CN204290693U - 一种用于开关电源的高效率三极管驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于开关电源的高效率三极管驱动电路，包括偏置模块、V/I转换模块、驱动模块、电感、三极管和电阻，所述偏置模块输出偏置电流信号，所述偏置电流信号为静态电流，所述V/I转换模块的输入端连接三极管的发射极，同时连接电阻的一个端口，所述电阻的另一个端口接地信号，所述V/I转换模块输入电流采样信号，所述电流采样信号的电压值等于三极管的发射极电流值乘以电阻值，所述V/I转换模块向驱动模块输出斜坡电流信号，所述斜坡电流信号等于电流采样信号除以第一电阻所得的值。本实用新型使开关电源三极管驱动电路的损耗降低，提高了三极管驱动电路的效率，即提高了开关电源系统的效率，满足开关电源的6级能耗标准。

Description

一种用于开关电源的高效率三极管驱动电路

技术领域

    本实用新型涉及一种用于开关电源的高效率三极管驱动电路。

背景技术

    近年来随着电子产业和集成电路领域的快速发展，各国对电子产品能耗的要求越来越高，开关电源系统也一样。为了满足能耗标准，必须提高开关电源系统三极管驱动电路的效率。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种提高了三极管驱动电路的效率，即提高了开关电源系统的效率，满足开关电源的6级能耗标准的用于开关电源的高效率三极管驱动电路。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种用于开关电源的高效率三极管驱动电路，包括偏置模块、V/I转换模块、驱动模块、电感、三极管和电阻，所述偏置模块输出偏置电流信号，所述偏置电流信号为静态电流，所述V/I转换模块的输入端连接三极管的发射极，同时连接电阻的一个端口，所述电阻的另一个端口接地信号，所述V/I转换模块输入电流采样信号，所述电流采样信号的电压值等于三极管的发射极电流值乘以电阻值，所述V/I转换模块向驱动模块输出斜坡电流信号，所述斜坡电流信号等于电流采样信号除以第一电阻所得的值；

所述驱动模块接受斜坡电流信号、偏置电流信号、开关信号的传输，开关信号控制三极管的导通与截止，所述驱动模块的输出端输出基极输出信号，所述基极输出信号连接三极管的基极，三极管的集电极连接电感的一个端口，所述电感的另一个端口接开关电源的输入电压；

所述基极输出信号为分段式电流脉冲信号，基极输出信号的相位与所述开关信号的相位相同，其频率和占空比随所述开关电源的输入直流电压和负载的变化而改变。

一种用于开关电源的高效率三极管驱动电路，包括偏置模块、电压处理模块、驱动模块、电感和三极管；

电压处理模块的输入端连接三极管的集电极，同时连接电感的一个端口，电压处理模块的输入端输入集电极信号，所述电感的另一个端口连接开关电源的输入电压；

所述驱动模块接受所述电压处理模块的斜坡电流信号、偏置电流信号、开关信号的传输，所述斜坡电流信号的电流值等于集电极信号除以第二电阻的值，所述斜坡电流信号的电流正比于三极管的集电极电流，所述驱动模块的输出端输出基极输出信号，所述基极输出信号连接三极管的基极，所述三极管的发射极连接地信号。

一种用于开关电源的高效率三极管驱动电路，包括偏置模块、V/I转换模块、驱动模块、变压器的原边绕组、三极管和电阻；

所述的驱动模块接受V/I转换模块的斜坡电流信号、偏置电流信号开关信号的传输，所述三极管的发射极连接电阻的一个端口，所述电阻的另一个端口连接地信号，所述三极管的发射极连接V/I转换模块的输入端；

所述驱动模块输出的基极输出信号连接所述三极管的基极，所述三极管的集电极连接所述变压器原边绕组的一个端口，所述变压器原边绕组的另一个端口连接所述开关电源的AC输入二极管桥式整流后的电压。

本实用新型的有益效果是：本实用新型使开关电源三极管驱动电路的损耗降低，提高了三极管驱动电路的效率，即提高了开关电源系统的效率，满足开关电源的6级能耗标准。

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他的附图。

图1 本实用新型的一种用于开关电源的高效率三极管驱动电路简图；

图2 本实用新型的一种用于开关电源的高效率三极管驱动电路简图；

图3 本实用新型开关信号和基极输出信号的电流波形简图；

图4 本实用新型的一种用于开关电源的高效率三极管驱动电路简图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例一

如图1所示，一种用于开关电源的高效率三极管驱动电路，包括三极管101、电阻102、V/I转换模块103、驱动模块104、偏置模块105、电感106；所述偏置模块105的输出连接所述驱动模块104，所述V/I转换模块103的输入连接所述三极管101的发射极，也连接所述电阻102的一个端口，所述电阻102的另一个端口接地信号；

所述驱动模块104的输入连接所述偏置模块105的偏置电流信号107，所述驱动模块104的输入连接所述V/I转换模块103的输出斜坡电流信号110；所述三极管101的基极连接所述驱动模块104的输出基极输出信号112，所述三极管101的集电极连接所述电感106的一个端口，所述电感106的另一个端口连接所述开关电源的输入电压115；

所述V/I转换模块103的输入是电流采样信号109，所述电流采样信号109的电压等于所述三极管101的发射极电流乘以所述电阻102；所述的斜坡电流信号110的电流等于电流采样信号109的电压除以所述的第一电阻，即所述斜坡电流信号110正比于所述三极管101的发射极电流。

所述的开关信号与所述基极输出信号的波形简图如图3所示，所述的开关信号108与所述的基极输出信号112同相位，所述的基极输出信号112是分段式电流脉冲信号；

在所述的第一时间303，所述的开关信号108为低电平，所述的基极输出信号112的电流值为零，所述的三极管101处于截止状态；在所述的第二时间301，所述开关信号108从低电平翻转为高电平，所述的三极管101开始导通，此时所述三极管101的集电极电流为零，所述的基极输出信号112的电流为所述偏置电流107乘以所述第一倍数；

在所述的第三时间302，所述的开关信号108为高电平，所述的三极管101完全导通，所述的基极输出信号112的电流为所述偏置电流107乘以所述第二倍数与所述斜坡电流信号110乘以所述第三倍数相加；所述基极输出信号112的电流正比于所述三极管的发射极电流；

在所述的三极管101开始导通时，需要大的基极驱动电流使三极管101完全导通；在所述三极管101完全导通后，所述三极管101的基极驱动电流等于所述三极管101的发射极电流除以所述的第四倍数；所述的第四倍数为所述三极管101的电流放大倍数β减去4；

传统的三极管驱动电路，所述的第一倍数与所述的第二倍数完全相等；所述的基极输出信号112的电流值满足所述三极管101开始导通时的基极驱动电流，就使所述三极管101完全导通的基极驱动电流过大，增加了驱动电路的损耗，即开关电源三极管驱动电路的效率低。

本实用新型的三极管驱动电路所述的第一倍数远大于所述的第二倍数；所述的基极输出信号112的电流值满足所述三极管101开始导通时的基极驱动电流，也满足所述三极管101完全导通的基极驱动电流，降低了了驱动电路的损耗，即开关电源三极管驱动电路的效率高。

实例二

如图2所示，一种用于开关电源的高效率三极管驱动电路，包括三极管204、电压处理模块201、驱动模块203、偏置模块202、电感205；所述偏置模块202的输出偏置电流信号209连接所述驱动模块203；

所述电压处理模块201的输入连接所述三极管201的集电极，也连接所述电感205的一个端口，所述电压处理模块201的输入是所述集电极信号207；所述电感205的另一个端口连接所述开关电源的输入电压212；所述驱动模块203接受所述电压处理模块201的输出斜坡电流信号208，也接受所述开关信号210；

在所述开关信号210为低电平时，所述三极管204处于截止状态，所述电压处理模块201不采样所述集电极信号207；在所述开关信号210为高电平时，所述三极管204处于导通状态，所述电压处理模块201采样所述集电极信号207，此时所述集电极信号207的电压等于所述三极管204的集电极电流乘以所述三极管204的导通电阻；

所述斜坡电流信号208的电流等于所述集电极信号207的电压除以所述的第二电阻；所述斜坡电流信号208正比于所述三极管204的集电极电流；所述三极管204的基极连接所述驱动模块203的输出基极输出信号206，所述三极管204的发射极连接地信号；

所述的基极输出信号206是分段式电流脉冲信号，其波形图如图2所示；在所述开关信号210上升沿的所述第二时间301，所述的基极输出信号206的电流等于所述偏置电流信号209乘以所述第一倍数；在所述开关信号210高电平的所述第三时间302，所述基极输出信号206的电流等于所述偏置电流信号209乘以所述第二倍数加上斜坡电流信号208乘以所述第三倍数；

所述第一倍数远大于所述第二倍数，使所述基极输出信号206的电流满足所述三极管204开始导通的少子建立过程，也满足所述三极管204的正常导通过程；所述基极输出信号206的驱动电流是做有用功的，使本实用新型的三极管驱动电路的效率极大地提高了。

实例三

如图4所示，一种用于开关电源的高效率三极管驱动电路，包括三极管401、电阻402、V/I转换模块403、驱动模块404、偏置模块406、变压器的原边绕组405； 所述三极管401的发射极连接所述电阻402的一个端口，所述电阻402的另一个端口连接地信号； 所述三极管401的发射极也连接所述V/I转换模块的输入，是所述变压器原边绕组405的电流采样信号408；

所述驱动模块404接受所述偏置模块406的偏置电流信号412，接受所述开关信号410，也接受所述V/I转换模块403的输出斜坡电流信号409；所述的斜坡电流信号409的电流等于电流采样信号408的电压除以所述的第一电阻；

所述驱动模块404的输出连接所述三极管401的基极，所述驱动模块404的输出为基极输出信号407；所述三极管401的集电极连接所述变压器原边绕组405的一个端口，所述变压器原边绕组的另一个端口连接所述开关电源的AC输入二极管桥式整流后的电压414；

当所述开关信号410为低电平时，所述三极管401处于截止状态，所述变压器处于放电状态，所述变压器原边绕组的电流采样信号408为零；当所述开关信号410为高电平时，所述三极管401处于导通状态，所述变压器处于充电状态，所述变压器原边绕组的电流采样信号408有效；

所述的基极输出信号407是分段式电流脉冲信号；在所述三极管401开始导通时，所述的基极输出信号407的电流是所述的第一基极电流；在所述三极管401刚进入完全导通时，所述的基极输出信号407的电流是所述的第二基极电流；所述的第一基极电流远大于所述的第二基极电流，提高基极输出信号407的电流利用率，即提高了开关电源三极管驱动电路的效率。

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

Claims (3)

1.一种用于开关电源的高效率三极管驱动电路，其特征在于：包括偏置模块、V/I转换模块、驱动模块、电感、三极管和电阻，所述偏置模块输出偏置电流信号，所述偏置电流信号为静态电流，所述V/I转换模块的输入端连接三极管的发射极，同时连接电阻的一个端口，所述电阻的另一个端口接地信号，所述V/I转换模块输入电流采样信号，所述电流采样信号的电压值等于三极管的发射极电流值乘以电阻值，所述V/I转换模块向驱动模块输出斜坡电流信号，所述斜坡电流信号等于电流采样信号除以第一电阻所得的值；

所述驱动模块接受斜坡电流信号、偏置电流信号、开关信号的传输，开关信号控制三极管的导通与截止，所述驱动模块的输出端输出基极输出信号，所述基极输出信号连接三极管的基极，三极管的集电极连接电感的一个端口，所述电感的另一个端口接开关电源的输入电压；

所述基极输出信号为分段式电流脉冲信号，基极输出信号的相位与所述开关信号的相位相同，其频率和占空比随所述开关电源的输入直流电压和负载的变化而改变。

2.一种用于开关电源的高效率三极管驱动电路，其特征在于：包括偏置模块、电压处理模块、驱动模块、电感和三极管；

电压处理模块的输入端连接三极管的集电极，同时连接电感的一个端口，电压处理模块的输入端输入集电极信号，所述电感的另一个端口连接开关电源的输入电压；

所述驱动模块接受所述电压处理模块的斜坡电流信号、偏置电流信号、开关信号的传输，所述斜坡电流信号的电流值等于集电极信号除以第二电阻的值，所述斜坡电流信号的电流正比于三极管的集电极电流，所述驱动模块的输出端输出基极输出信号，所述基极输出信号连接三极管的基极，所述三极管的发射极连接地信号。

3.一种用于开关电源的高效率三极管驱动电路，其特征在于：包括偏置模块、电压处理模块、驱动模块、电感和三极管；

电压处理模块的输入端连接三极管的集电极，同时连接电感的一个端口，电压处理模块的输入端输入集电极信号，所述电感的另一个端口连接开关电源的输入电压；

所述驱动模块接受所述电压处理模块的斜坡电流信号、偏置电流信号、开关信号的传输，所述斜坡电流信号的电流值等于集电极信号除以第二电阻的值，所述斜坡电流信号的电流正比于三极管的集电极电流，所述驱动模块的输出端输出基极输出信号，所述基极输出信号连接三极管的基极，所述三极管的发射极连接地信号。