CN218162207U - 一种低损耗的开关管驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种低损耗的开关管驱动电路，包括依次连接的第一电源端、第一二极管、第一电阻和开关管，第一电源端分别经第一电容、第一电阻连接第一三极管的基极，第一电源端还分别经第二电容、第二二极管、连接第二三极管的基极，第一三极管的发射极与第二三极管的基极之间连接有第三电阻。利用第一二极管可在第二电源端为正极时防止电能反向损耗。利用开关管上输入电容的电能给第一电容和第二电容充电，可在第一电源端为正极时，通过第一电容、第一电阻、第一三极管、第三电阻和第二三极管可加速损耗开关管上输入电容的电能，且配合第二电容上的电能可加速给开关管上的输入电容充电和导通，减少电能的损耗，以提高电能的利用率。

Description

一种低损耗的开关管驱动电路

【技术领域】

本实用新型涉及开关电源的技术领域，尤其是涉及一种低损耗的开关管驱动电路。

【背景技术】

众所周知，开关电源一般以变压器为界，将位于变压器的初级线圈一侧的电路为初级侧，位于变压器中次级线圈一侧的电路为次级侧。目前现有的次级侧，为了电压输出的可控性，一般会配合一个或多个开关管使用。但现有的开关管在随变压器次级线圈输出端极性的转化时，开关管驱动电路损耗大，而降低的整机电能效率，且开关管的导通速率较低影响，不能满足用户需求。

因此，现有技术有待改进和发展。

【实用新型内容】

本实用新型的目的在于提供一种低损耗的开关管驱动电路，用于解决现有电源电路变压器极性转换时开关管驱动电路损耗大造成整机电能效率的问题。

本实用新型的技术方案如下：一种低损耗的开关管驱动电路，包括第一电源端、第二电源端、第一二极管、开关管、第一电容、第一电阻、第三电阻、第一三极管、第二电容、第二二极管、第二三极管；

所述第一电源端与第二电源端电连接，所述第一二极管的输入端连接第一电源端，所述第一二极管的输出端连接开关管的栅极；所述第一电阻的两端分别连接第一电源端和第一三极管的基极，所述第一电容与第一电阻并联，所述第二电容的两端分别连接第一电源端和第二三极管的基极，所述第二二极管的输入端连接第二三极管的基极，所述第二二极管的输出端与第一二极管的输出端连接；第三电阻的两端分别连接第一三极管的发射极和第二三极管的基极，所述第二电源端分别与第一三极管的集电极、第二三极管的集电极、开关管的源极电连接，所述第二三极管的发射极与开关管的栅极电连接；

所述第一二极管和第二二极管用于当第一电源端由正极转换成负极时截止，所述第一电容和第二电阻用于加速第一三极管的断开，所述第二电容和第二二极管用于加速第二三极管的断开以及用于加速开关管导通。

进一步的，所述开关管驱动电路还包括第二电阻，所述第二电阻的一端分别与第一二极管的输出端、第二二极管的输出端电连接，所述第二电阻的另一端分别与第二三极管的发射极和开关管的栅极连接。

进一步的，所述开关管驱动电路还包括第四电阻，所述第四电阻的两端分别连接开关管的栅极和第二电源端。

进一步的，所述第一三极管和第二三极管均为PNP型三极管。

进一步的，当第一电源端为正极、第二电源端为负极时，所述第一电容和第二电容充电，所述第一三极管和第二三极管截止，所述开关管导通输出电压，所述开关管上的输入电容充电。

进一步的，当第一电源端由正极转变为负极、第二电源端由负极转变为正极时，所述开关管上输入电容、第一电容和第二电容均先放电，所述第四电阻用于损耗开关管上输入电容的电能；所述第一电容与第二电容上的电能均经第一电源端输出消耗，所述第一三极管和第二三极管导通；所述开关管上输入电容的电能用于给第一电容和第二电容充电，所述开关管上输入电容的电能经第二三极管、第三电阻、第一三极管、第一电阻、第一电源端、第二电源端之间形成环路消耗，所述第二电源端的电能给开关管上的输入电容充电。

进一步的，当第一电源端由负极转变为正极、第二电源端由正极转变为负极时，所述第一三极管和第二三极管截止，所述第二电容上的电能用于加速给开关管上的输入电容充电以及加速开关管导通。

本实用新型的有益效果在于：相较于现有技术，本实用新型通过第一二极管的单向作用，可在第二电源端为正极时，防止开关管上输入电容的电能反向损耗。通过第一电容、第一电阻、第一三极管、第三电阻和第二三极管可加速损耗开关管上输入电容的电能，且给第一电容和第二电容充电，即第一电容和第二电容上的上下电极板分别为负极和正极，以便于在第一电源端为正极时，配合第二电容上的电能可加速给开关管上的输入电容充电，即加速开关管导通输出电能。另外，且利用开关管上输入电容的电能给第一电容和第二电容充电，可在第一电源端为正极时加快第一三极管、第二三极管的截止，减少电能的损耗，以提高电能的利用率，

【附图说明】

图1为本实用新型的电路原理图；

图2为本实用新型第一电源端为正极、第二电源端为负极时的工作流程图；

图3-5为本实用新型第一电源端由正极转换成负极、第二电源端由负极转换成正极时的工作流程图；

图6为本实用新型第一电源端由负极转换成正极、第二电源端由正极转换成负极时的工作流程图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。

请参照附图1-6，本实用新型实施例中的一种低损耗的开关管驱动电路。

该低损耗的开关管Q3驱动电路包括第一电源端3、第二电源端4、第一二极管D1、开关管Q3、第一电容C1、第一电阻R1、第三电阻R3、第一三极管Q1、第二电容C2、第二二极管D2、第二三极管Q2。第一电源端3与第二电源端4电连接，第一二极管D1的输入端连接第一电源端3，第一二极管D1的输出端连接开关管Q3的栅极。第一电阻R1的两端分别连接第一电源端3和第一三极管Q1的基极，第一电容C1与第一电阻R1并联，第二电容C2的两端分别连接第一电源端3和第二三极管Q2的基极，第二二极管D2的输入端连接第二三极管Q2的基极，第二二极管D2的输出端与第一二极管D1的输出端连接。第三电阻R3的两端分别连接第一三极管Q1的发射极和第二三极管Q2的基极，第二电源端4分别与第一三极管Q1的集电极、第二三极管Q2的集电极、开关管Q3的源极电连接，第二三极管Q2的发射极与开关管Q3的栅极电连接。第一二极管D1和第二二极管D2用于当第一电源端3由正极转换成负极时截止，第一电容C1和第二电阻R2用于加速第一三极管Q1的断开，第二电容C2和第二二极管D2用于加速第二三极管Q2的断开以及用于加速开关管Q3导通。

本实用新型通过第一二极管D1的单向作用，可在第二电源端4为正极时，防止开关管Q3上输入电容C3的电能反向损耗。通过第一电容C1、第一电阻R1、第一三极管Q1、第三电阻R3和第二三极管Q2可加速损耗开关管Q3上输入电容C3的电能，且给第一电容C1和第二电容C2充电，即第一电容C1和第二电容C2上的上下电极板分别为负极和正极，以便于在第一电源端3为正极时，配合第二电容C2上的电能可加速给开关管Q3上的输入电容C3充电，即加速开关管Q3导通输出电能。另外，且利用开关管Q3上输入电容C3的电能给第一电容C1和第二电容C2充电，可在第一电源端3为正极时加快第一三极管Q1、第二三极管Q2的截止，减少电能的损耗，以提高电能的利用率，以解决现有电源电路变压器极性转换时开关管Q3驱动电路损耗大造成整机电能效率的问题。

在上述实施例中，第一三极管Q1和第二三极管Q2均为PNP型三极管。开关管Q3驱动电路还包括第二电阻R2，第二电阻R2的一端分别与第一二极管D1的输出端、第二二极管D2的输出端电连接，第二电阻R2的另一端分别与第二三极管Q2的发射极和开关管Q3的栅极连接。

在上述实施例中，开关管Q3驱动电路还包括第四电阻R4，第四电阻R4的两端分别连接开关管Q3的栅极和第二电源端4，利用第四电阻R4可加速损耗开关管Q3上输入电容C3的电能。

具体的，当第一电源端3与第二电源端4之间通过变压器连接接，即第一电源端3和第二电源端4会随变压器输出的交流电的变化而使得正负极随之变化，此状态下，本实用新型低损耗的开关管Q3驱动电路的原理如下：

当第一电源端3为正极、第二电源端4为负极时，第一电源端3输入的电源分别给第一电容C1和第二电容C2充电，即第一电容C1和第二电容C2上的上下电极板分别为正极和负极。此时，第一三极管Q1和第二三极管Q2上的基极为高电平而截止，第一电源端3输入的电源还经第一二极管D1、第二电阻R2给开关管Q3上的输入电容C3充电，即开关管Q3上的输入电容C3左右电极板分别为正极和负极，如图2所示，并使得开关管Q3导通。

当极性转换时，即当第一电源端3由正极转变为负极、第二电源端4由负极转变为正极时，第一电容C1和第二电容C2的电能经第一电源端3、变压器的次级线圈消耗，开关管Q3上的输入电容C3上的电能由正极经第四电阻R4损耗，随第一电容C1和第二电容C2上电能的损耗，使得第一三极管Q1和第二三极管Q2导通。此时，开关管Q3上输入电容C3的电能，经第二三极管Q2给第二电容C2充电，且还经第二三极管Q2、第三电阻R3、第一三极管Q1给第一电容C1充电，即使得第一电容C1和第二电容C2上的上下电极板分别为负极和正极，至第一三极管Q1和第二三极管Q2截止，以此回收部分电能，减少电能的损耗。另外，开关管Q3上输入电容C3的电能还经第二三极管Q2、第三电阻R3、第一三极管Q1、第一电阻R1、第一电源端3、第二电源端4之间形成环路消耗，当开关管Q3上输入电容C3的电能小于第二电源端4输入的电能时，第二电源端4输入的电能则给开关管Q3上输入电容C3充电，使得开关管Q3上的输入电容C3左右电极板分别为负极和正极，如图2-5所示。

当极性再次转换时，即当第一电源端3由负极转变为正极、第二电源端4由正极转变为负极时，参照图2和图6，第一三极管Q1和第二三极管Q2上的基极为高电平而截止，开关管Q3上的输入电容C3的电能经第二电源端4、变压器的次级线圈消耗，当开关管Q3上的输入电容C3的电能小于栅极端的电能时则充电。第一电源端3经第一二极管D1、第二电阻R2给栅极输出的电能，配合第一电容C1上的电能经第一电阻R1、第一二极管D1、第二电阻R2给栅极输出电能以及第二电容C2的电能经第二二极管D2、第二电阻R2给栅极输出第二电能，可加速给开关管Q3上的输入电容C3充电以及加速开关管Q3导通，进而将在先回收的电能进行利用，提高电能的利用率，减少电能损耗。当第一电容C1和第二电容C2的电能小于第一电源端3输出的电能时，第一电源端3输出的电能则给第一电容C1和第二电容C2充电，以此循环，可在减少开关管Q3驱动电路的损耗的同时提高开关管Q3导通速率。

以上所述的仅是本实用新型的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种低损耗的开关管驱动电路，其特征在于，包括第一电源端、第二电源端、第一二极管、开关管、第一电容、第一电阻、第三电阻、第一三极管、第二电容、第二二极管、第二三极管；

所述第一电源端与第二电源端电连接，所述第一二极管的输入端连接第一电源端，所述第一二极管的输出端连接开关管的栅极；所述第一电阻的两端分别连接第一电源端和第一三极管的基极，所述第一电容与第一电阻并联，所述第二电容的两端分别连接第一电源端和第二三极管的基极，所述第二二极管的输入端连接第二三极管的基极，所述第二二极管的输出端与第一二极管的输出端连接；第三电阻的两端分别连接第一三极管的发射极和第二三极管的基极，所述第二电源端分别与第一三极管的集电极、第二三极管的集电极、开关管的源极电连接，所述第二三极管的发射极与开关管的栅极电连接；

所述第一二极管和第二二极管用于当第一电源端由正极转换成负极时截止，所述第一电容和第二电阻用于加速第一三极管的断开，所述第二电容和第二二极管用于加速第二三极管的断开以及用于加速开关管导通。

2.根据权利要求1所述的低损耗的开关管驱动电路，其特征在于，所述开关管驱动电路还包括第二电阻，所述第二电阻的一端分别与第一二极管的输出端、第二二极管的输出端电连接，所述第二电阻的另一端分别与第二三极管的发射极和开关管的栅极连接。

3.根据权利要求2所述的低损耗的开关管驱动电路，其特征在于，所述开关管驱动电路还包括第四电阻，所述第四电阻的两端分别连接开关管的栅极和第二电源端。

4.根据权利要求3所述的低损耗的开关管驱动电路，其特征在于，所述第一三极管和第二三极管均为PNP型三极管。

5.根据权利要求4所述的低损耗的开关管驱动电路，其特征在于，当第一电源端为正极、第二电源端为负极时，所述第一电容和第二电容充电，所述第一三极管和第二三极管截止，所述开关管导通输出电压，所述开关管上的输入电容充电。

6.根据权利要求5所述的低损耗的开关管驱动电路，其特征在于，当第一电源端由正极转变为负极、第二电源端由负极转变为正极时，所述开关管上输入电容、第一电容和第二电容均先放电，所述第四电阻用于损耗开关管上输入电容的电能；所述第一电容与第二电容上的电能均经第一电源端输出消耗，使得第一三极管和第二三极管导通；所述开关管上输入电容的电能用于给第一电容和第二电容充电，所述开关管上输入电容的电能经第二三极管、第三电阻、第一三极管、第一电阻、第一电源端、第二电源端之间形成环路消耗，所述第二电源端的电能给开关管上的输入电容充电。

7.根据权利要求6所述的低损耗的开关管驱动电路，其特征在于，当第一电源端由负极转变为正极、第二电源端由正极转变为负极时，所述第一三极管和第二三极管截止，所述第二电容上的电能用于加速给开关管上的输入电容充电以及加速开关管导通。

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