于承受反压，R2和C1，D2组成加速电容C1的放电回路。

在由D3、R5、Q3、D4构成的整流管放电电路2中，R5决定了Q3的开通速度，D4则主要起到阻截主功率回路干扰的作用。

在本发明实施例二中，第一驱动管Q1也可用MOS管替代。

本发明利用常用的三极管等元件实现了BUCK驱动，成本低廉，同时通过调整三极管的耐压规格，可以满足高压和低压自举驱动的要求。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种BUCK驱动电路，包括整流管(Q4)，用于将开关电源的电压由电压输入端(VIN)整流输出到电压输出端(VOUT)，其特征在于，还包括：整流管充电电路(1)，用于在PWM开通信号控制时对所述整流管(Q4)进行充电使所述BUCK驱动电路处于整流工作状态；整流管放电电路(2)，用于在PWM关断信号控制时对所述整流管(Q4)进行放电使所述BUCK驱动电路处于续流工作状态。

2.如权利要求1所述的BUCK驱动电路，其特征在于：所述整流管充电电路(1)包括第一驱动管(Q1)和第二驱动管(Q2)；所述第一驱动管(Q1)基极与PWM信号电连接，发射极接地；所述第二驱动管(Q2)基极与所述第一驱动管(Q1)集电极电连接，集电极经第三二级管(D3)与所述整流管(Q4)的门极电连接，发射极与供电电源(VCC)电连接。

3.如权利要求2所述的BUCK驱动电路，其特征在于：所述整流管放电电路(2)包括第三驱动管(Q3)；所述第三驱动管(Q3)基极与所述第二驱动管(Q2)集电极相连接于第一节点(A)，集电极与所述整流管(Q4)的源极电连接于第二节点(B)，发射极与所述整流管(Q4)的门极电连接。

4.如权利要求2或3所述的BUCK驱动电路，其特征在于，所述第一驱动管(Q1)基极与PWM信号之间串接有由第一电阻(R1)和第一二级管(D1)组成的并联驱动电路，所述第一二极管(D1)的阴极与PWM信号相连，阳极与第一驱动管(Q1)基极相连。

5.如权利要求2或3所述的BUCK驱动电路，其特征在于，所述第一驱动管(Q1)集电极与所述第二驱动管(Q2)基极间串接有电容(C1)；所述第二驱动管(Q2)基极与第二二极管(D2)阳极相连，发射极与所述第二二极管(D2)阴极相连；所述第一驱动管(Q1)集电极与所述第二驱动管(Q2)发射极之间还连接有第二电阻(R2)，所述电容(C1)两端开接有第三电阻(R3)，所述第二二极管(D2)两端并接有第四电阻(R4)。

6.如权利要求3所述的BUCK驱动电路，其特征在于，所述第二驱动管(Q2)发射极经第二电容(C2)与所述第二节点(B)相连；所述第三驱动管(Q3)集电极与所述整流管(Q4)源极之间还串接有第四二极管(D4)，所述第四二极管(D4)阳极与所述第三驱动管(Q3)集电极相连，阴极与所述整流管(Q4)源极相连于所述第二节点(B)；所述第三驱动管(Q3)的发射极与第三二极管(D3)的阴极相连，基极与所述第二驱动管(Q2)的集电极、第三二极管(D3)的阳极共接于所述第一节点(A)；所述第四二极管(D4)的阳极与所述第一节点(A)之间还跨接有第五电阻(R5)。

7.如权利要求1所述的BUCK驱动电路，其特征在于，所述整流管充电电路(1)包括第一驱动管(Q1)和第二驱动管(Q2)；所述第一驱动管(Q1)为MOS管，门极与PWM信号电连接，源极接地；所述第二驱动管(Q2)基极与所述第一驱动管(Q1)漏极电连接，集电极经第三二级管(D3)与所述整流管(Q4)的门极电连接，发射极与供电电源(VCC)电连接。

8.如权利要求7所述的BUCK驱动电路，其特征在于，所述第一驱动管(Q1)门极与PWM信号之间串接有第一电阻(R1)和第一二级管(D1)的并联驱动电路，所述第一二极管(D1)的阴极与PWM信号相连，阳极与第一驱动管(Q1)门极相连。

9.如权利要求7或8所述的BUCK驱动电路，其特征在于，所述第一驱动管(Q1)漏极与所述第二驱动管(Q2)基极间串接有电容(C1)，所述第二驱动管(Q2)基极与第二二极管(D2)阳极相连，发射极与所述第二二极管(D2)阴极相连，集电极通过第三二极管(D3)与所述整流管(Q4)的门极电连接；所述第一驱动管(Q1)漏极与所述第二驱动管(Q2)发射极之间还连接有第二电阻(R2)，所述电容(C1)两端并接有第三电阻(R3)，所述第二二极管(D2)两端并接有第四电阻(R4)。

10.如权利要求9所述的BUCK驱动电路，其特征在于，所述第二驱动管(Q2)发射极经第二电容(C2)与第四二极管(D4)的阴极、所述整流管(Q4)的源极共接于第二节点(B)，所述第四二极管(D4)阳极与所述第三驱动管(Q3)集电极相连，所述第三驱动管(Q3)的发射极与第三二极管(D3)的阴极相连，所述第三二极管(D3)的阳极与第三驱动管(Q3)的基极、所述第二驱动管(Q2)的集电极共接于第一节点(A)；所述第四二极管(D4)的阳极与所述第一节点(A)之间跨接有第五电阻(R5)。

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