CN203434851U - 开关电源驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关电源驱动电路，包括：用于驱动由上端开关管和下端开关管交替导通实现的半桥驱动电路的驱动控制模块，用于采集开关电源输出端电压和电流并将该采集到的电压和电流反馈至驱动控制模块的反馈控制模块，及用于向驱动控制模块和反馈控制模块供电的驱动电源模块。本实用新型采用电压和电流的同时采样，并经过各自运算放大器进行精准运算后反馈至驱动控制模块，因此相比于现有开关电源具有功率输出范围大、控制精准，输出稳定，且结构简单、成本低的特点。

Description

开关电源驱动电路

技术领域

本实用新型涉及开关电源技术领域，具体涉及一种开关电源驱动电路，尤其是含有半桥型谐振变换器的开关电源驱动电路。

背景技术

随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。

现有采用半桥型谐振变换器作为主要部件的开关电源具有能够减小开关功耗的特点，但是其功率输出范围小，极大的限制了该开关电源的应用范围，而且其内部控制较为复杂，反馈监控方面采用元器件繁多，不利于降低成本，尤其是反馈监控不稳定，不利于开关电源的稳定工作。

实用新型内容

本实用新型提供一种开关电源驱动电路，能够实现100W至400W的功率输出范围，且电压和电流输出稳定，以解决上述问题。

本实用新型实施例提供的一种开关电源驱动电路，包括：用于驱动由上端开关管和下端开关管交替导通实现的半桥驱动电路的驱动控制模块，用于采集开关电源输出端电压和电流并将该采集到的电压和电流反馈至驱动控制模块的反馈控制模块，及用于向驱动控制模块和反馈控制模块供电的驱动电源模块；驱动控制模块包括具有用于驱动所述上端开关管的输出端HO、用于驱动所述下端开关管的输出端LO及用于接收由反馈控制模块发出的反馈信号并在反馈信号超出驱动控制模块内部设定电压时进入到间歇工作模式的间歇工作模式使能端TB。

优选地，所述反馈控制模块包括供电端VDD、运算放大器A3、运算放大器A4、光耦芯片U3、用于采集开关电源输出端电压的电压反馈输入端OV及用于采集开关电源输出端电流的电流反馈输入端OI；电压反馈输入端OV经过一电阻R16连接运算放大器A3的同向输入端，运算放大器A3的反向输入端与输出端之间连接一电容C6，供电端VDD依次经一电阻R13、稳压管W2连接接地端GDD，稳压管W1的阴极稳压端经过一电阻R18连接运算放大器A3的反向输入端，电流反馈输入端OI经过一电阻R17连接运算放大器A4的反向输入端，运算放大器A4的反向输入端与输出端之间并联一电阻R14和一电容C14，稳压管W2的阴极稳压端经过一上拉电阻R15连接至运算放大器A4的反向输入端，接地端GDD与运算放大器A4的同向输入端相连；运算放大器A3和运算放大器A4的输出端连接一双二极管D2的两个不同的输入端，双二极管D2的输出端连接光耦芯片U3的输入端并经光耦芯片将反馈信号输出至驱动控制模块。

优选地，所述驱动控制模块采用L6599D芯片。

优选地，供电端VDD经过一三极管Q5对外供电，供电端VDD连接三极管Q5的集电极，供电端VDD经过一电阻R20连接三极管Q5的基极，三极管Q5的基极经一稳压管W1连接接地端GDD，三极管Q5的发射极连接至电阻R13。

优选地，光耦芯片U3原边发光二极管的阳极经一电阻R12接地，光耦芯片U3原边发光二极管的阴极经过一电阻R19接地，光耦芯片U3副边发射极接地，光耦芯片U3副边发射极经过一电阻R7连接至L6599D芯片的间歇工作模式使能端TB，L6599D芯片的软启动端Css依次经过一电阻R6、一电阻R4及一电阻R5连接光耦芯片U3副边发射极，L6599D芯片的最低振荡频率设置端Fmin连接至电阻R4与电阻R5的连接点上，且经过一电阻R3连接间歇工作模式使能端TB。

上述技术方案可以看出，由于本实用新型实施例采用电压和电流的同时采样，并经过各自运算放大器进行精准运算后反馈至驱动控制模块，因此相比于现有开关电源具有功率输出范围大、控制精准，输出稳定，且结构简单、成本低的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1是本实用新型实施例中开关电源驱动电路的结构框图；

图2是半桥驱动电路的电路原理图；

图3是本实用新型实施例中开关电源驱动电路的电路原理图；

图4是电流采样输入端OI在电源输出端采集电流的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

本实用新型实施例提供一种开关电源驱动电路，结合图1、图2、图3及图4所示，包括：驱动控制模块、驱动电源模块及反馈控制模块，驱动控制模块具有两个输出端，即输出端HO和输出端LO，两个输出端用于分别对应驱动半桥驱动电路中的上端开关管和下端开关管，该半桥驱动电路的具体电路原理图可以参考图2所示，该半桥驱动电路中开关管M1和开关管M2在HO端和LO端的驱动作用下交替导通，从而使VOC端的电压作用在变压器B1原边线圈上形成振荡电压，耦合至副边线圈实现电源输出，这属于典型的半桥型谐振变换式的开关电源输出方式。可以理解的是，对于具有上端开关管和下端开关管的半桥驱动电路，本领域技术人员可以通过现有技术获知，本实用新型实施例仅以图2中的电路图为示例做出介绍，对于其他各种变形后的具有上端开关管和下端开关管交替导通实现的半桥驱动电路，仍适用于本实用新型实施例中的控制模块来驱动。

本实用新型实施例中在开关电源的输出端寻找一个电流取样点，如图4所示，电流从开关电源的输出端正极流出，经过负载，然后经过GDD端，最后通过采样电阻流回开关电源的输出端负极。对于开关电源的输出电流采样，本领域技术人员可以通过现有技术获知其原理与具体电路结构，此处不一一赘述。

本实用新型实施例中驱动控制模块具有用于接收由反馈控制模块发出的反馈信号并在反馈信号超出驱动控制模块内部设定电压时进入到间歇工作模式的间歇工作模式使能端TB，具体地，本实用新型实施例中所述驱动控制模块采用L6599D芯片，具有驱动控制模块中间歇工作模式使能端。所谓驱动控制模块内部设定的电压为间歇工作模式门限（本实用新型实施例中其小于1.25V）。间歇工作模式使能端TB受反馈信号控制，和内部的1.25V基准电压比较，如果间歇工作模式使能端TB电压低于1.25V的基准电压，则芯片处于静止状态，并且只有较小的静态工作电流。当间歇工作模式使能端TB电压超过基准电压50mV时，芯片重新开始工作。

本实用新型实施例中反馈控制模块作为整个电路的重点，实现电压、电流稳定输出的作用。具体地，如图3所示，所述反馈控制模块包括供电端VDD、运算放大器A3、运算放大器A4、光耦芯片U3、用于采集开关电源输出端电压的电压反馈输入端OV及用于采集开关电源输出端电流的电流反馈输入端OI；电压反馈输入端OV经过一电阻R16连接运算放大器A3的同向输入端，运算放大器A3的反向输入端与输出端之间连接一电容C6，供电端依次经一电阻R13、稳压管W2连接接地端GDD，稳压管W1的阴极稳压端经过一电阻R18连接运算放大器A3的反向输入端，电流反馈输入端OI经过一电阻R17连接运算放大器A4的反向输入端，运算放大器A4的反向输入端与输出端之间并联一电阻R14和一电容C14，稳压管W2的阴极稳压端经过一上拉电阻R15连接至运算放大器A4的反向输入端，接地端GDD与运算放大器A4的同向输入端相连；运算放大器A3和运算放大器A4的输出端连接一双二极管D2的两个不同的输入端，双二极管D2的输出端连接光耦芯片U3的输入端并经光耦芯片将反馈信号输出至驱动控制模块。

为了提升供电端的稳定供电，供电端VDD经过一三极管Q5对外供电，供电端VDD连接三极管Q5的集电极，供电端VDD经过一电阻R20连接三极管Q5的基极，三极管Q5的基极经一稳压管W1连接接地端GDD，三极管Q5的发射极连接至电阻R13。

对于光耦芯片与控制模块之间的具体连接如下：光耦芯片U3原边发光二极管的阳极经一电阻R12接地，光耦芯片U3原边发光二极管的阴极经过一电阻R19接地，光耦芯片U3副边发射极接地，光耦芯片U3副边发射极经过一电阻R7连接至L6599D芯片的间歇工作模式使能端TB，L6599D芯片的软启动端Css依次经过一电阻R6、一电阻R4及一电阻R5连接光耦芯片U3副边发射极，L6599D芯片的最低振荡频率设置端Fmin连接至电阻R4与电阻R5的连接点上，且经过一电阻R3连接间歇工作模式使能端TB。

可以理解的是，对于L6599D芯片的周围电路结构，本领域技术人员可以参见其芯片手册来实现，此处不再赘述。

下面对于本实用新型实施例中开关电源驱动电路的工作原理做出具体介绍。

首先，当开关电源输出电压升高时，反馈电压输入端OV处的电压也随之升高，其作用于运算放大器A3同向输入端的电压也随之增加，运算放大器A3反向输入端的电压由稳压管W2经电阻R18施加，因此在运算放大器A3的反向输入端上形成一个稳定的基准电压，该稳定的基准电压用于同运算放大器A3的同向输入端的电压进行比较运算，并在运算放大器A3的输出端输出一个经运算的电压信号，由于电容C6的作用，使得运算放大器A3输出端的电压不会出现突变，防止对其连接的元器件的冲击。

然后，当开关电源的输出电流升高时，则接地端GDD的电压在采样电阻的作用下相对于反馈电流输入端OI有所升高，因此运算放大器A4的同向输入端相对于反向输入端的电压有所升高，使得运算放大器A4的输出端电压上升，为了防止运算放大器A4反向输入端处的电压不稳定，导致运算放大器A4的输出不稳定，本实用新型实施例中采用了在稳压管W2的阴极稳压端与运算放大器A4的反向输入端之间连接一上拉电阻R15，该上拉电阻R15与电阻R17共同作用使得运算放大器A4的反向输入端始终处于正压的稳定状态，保证运算放大器A4的稳定输出。而且本领域技术人员能够根据电路原理得出，上拉电阻R15的阻值远大于电阻R17时，能够减小电流反馈对电压反馈的影响，增加反馈精度。

最后，本实用新型实施例中电流反馈和电压反馈（即运算放大器A3的输出和运算放大器A4的输出）通过一双向二极管D2以并列反馈的方式经过光耦芯片U3输出到L6599D芯片，L6599D芯片根据该反馈信号，控制开关电源的工作模式，实现电压和电流的稳定输出。

以上对本实用新型实施例所提供的开关电源驱动电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (5)

1.开关电源驱动电路，其特征在于，包括：用于驱动由上端开关管和下端开关管交替导通实现的半桥驱动电路的驱动控制模块，用于采集开关电源输出端电压和电流并将该采集到的电压和电流反馈至驱动控制模块的反馈控制模块，及用于向驱动控制模块和反馈控制模块供电的驱动电源模块；驱动控制模块包括具有用于驱动所述上端开关管的输出端HO、用于驱动所述下端开关管的输出端LO及用于接收由反馈控制模块发出的反馈信号并在反馈信号超出驱动控制模块内部设定电压时进入到间歇工作模式的间歇工作模式使能端TB。

2.如权利要求1所述的开关电源驱动电路，其特征在于：所述反馈控制模块包括供电端VDD、运算放大器A3、运算放大器A4、光耦芯片U3、用于采集开关电源输出端电压的电压反馈输入端OV及用于采集开关电源输出端电流的电流反馈输入端OI；电压反馈输入端OV经过一电阻R16连接运算放大器A3的同向输入端，运算放大器A3的反向输入端与输出端之间连接一电容C6，供电端依次经一电阻R13、稳压管W2连接接地端GDD，稳压管W1的阴极稳压端经过一电阻R18连接运算放大器A3的反向输入端，电流反馈输入端OI经过一电阻R17连接运算放大器A4的反向输入端，运算放大器A4的反向输入端与输出端之间并联一电阻R14和一电容C14，稳压管W2的阴极稳压端经过一上拉电阻R15连接至运算放大器A4的反向输入端，接地端GDD与运算放大器A4的同向输入端相连；运算放大器A3和运算放大器A4的输出端连接一双二极管D2的两个不同的输入端，双二极管D2的输出端连接光耦芯片U3的输入端并经光耦芯片将反馈信号输出至驱动控制模块。

3.如权利要求2所述的开关电源驱动电路，其特征在于：所述驱动控制模块采用L6599D芯片。

4.如权利要求3所述的开关电源驱动电路，其特征在于：供电端VDD经过一三极管Q5对外供电，供电端VDD连接三极管Q5的集电极，供电端VDD经过一电阻R20连接三极管Q5的基极，三极管Q5的基极经一稳压管W1连接接地端GDD，三极管Q5的发射极连接至电阻R13。

5.如权利要求4所述的开关电源驱动电路，其特征在于：光耦芯片U3原边发光二极管的阳极经一电阻R12接地，光耦芯片U3原边发光二极管的阴极经过一电阻R19接地，光耦芯片U3副边发射极接地，光耦芯片U3副边发射极经过一电阻R7连接至L6599D芯片的间歇工作模式使能端TB，L6599D芯片的软启动端Css依次经过一电阻R6、一电阻R4及一电阻R5连接光耦芯片U3副边发射极，L6599D芯片的最低振荡频率设置端Fmin连接至电阻R4与电阻R5的连接点上，且经过一电阻R3连接间歇工作模式使能端TB。

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