CN220254351U - 一种驱动电路、电源电路、电路板及开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电源技术领域，公开一种驱动电路、电源电路、电路板及开关电源。驱动电路包括开关电路、泄放电路及钳位电路，开关电路可响应控制信号处于导通状态或断开状态，开关电路包括第一节点，泄放电路在第一节点与开关电路电连接，可响应第一节点的电压及控制信号，泄放开关电路处于断开状态时在第一节点处的电荷，泄放电路包括第二节点，钳位电路在第一节点分别与开关电路及泄放电路电连接，且在第二节点与泄放电路电连接，可在第二节点与第一节点之间存在异常高压时，将两节点之间的电压钳位在安全电压范围内，以保护泄放电路。因此，本实施例通过钳位电路限制施加在泄放电路的电压，可避免泄放电路损坏，从而提高驱动电路可靠性。

Description

一种驱动电路、电源电路、电路板及开关电源

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，具体涉及一种驱动电路、电源电路、电路板及开关电源。

背景技术

目前，高频开关电源一般通过控制MOS管高频通断来实现输入到输出的功率变换，当MOS管关断时，若MOS管的栅极电荷泄放速度慢，则会影响MOS管的开关性能。传统技术通常增加泄放电路来快速泄放掉MOS管的栅极电荷，以提高MOS管的开关性能，然而，在MOS管高频通断过程中，容易产生异常高压并施加在泄放电路，导致泄放电路损坏。

实用新型内容

本实用新型实施例的一个目的旨在提供一种驱动电路、电源电路、电路板及开关电源，能够解决现有技术中存在的缺陷。

在第一方面，本实用新型实施例提供一种驱动电路，包括：

开关电路，用于电连接控制器，可响应所述控制器输出的控制信号处于导通状态或断开状态，所述开关电路包括第一节点；

泄放电路，在所述第一节点与所述开关电路电连接，且还与所述控制器电连接，可响应所述第一节点的电压及所述控制信号，泄放所述开关电路处于断开状态时在所述第一节点处的电荷，所述泄放电路包括第二节点；

钳位电路，在所述第一节点分别与所述开关电路及所述泄放电路电连接，且还在所述第二节点与所述泄放电路电连接，可在所述第二节点与所述第一节点之间存在异常高压时，将所述第二节点与所述第一节点之间的电压钳位在安全电压范围内，以保护所述泄放电路。

在第二方面，本实用新型实施例提供一种电源电路，包括如上所述的驱动电路。

在第三方面，本实用新型实施例提供一种电路板，包括如上所述的驱动电路。

在第四方面，本实用新型实施例提供一种开关电源，包括如上所述的电路板。

在本实用新型实施例提供的驱动电路中，包括开关电路、泄放电路及钳位电路，开关电路可电连接控制器，响应控制器输出的控制信号处于导通状态或断开状态，开关电路包括第一节点，泄放电路在第一节点与开关电路电连接，且还与控制器电连接，可响应第一节点的电压及控制信号，泄放开关电路处于断开状态时在第一节点处的电荷，泄放电路包括第二节点，钳位电路在第一节点分别与开关电路及泄放电路电连接，且还在第二节点与泄放电路电连接，可在第二节点与第一节点之间存在异常高压时，将第二节点与第一节点之间的电压钳位在安全电压范围内，以保护泄放电路。因此，本实施例通过钳位电路限制施加在泄放电路的电压，可避免泄放电路损坏，从而提高驱动电路可靠性。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片仅作为示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型实施例提供的一种电源电路的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例提供的一种电源电路的结构示意图；

图3是本实用新型又一实施例提供的一种电源电路的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的一种驱动电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施方式，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型实施例提供一种电源电路，请参阅图1，电源电路1000包括控制器100、驱动电路200、变压器300、整流输出电路400及反馈电路500。

控制器100用于输出控制信号，控制信号包括第一电平类型信号和第二电平类型信号，第一电平类型信号与第二电平类型信号为不同电平类型的信号，例如，第一电平类型信号为高电平信号，第二电平类型信号为低电平信号，或者，第一电平类型信号为低电平信号，第二电平类型信号为高电平信号。在一些实施例中，控制信号为PWM(Pulse WidthModulation，脉冲宽度调制)信号，PWM信号是一种根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置，来实现晶体管或MOS管导通时间的改变，从而改变开关电源输出的信号。

在一些实施例中，控制器100为高频开关电源管理芯片。高频开关电源管理芯片用于控制、调节和监控电源输出，以实现更高效、更可靠的系统运行。

驱动电路200与控制器100电连接，用于响应控制器100输出的控制信号，驱动变压器300进行能量耦合以产生交流电。

变压器300与驱动电路200电连接，可被施加直流电源，在驱动电路200的驱动下，利用直流电源进行能量耦合以产生交流电。其中，变压器300包括原边绕组及副边绕组，原边绕组包括一个或多个绕组，副边绕组包括一个或多个绕组，例如，原边绕组为一个绕组，副边绕组为两个绕组，又例如，原边绕组为两个绕组，副边绕组为一个绕组。

整流输出电路400与变压器300电连接，用于对变压器300产生的交流电进行整流、滤波等处理，以输出直流电。

反馈电路500分别与整流输出电路400及控制器100电连接，用于将整流输出电路400输出的电压反馈给控制器100，以便控制器100根据反馈过来的电压值调整输出的控制信号，调节整流输出电路400输出的电压，使得整流输出电路400输出的电压能够稳定在预设电压。

在一些实施例中，请参阅图2，驱动电路200包括开关电路21、泄放电路22及钳位电路23。

开关电路21电连接控制器100，可响应控制器100输出的控制信号处于导通状态或断开状态，当开关电路21处于导通状态时，变压器300的原边绕组可利用直流电源进行能量的储存，当开关电路21处于断开状态时，原边绕组储存的能量可传输至副边绕组，从而在副边绕组产生交流电。如图2所示，开关电路21包括第一节点21A。

在一些实施例中，请参阅图4，开关电路21包括NMOS管Q1及第一电阻R1。

第一电阻R1的一端与控制器100电连接，第一电阻R1的另一端在第一节点21A分别与NMOS管Q1的栅极、钳位电路23及泄放电路22电连接，NMOS管Q1的漏极与变压器300电连接，NMOS管Q1的源极接地。

第一电阻R1作为驱动电阻，由于控制器100用于输出控制信号的输出口一般带有杂散电感，在电压突变的情况下可能和NMOS管Q1寄生的栅极电容形成LC振荡，通过在控制器100的输出口与NMOS管Q1的栅极之间串联驱动电阻，可增大阻尼而减弱振荡，并且，当控制信号为高电平信号时，NMOS管Q1的栅极电压拉高，首先会对与NMOS管Q1寄生的栅极电容充电，充电峰值电流会超过控制器100的输出口的输出能力，串上驱动电阻后可放慢充电时间而减小栅极充电电流，调节控制器100的驱动能力，从而调节NMOS管Q1的开关速度。

在一些实施例中，请参阅图3，驱动电路200还包括下拉电路24。

下拉电路24在第一节点21A分别与开关电路21、钳位电路23及泄放电路22电连接。

如前所述，当NMOS管Q1由导通状态变为截止状态时，NMOS管Q1由于存在寄生电容，寄生电容存储的电荷对NMOS管Q1的开关性能造成不利影响，因此，一方面，本实施例通过设置下拉电路24为NMOS管Q1的寄生电容提供放电路径，能够促使NMOS管Q1快速关闭，避免NMOS管Q1误导通，另一方面，由于NMOS管Q1的寄生电容容易积累静电电荷，本实施例通过设置下拉电路24泄放NMOS管Q1的寄生电容的静电电荷，能够避免NMOS管Q1被静电击穿。

在一些实施例中，请继续参阅图4，下拉电路24包括第二电阻R2。

第二电阻R2的一端在第一节点21A分别与开关电路21、钳位电路23及泄放电路22电连接，第二电阻R2的另一端接地。

请继续参阅图2，泄放电路22在第一节点21A与开关电路21电连接，且还与控制器100电连接，可响应第一节点21A的电压及控制器100输出的控制信号，泄放开关电路21处于断开状态时在第一节点21A处的电荷，泄放电路22包括第二节点22A。

如前所述，当NMOS管Q1由导通状态变为截止状态时，虽然NMOS管Q1的栅极电荷可以通过第一电阻R1泄放，但是泄放速度较慢，泄放电路22能够快速泄放NMOS管Q1的栅极电荷，提高栅极电荷的放电速度，从而提高NMOS管Q1的开关性能。

在一些实施例中，请继续参阅图3，泄放电路22包括第一限流电路221、第二限流电路222及开关管223。

第一限流电路221电连接控制器100，且还在第二节点22A分别与开关管223及钳位电路23电连接，开关管223还在第一节点21A分别与钳位电路23及开关电路21电连接，第二限流电路222与开关管223电连接。

开关管223可响应第一节点21A的电压及控制器100输出的控制信号，处于导通状态或截止状态，当开关管223处于导通状态时，开关管223可泄放开关电路21处于断开状态时在第一节点21A处的电荷。

当开关管223处于导通状态时，第一限流电路221可限制控制器100流入开关管223的电流，避免开关管223承受大电流而损坏，从而提高泄放电路22的可靠性。

在一些实施例中，请继续参阅图4，第一限流电路221包括第三电阻R3。

第三电阻R3的一端分别与控制器100及开关电路21电连接，第三电阻R3的另一端在第二节点22A分别与开关管223及钳位电路23电连接。

当开关管223处于导通状态时，第二限流电路222可限制流经开关管223的电流，避免开关管223承受大电流而损坏，从而进一步提高泄放电路22的可靠性。

在一些实施例中，如图4所示，第二限流电路222包括第四电阻R4。

第四电阻R4电阻的一端与开关管223电连接，第四电阻R4电阻的另一端接地。

在一些实施例中，如图4所示，开关管223为PNP型三极管Q2。

PNP型三极管Q2的基极在第二节点22A分别与第一限流电路221及钳位电路23电连接，PNP型三极管Q2的发射极在第一节点21A分别与开关电路21及钳位电路23电连接，PNP型三极管Q2的集电极与第二限流电路222电连接。

如前所述，当控制信号由低电平信号变为高电平信号时，PNP型三极管Q2的发射极与基极之间的电压差不满足PNP型三极管Q2的导通条件，此时PNP型三极管Q2处于截止状态，当控制信号由高电平信号变为低电平信号时，由于NMOS管Q1的寄生电容尚存储有电荷，使得第一节点21处尚有电压，此时PNP型三极管Q2的发射极与基极之间的电压差满足PNP型三极管Q2的导通条件，从而使得PNP型三极管Q2处于截止状态，于是PNP型三极管Q2可快速泄放NMOS管Q1的栅极电荷，当NMOS管Q1的栅极电荷被泄放的过程中，若第一节点21处的电压已足够低，使得PNP型三极管Q2的发射极与基极之间的电压差不满足PNP型三极管Q2的导通条件，则PNP型三极管Q2再处于截止状态。

在实际应用中，控制器100的输出口、第三电阻R3、PNP型三极管Q2及NMOS管Q1的栅极这段在PCB板上的布线在驱动电路200实际工作过程中会耦合空间高频干扰，使得NMOS管Q1处于高频通断状态时的某个时刻，PNP三极管Q2的基极与发射极之间存在反向尖峰电压，反向尖峰电压通常会达到十几伏，甚至是二十几伏，而PNP三极管Q2的BE结耐压值通常在5伏到8伏，因此，此种异常高压容易击穿PNP三极管Q2的BE结，造成PNP三极管Q2损坏，从而失去电荷泄放作用。

请继续参阅图2，钳位电路23在第一节点21A分别与开关电路21及泄放电路22电连接，且在第二节点22A与泄放电路22电连接，可在第二节点22A与第一节点21A之间存在异常高压时，将第二节点22A与第一节点21A之间的电压钳位在安全电压范围内，以保护泄放电路22。

因此，即使在驱动电路200实际工作过程中，PNP三极管Q2的基极与发射极之间存在反向尖峰电压，即第二节点22A与第一节点21A之间存在异常高压，通过钳位电路23将第二节点22A与第一节点21A之间的电压钳位在安全电压范围内，能够避免PNP三极管Q2的BE结被异常高压击穿，起到保护PNP三极管Q2不被损坏的作用，从而能够确保PNP三极管Q2可靠泄放NMOS管Q1处于截止状态时的栅极电荷，进而能够提高驱动电路200的工作可靠性。

在一些实施例中，请继续参阅图4，钳位电路23包括二极管D1。

二极管D1的阳极在第二节点22A与泄放电路22电连接，二极管D1的阴极在第一节点21A分别与开关电路21及泄放电路22电连接。

在本实施例中，当第二节点22A与第一节点21A之间存在异常高压时，二极管D1处于正向导通状态，从而将第二节点22A与第一节点21A之间的电压钳位在二极管D1的导通压降(0.7V)，由于导通压降小于PNP三极管Q2的BE结耐压值，因此能够可靠保护PNP三极管Q2。

为了详细阐述本实用新型实施例提供的一种驱动电路200的工作原理，下面结合图4进行阐述。

如图4所示，当控制器100输出的控制信号由低电平信号变为高电平信号时，NMOS管Q1处于导通状态，此时NMOS管Q1的寄生电容处于充电状态，PNP三极管Q2的发射极与基极之间的压差为0V，于是PNP三极管Q2处于截止状态，此时二极管D1也处于截止状态。

当控制信号由高电平信号变为低电平信号时，NMOS管Q1处于截止状态，此时由于NMOS管Q1的寄生电容存储的电荷尚未泄放，于是PNP三极管Q2的发射极与基极之间的压差可使得PNP三极管Q2处于导通状态，此时PNP三极管Q2可快速泄放NMOS管Q1的栅极电荷，若此时PNP三极管Q2的基极与发射极之间未存在反向尖峰电压，则此时二极管D1处于截止状态。

在NMOS管Q1处于高频通断状态时的某个时刻，若PNP三极管Q2的基极与发射极之间存在反向尖峰电压，则此时二极管D1处于正向导通状态，二极管D1将PNP三极管Q2的基极与发射极之间的电压钳位在0.7V，避免PNP三极管Q2的BE结被异常高压击穿，从而保护PNP三极管Q2，由于此时PNP三极管Q2的发射极与基极之间的电压差未满足PNP三极管Q2的导通条件，于是此时PNP三极管Q2处于截止状态。

作为本实用新型的另一实施例，本实用新型实施例提供一种电路板，电路板包括如上所述的驱动电路。其中，电路板可以为独立的一块电路板，亦可以为多块电路板拼接而成的电路板。

作为本实用新型的又一实施例，本实用新型实施例提供一种开关电源，开关电源包括如上所述的电路板。

最后要说明的是，本实用新型可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本实用新型内容的额外限制，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。并且在本实用新型的思路下，上述各技术特征继续相互组合，并存在如上所述的本实用新型不同方面的许多其它变化，均视为本实用新型说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种驱动电路，其特征在于，包括：

开关电路，用于电连接控制器，可响应所述控制器输出的控制信号处于导通状态或断开状态，所述开关电路包括第一节点；

泄放电路，在所述第一节点与所述开关电路电连接，且还用于与所述控制器电连接，可响应所述第一节点的电压及所述控制信号，泄放所述开关电路处于断开状态时在所述第一节点处的电荷，所述泄放电路包括第二节点；

钳位电路，在所述第一节点分别与所述开关电路及所述泄放电路电连接，且还在所述第二节点与所述泄放电路电连接，可在所述第二节点与所述第一节点之间存在异常高压时，将所述第二节点与所述第一节点之间的电压钳位在安全电压范围内，以保护所述泄放电路。

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述钳位电路包括二极管；

所述二极管的阳极在所述第二节点与所述泄放电路电连接，所述二极管的阴极在所述第一节点分别与所述开关电路及所述泄放电路电连接。

3.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述开关电路包括：

NMOS管，所述NMOS管的栅极在所述第一节点分别与所述泄放电路及所述钳位电路电连接，所述NMOS管的漏极用于与变压器电连接，所述NMOS管的源极接地；

第一电阻，所述第一电阻的一端用于电连接所述控制器，所述第一电阻的另一端在所述第一节点分别与所述泄放电路、所述钳位电路及所述NMOS管的栅极电连接。

4.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，还包括下拉电路；

所述下拉电路在所述第一节点分别与所述开关电路、所述泄放电路及所述钳位电路电连接。

5.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述下拉电路包括第二电阻；

所述第二电阻的一端在所述第一节点分别与所述开关电路、所述泄放电路及所述钳位电路电连接，所述第二电阻的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述泄放电路包括：

开关管，在所述第一节点分别与所述开关电路及所述钳位电路电连接，且在所述第二节点与所述钳位电路电连接；

第一限流电路，用于电连接所述控制器，且在所述第二节点分别与所述开关管及所述钳位电路电连接，用于限制所述控制器流入所述开关管的电流；

第二限流电路，与所述开关管电连接，用于限制流经所述开关管的电流。

7.根据权利要求6所述的驱动电路，其特征在于，所述开关管为PNP型三极管；

所述PNP型三极管的基极在所述第二节点分别与所述第一限流电路及所述钳位电路电连接，所述PNP型三极管的发射极在所述第一节点分别与所述开关电路及所述钳位电路电连接，所述PNP型三极管的集电极与所述第二限流电路电连接。

8.一种电源电路，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的驱动电路。

9.一种电路板，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的驱动电路。

10.一种开关电源，其特征在于，包括如权利要求9所述的电路板。