CN204131481U - 低成本低损耗的高速推挽驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及功率开关器件驱动技术领域，具体公开了一种低成本低损耗的高速推挽驱动电路，包括推挽对管部分以及驱动部分，所述推挽对管部分包括第一电阻R1、第一三极管Q1、第二三极管Q2以及第三三极管Q3，所述驱动部分包括二极管D、电容器C以及第二电阻R2、第三电阻R3，所述二极管D的正极与第二三极管Q2的基极连接，二极管D的负极与第三电阻R3连接后分为两路，第一路与电容器C连接后与驱动信号DRV的输出器件连接，第二路与第二电阻R2连接后分为两路，一路与第一三极管Q1的基极连接，另一路与第二三极管Q2和第三三极管Q3的集电极连接。本实用新型具有损耗低、成本低、可靠性高的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及功率开关器件驱动技术领域，尤其涉及一种低成本低损耗的高速推挽驱动电路。
背景技术
为了降低功率开关器件的动态损耗，需要快速地开关功率半导体器件，这就需要驱动电路具有较强的负载能力，能够提供较大的脉冲电流。特别是对于并联的多个开关功率半导体器件，在现实使用中为了最大限度地获得并联均流，各开关功率半导体器件需要使用同一驱动源，这就需要推挽驱动电路能否输出更大的脉冲电流。目前推挽驱动为了获得较大的脉冲驱动电流以实现可靠的高速驱动，其实现方式大致分以下三种，第一种为双级推挽驱动，以下简称为“驱动方式1”，具体原理图如图1；第二种为双电源推挽驱动，以下简称为“驱动方式2”，具体原理图如图2；第三种为使用专门的驱动芯片做推挽驱动，以下简称为“驱动方式3”，具体原理图如图3。
驱动方式1：R1为驱动电阻，R2、R3为上拉电阻，D1为快速二极管，D2为稳压二极管，Q1、Q2、Q3、Q4为三极管，PWM为控制器输出的驱动信号，DRV为提供给功率开关器件的驱动信号，VCC为供电电源。
其工作分为二个阶段：
阶段1：当PWM输出为低时，D1导通，D2截止，Q1导通，Q2截止，Q3导通，Q4截止。驱动信号通过Q1做电流放大提供给Q3的基极，Q3将基极的电流放大后提供给后级的功率开关器件，以实现开通。
阶段2：当PWM输出为高时，D1截止，D2反向导通，Q1截止，Q2导通，Q3截止，Q4导通。驱动信号通过Q2做电流放大提供给Q4的基极，用以抽取Q4的基极电流，近而通过Q4的电流放大作用加速抽取功率开关器件控制端的结电容电荷，以实现关断。
驱动方式2：R1为上拉电阻，Q1、Q2、Q3为三极管，PWM为控制器输出的驱动信号，DRV为提供给功率开关器件的驱动信号，VCC1为其中一路供电电源，VCC2为另一路供电电源，其中VCC1的电压大于VCC2的电压。
其工作分为二个阶段：
阶段1：当PWM输出为高时，Q1导通，Q2截止， Q3导通。驱动信号通过Q1做电流放大提供给Q3的基极，用以抽取Q3的基极电流，近而通过Q3的电流放大作用加速抽取功率开关器件控制端的结电容电荷，以实现关断。
阶段2：当PWM输出为低时，Q1截止，Q2导通， Q3截止。VCC1通过R1给Q2提供较大的基极电流，并通过Q2的电流放大作用供给后级的功率开关器件较大的脉冲电流，以实现开通。
驱动方式3：PWM Controller为专门的PWM驱动芯片，R1为上拉电阻，R2为驱动电阻，Q1、Q2为三极管，DRV为提供给功率开关器件的驱动信号。
其工作分为二个阶段：
阶段1：当PWM Controller输出高时，Q1导通，Q2截止。驱动信号通过Q1做电流放大供给后级的功率开关器件较大的脉冲电流，以实现开通。
阶段2：当PWM Controller输出低时，Q1截止，Q2导通。驱动芯片通过Q2的电流放大作用加速抽取功率开关器件控制端的结电容电荷，以实现关断。
上述三种驱动电路在结构方面较繁复，且驱动损耗大、可靠性不高。
实用新型内容
本实用新型为解决上述问题，提供一种低成本低损耗的高速推挽驱动电路，该驱动电路不会损耗太多能量，且电路结构简单，原件少，成本低。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
一种低成本低损耗的高速推挽驱动电路，包括推挽对管部分以及驱动部分，所述推挽对管部分包括第一电阻R1、第一三极管Q1、第二三极管Q2以及第三三极管Q3，所述驱动部分包括二极管D、电容器C以及第二电阻R2、第三电阻R3，所述二极管D的正极与第二三极管Q2的基极连接，二极管D的负极与第三电阻R3连接后分为两路，第一路与电容器C连接后与驱动信号DRV的输出器件连接，第二路与第二电阻R2连接后分为两路，一路与第一三极管Q1的基极连接，另一路与第二三极管Q2和第三三极管Q3的集电极连接。
其中，所述第一三极管Q1的集电极与PWM的驱动信号输出端连接，发射极接地，基极与第一电阻R1连接后与第二三极管Q2的基极连接，所述第二三极管Q2的基极与电源VCC连接，发射极与第三三极管Q3的发射极连接，第三三极管Q3的基极接地，第二三极管Q2与第三三极管Q3的集电极连接。
本实用新型所述的低成本低损耗的高速推挽驱动电路，其有益效果为：
利用很少的元器件组成较简单的驱动部分，加入到推挽对管部分中，其中的电容C以约VCC+DRV的电压通过电阻R2给Q2的基极以提供较大的基极电流，大大增加了提供给后级功率开关器件的脉冲电流，以实现高速开通，成本低，可靠性高，损耗小。
该高速他驱电路具有损耗低、成本低、可靠性高的优点。
附图说明
图1为现有技术驱动电路1的电路结构示意图；
图2为现有技术驱动电路2的驱动电流波形图；
图3为现有技术驱动电路3的驱动电流波形图；
图4为本实用新型实施例低成本低损耗的高速推挽驱动电路的电路结构示意图；
图5为本实用新型实施例低成本低损耗的高速推挽驱动电路的阶段1的电流走向图；
图6为本实用新型实施例低成本低损耗的高速推挽驱动电路的阶段2的电流走向图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
实施例：
参照图4，本实用新型所述低成本低损耗的高速推挽驱动电路，包括推挽对管部分以及驱动部分，是对驱动部分做了改进，其中，推挽对管部分包括第一电阻R1、第一三极管Q1、第二三极管Q2以及第三三极管Q3，驱动部分包括二极管D、电容器C以及第二电阻R2、第三电阻R3。第一三极管Q1的集电极与PWM的驱动信号输出端连接，发射极接地，基极与第一电阻R1连接后与第二三极管Q2的基极连接，所述第二三极管Q2的基极与电源VCC连接，发射极与第三三极管Q3的发射极连接，第三三极管Q3的基极接地，第二三极管Q2与第三三极管Q3的集电极连接；二极管D的正极与第二三极管Q2的基极连接，二极管D的负极与第三电阻R3连接后分为两路，第一路与电容器C连接后与驱动信号DRV的输出器件连接，第二路与第二电阻R2连接后分为两路，一路与第一三极管Q1的基极连接，另一路与第二三极管Q2和第三三极管Q3的集电极连接。
该高速推挽驱动电路工作可分三个阶段：
阶段1：当PWM输出为高时，第一三极管Q1导通，第二三极管Q2截止，第三三极管 Q3导通。其电流走向如图5，驱动信号通过第一三极管Q1做电流放大提供给第三三极管Q3的基极，用以抽取第三三极管Q3的基极电流，近而通过第三三极管Q3的电流放大作用加速抽取功率开关器件控制端的结电容电荷，以实现高速关断。同时随着DRV电位的降低，VCC通过二极管D和第三电阻R3给电容器C充电，直到电容器C的1端电位达到或接近电源电压VCC。
阶段2：当PWM为低时，第一三极管Q1截止，第二三极管Q2导通，第三三极管Q3截止。其电流走向如图6，由于第二三极管Q2的开通，DRV的电位逐渐上升即电容器C的2端电位上升，这将使电容器C的对地电压达到或接近于VCC+DRV的电压，此时二极管D处于截止状态，电容器C通过第二电阻R2对第二三极管Q2的基极放电，这相当于在VCC通过第一电阻R1给第二三极管Q2提供基极电流的同时，还有电容器C以约VCC+DRV的电压通过第二电阻R2给第二三极管Q2的基极以提供较大的基极电流，这将大大增加提供给后级功率开关器件的脉冲电流，以实现高速开通。
阶段3：此时PWM输出仍为低，电容器C所存储的电荷逐渐下降直到电容器C两端的电压不足以为第二三极管Q2提供基极电流，此时第二三极管Q2的基极电流完全由VCC通过第一电阻R1来提供。直到电路工作过渡到阶段1。
从以上分析可以看出，高速推挽驱动电路中电容器C仅需提供尖峰驱动时段所需电荷，所以高速他驱电路中的第二电阻R3的阻值可相对取大一些，另外当驱动平台区时，由于门极电容电压已经被充满，此时的Rg的阻抗比较大，驱动电路不会损耗太多能量。另外由于高速推挽驱动电路仅仅通过一颗电容、两颗电阻和一只二极管实现大驱动脉冲电流，省去了多级电路和驱动IC的损耗，这使得本实用新型在损耗、可靠性和价格方面更具优势。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
Claims (2)
1.一种低成本低损耗的高速推挽驱动电路，包括推挽对管部分以及驱动部分，所述推挽对管部分包括第一电阻R1、第一三极管Q1、第二三极管Q2以及第三三极管Q3，所述驱动部分包括二极管D、电容器C以及第二电阻R2、第三电阻R3，所述二极管D的正极与第二三极管Q2的基极连接，二极管D的负极与第三电阻R3连接后分为两路，第一路与电容器C连接后与驱动信号DRV的输出器件连接，第二路与第二电阻R2连接后分为两路，一路与第一三极管Q1的基极连接，另一路与第二三极管Q2和第三三极管Q3的集电极连接。
2.根据权利要求1所述低成本低损耗的高速推挽驱动电路，其特征在于：所述第一三极管Q1的集电极与PWM的驱动信号输出端连接，发射极接地，基极与第一电阻R1连接后与第二三极管Q2的基极连接，所述第二三极管Q2的基极与电源VCC连接，发射极与第三三极管Q3的发射极连接，第三三极管Q3的基极接地，第二三极管Q2与第三三极管Q3的集电极连接。
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