專利名稱：用于直流/直流轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)電路及其電壓電平轉(zhuǎn)移方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電源供應(yīng)系統(tǒng)，特別是涉及一種用于直流/直流轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)電路及其電壓電平轉(zhuǎn)移方法。
背景技術(shù)：
一高端(high-side)和低端(low-side)的轉(zhuǎn)換器已被廣泛應(yīng)用于橋式轉(zhuǎn)換器的開關(guān)橋臂(switch bridge)的驅(qū)動(dòng)，例如有源(active)箝位前饋轉(zhuǎn)換器、半橋轉(zhuǎn)換器、以及全橋轉(zhuǎn)換器等。圖1為具有一驅(qū)動(dòng)IC的一傳統(tǒng)的有源箝位前饋轉(zhuǎn)換器的電路圖，在該圖中，低端開關(guān)S1(主開關(guān))配置于變壓器T的一次側(cè)，而一有源箝位分支并聯(lián)連接于變壓器T的一次側(cè)線圈，該有源箝位分支由一高端開關(guān)(有源開關(guān))S2以及一箝位電容C11串聯(lián)連接所構(gòu)成，其中低端開關(guān)S1和高端開關(guān)S2彼此互補(bǔ)運(yùn)作以形成一開關(guān)橋臂，并且一高端和低端驅(qū)動(dòng)IC1用以驅(qū)動(dòng)該開關(guān)橋臂。
目前，高端驅(qū)動(dòng)器以及低端驅(qū)動(dòng)器通常被集成化于一塊芯片之上，圖2所示為一較普遍的設(shè)計(jì)方式，在這個(gè)公知技術(shù)的驅(qū)動(dòng)IC之中，需要二個(gè)輸入信號(hào)Hin和Lin，輸入信號(hào)Lin用以觸發(fā)低端驅(qū)動(dòng)電路3的一PWM信號(hào)，而另一輸入信號(hào)Hin為該P(yáng)WM信號(hào)的一相反信號(hào)，用以觸發(fā)高端驅(qū)動(dòng)電路2，通過該P(yáng)WM信號(hào)的該相反信號(hào)的控制，二個(gè)高電壓率開關(guān)M1和M2可用以達(dá)到高端驅(qū)動(dòng)器1的電壓電平轉(zhuǎn)移，然而高電壓率開關(guān)M1和M2的使用卻有數(shù)個(gè)缺點(diǎn)；首先，這些開關(guān)的切換損失特別是在高切換頻率時(shí)會(huì)非常大，而且，開關(guān)M1和M2被封裝于驅(qū)動(dòng)器IC之中，這會(huì)增加工藝上的復(fù)雜性，第三，這些高電壓率開關(guān)會(huì)增加驅(qū)動(dòng)器的成本，此外，為了便于順利驅(qū)動(dòng)高端開關(guān)S2和低端開關(guān)S1，有必要利用一靜時(shí)(dead-time)設(shè)定電路產(chǎn)生具有有效靜時(shí)的二個(gè)互補(bǔ)信號(hào)，眾所周知的是供應(yīng)電流(source current)和汲入電流(sink current)的能力是衡量一驅(qū)動(dòng)電路的重要因素，在大部分的驅(qū)動(dòng)IC之中，供應(yīng)電流和汲入電流的能力都會(huì)被限制住，以減慢在一大型電源轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)組件的開啟及關(guān)閉，并降低該轉(zhuǎn)換器的效率，因此，有必要增加一個(gè)額外的緩沖電路。
鑒于上述公知技術(shù)中出現(xiàn)的瓶頸，發(fā)明出本發(fā)明的用于直流/直流轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)電路，其由一些簡單的離散電路所構(gòu)成、且集成化于一塊芯片之上，該驅(qū)動(dòng)電路提供一低成本的高端和低端驅(qū)動(dòng)器，可克服公知技術(shù)中的缺陷。以下為本發(fā)明的簡要說明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一目的為通過一PWM輸入信號(hào)以驅(qū)動(dòng)一直流/直流轉(zhuǎn)換器中的一高端開關(guān)和一低端開關(guān)。
本發(fā)明的第二目的為通過一簡單的電路以轉(zhuǎn)移高端驅(qū)動(dòng)器的電壓電平。
本發(fā)明的第三目的為達(dá)到一可調(diào)變的靜時(shí)設(shè)定功能，以避免高端和低端開關(guān)之間的電位交互傳導(dǎo)問題。
本發(fā)明的第四目的為達(dá)到一足夠的供應(yīng)電流和汲入電流的能力，以增加高端開關(guān)和低端開關(guān)的切換速度。
本發(fā)明的第五目的為提供具有簡單結(jié)構(gòu)、用于直流/直流轉(zhuǎn)換器的一驅(qū)動(dòng)電路，以及一種低成本的驅(qū)動(dòng)方法。
本發(fā)明的第六目的為提供一種用于直流/直流轉(zhuǎn)換器的高端和低端驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路具有一電壓電平轉(zhuǎn)移電容、一時(shí)間延遲電路、一低端驅(qū)動(dòng)緩沖器、以及一高端驅(qū)動(dòng)緩沖器。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種用于一直流/直流轉(zhuǎn)換器的一開關(guān)橋臂的驅(qū)動(dòng)電路，該開關(guān)橋臂包括串聯(lián)連接的一主開關(guān)和一有源開關(guān)，該有源開關(guān)與該主開關(guān)互補(bǔ)運(yùn)作，該驅(qū)動(dòng)電路包括一輸入端，用以接收一脈寬調(diào)變(PWM)信號(hào)的一輸入；一第一輸出端，連接于該主開關(guān)，該第一輸出端用以輸出一低端驅(qū)動(dòng)信號(hào)；一第二輸出端，連接于該有源開關(guān)，該第二輸出端用以輸出一高端驅(qū)動(dòng)信號(hào)；一第一分支，由一電壓電平轉(zhuǎn)移電容和一第一緩沖器串聯(lián)連接于該輸入端和該第二輸出端之間所構(gòu)成；以及一第二分支，由一延遲電路和一第二緩沖器串聯(lián)連接于該輸入端和該第一輸出端之間所構(gòu)成；其中，當(dāng)該P(yáng)WM信號(hào)的該輸入自一高電位降至一低電位時(shí)，該P(yáng)WM信號(hào)的該輸入即經(jīng)由該延遲電路而被傳送至該第二緩沖器，用以關(guān)閉該主開關(guān)，并且接著觸發(fā)該第一緩沖器以開啟該有源開關(guān)，而當(dāng)該P(yáng)WM信號(hào)的該輸入自該低電位升至該高電位時(shí)，該電壓電平轉(zhuǎn)移電容即傳送該P(yáng)WM信號(hào)的該輸入至該第一緩沖器，用以關(guān)閉該有源開關(guān)，并且接著在一延遲時(shí)間之后觸發(fā)該第二緩沖器以開啟該主開關(guān)。
上述用于一直流/直流轉(zhuǎn)換器的一開關(guān)橋臂的驅(qū)動(dòng)電路，其中該直流/直流轉(zhuǎn)換器選自一有源箝位前饋轉(zhuǎn)換器、一有源箝位返馳轉(zhuǎn)換器、一有源箝位前饋-返馳轉(zhuǎn)換器、一升壓轉(zhuǎn)換器、以及一升壓半橋轉(zhuǎn)換器的其中之一。
上述用于一直流/直流轉(zhuǎn)換器的一開關(guān)橋臂的驅(qū)動(dòng)電路，其中該延遲電路為一上升邊緣延遲電路，包括一開關(guān)，包括連接于該輸入端的一發(fā)射極端、連接于該延遲電路的一輸出的一集電極端、以及分別經(jīng)由一第一電阻和一第二電阻而連接于一電壓源和地的一基極端；一電容，耦合于該開關(guān)的該基極端和該發(fā)射極端之間；以及一二極管，包括連接于該集電極端的一陽極端、以及連接于該開關(guān)的該發(fā)射極端的一陰極端。
上述用于一直流/直流轉(zhuǎn)換器的一開關(guān)橋臂的驅(qū)動(dòng)電路，其中該開關(guān)為一PNP晶體管。
上述用于一直流/直流轉(zhuǎn)換器的一開關(guān)橋臂的驅(qū)動(dòng)電路，其中該第二緩沖器包括一NPN晶體管；以及一PNP晶體管，其中該NPN晶體管和該P(yáng)NP晶體管的二個(gè)發(fā)射極端連接于該第一輸出端，而該NPN晶體管和該P(yáng)NP晶體管的二個(gè)基極端連接于該延遲電路的一輸出端。
上述用于一直流/直流轉(zhuǎn)換器的一開關(guān)橋臂的驅(qū)動(dòng)電路，其中該第一緩沖器包括連接于該有源開關(guān)的一源極端的一端；一第一二極管和一第二二極管，其彼此串聯(lián)連接并與一電容耦合于一電壓源和該端之間，共同形成一升壓抑制電路；一第一晶體管，包括連接于該電容的一端的一集電極端、經(jīng)由一電阻連接于該集電極端的一基極端、以及連接于該有源開關(guān)的一柵極端的一射極端；一第二晶體管，包括經(jīng)由一限流電阻而連接于該電壓電平轉(zhuǎn)移電容的一基極端、連接于該第一電阻的該基極端的一集電極端、以及連接于該端的一發(fā)射極端；以及一第三二極管和一第四二極管，其分別地、彼此反向連接于該第一晶體管的該基極端和該發(fā)射極端之間、以及該第二晶體管的該基極端和該發(fā)射極端之間。
上述用于一直流/直流轉(zhuǎn)換器的一開關(guān)橋臂的驅(qū)動(dòng)電路，其中該第一晶體管和該第二晶體管均為NPN晶體管。
上述用于一直流/直流轉(zhuǎn)換器的一開關(guān)橋臂的驅(qū)動(dòng)電路，其中該第一緩沖器包括連接于該有源開關(guān)的一源極端的一第一端；一第一二極管和一第二二極管，其彼此串聯(lián)連接并與一第一電容耦合于一電壓源和該第一端之間，共同形成一升壓抑制電路；一第一晶體管，包括連接于該電容的一端的一集電極端、經(jīng)由一第三二極管連接于該發(fā)射極端的一基極端、以及連接于該有源開關(guān)的一柵極端的一集電極端；連接于該有源開關(guān)的一漏極端的一第二端；一第四二極管和一第五二極管，串聯(lián)連接于該第一二極管的一陰極和該第二端之間；一第二電容，包括連接于該第一晶體管的該基極端的一端、以及連接于該第四二極管的一陰極端的另一端；一第二晶體管，包括經(jīng)由一限流電阻而連接于該電壓電平轉(zhuǎn)移電容的一基極端、連接于該有源開關(guān)的該柵極端的一集電極端、以及連接于該第一端的一發(fā)射極端；以及一第六二極管，其連接于該第二晶體管的該基極端和該發(fā)射極端之間。
上述用于一直流/直流轉(zhuǎn)換器的一開關(guān)橋臂的驅(qū)動(dòng)電路，其中該第一晶體管為一PNP晶體管，且該第二晶體管為一NPN晶體管。
本發(fā)明還提供一種有源箝位直流/直流轉(zhuǎn)換器，包括一變壓器；一主開關(guān)，串聯(lián)連接于該變壓器的一次側(cè)；一有源箝位分支，包括一有源開關(guān)和一箝位電容，該有源開關(guān)與該主開關(guān)互補(bǔ)運(yùn)作，該箝位電容并聯(lián)連接于該變壓器的一次側(cè)；以及一驅(qū)動(dòng)電路，包括一輸入端，用以接收一脈寬調(diào)變(PWM)信號(hào)的一輸入；一第一輸出端，連接于該主開關(guān)，該第一輸出端用以輸出一低端驅(qū)動(dòng)信號(hào)；一第二輸出端，連接于該有源開關(guān)，該第二輸出端用以輸出一高端驅(qū)動(dòng)信號(hào)；一第一分支，由一電壓電平轉(zhuǎn)移電容和一第一緩沖器串聯(lián)連接于該輸入端和該第二輸出端之間所構(gòu)成；以及一第二分支，由一延遲電路和一第二緩沖器串聯(lián)連接于該輸入端和該第一輸出端之間所構(gòu)成；其中，當(dāng)該P(yáng)WM信號(hào)的該輸入自一高電位降至一低電位時(shí)，該P(yáng)WM信號(hào)的該輸入即經(jīng)由該延遲電路而被傳送至該第二緩沖器，用以關(guān)閉該主開關(guān)，并且接著觸發(fā)該第一緩沖器以開啟該有源開關(guān)，而當(dāng)該P(yáng)WM信號(hào)的該輸入自該低電位升至該高電位時(shí)，該電壓電平轉(zhuǎn)移電容即傳送該P(yáng)WM信號(hào)的該輸入至該第一緩沖器，用以關(guān)閉該有源開關(guān)，并且接著在一延遲時(shí)間之后觸發(fā)該第二緩沖器以開啟該主開關(guān)。
本發(fā)明還提供一種電壓電平轉(zhuǎn)移方法，用于一直流/直流轉(zhuǎn)換器的一開關(guān)橋臂的一驅(qū)動(dòng)電路中，該開關(guān)橋臂包括串聯(lián)連接的一主開關(guān)和一有源開關(guān)，該有源開關(guān)與該主開關(guān)互補(bǔ)運(yùn)作，該驅(qū)動(dòng)電路包括一第一分支和一第二分支，該第一分支由一電壓電平轉(zhuǎn)移電容和一第一緩沖器串聯(lián)連接于一輸入端和一第二輸出端之間所構(gòu)成，該第二分支由一延遲電路和一第二緩沖器串聯(lián)連接于該輸入端和一第一輸出端之間所構(gòu)成，該電壓電平轉(zhuǎn)移方法包括下列步驟接收一PWM信號(hào)的一輸入；當(dāng)該P(yáng)WM信號(hào)的該輸入自一相對(duì)高電位降至一相對(duì)低電位時(shí)，將該P(yáng)WM信號(hào)的該輸入經(jīng)由該延遲電路傳送至該第二緩沖器，用以關(guān)閉該主開關(guān)，并且接著觸發(fā)該第一緩沖器以開啟該有源開關(guān)；以及當(dāng)該P(yáng)WM信號(hào)的該輸入自該相對(duì)低電位升至該相對(duì)高電位時(shí)，將該P(yáng)WM信號(hào)的該輸入傳送至該第一緩沖器，用以關(guān)閉該有源開關(guān)，并且接著在一延遲時(shí)間之后觸發(fā)該第二緩沖器以開啟該主開關(guān)。
上述電壓電平轉(zhuǎn)移方法，還包括步驟如下在該輸入端接收該脈寬調(diào)變信號(hào)的該輸入；在該第一輸出端輸出一低端驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及在該第二輸出端輸出一高端驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
本發(fā)明通過下列附圖及詳細(xì)說明，能更深入的了解。


圖1是傳統(tǒng)上應(yīng)用于一有源箝位前饋直流/直流轉(zhuǎn)換器的一高端和低端驅(qū)動(dòng)IC的電路圖；圖2是本發(fā)明高端和低端驅(qū)動(dòng)器的普遍設(shè)計(jì)方式的電路圖；圖3是本發(fā)明應(yīng)用于一有源箝位前饋轉(zhuǎn)換器的一高端和低端驅(qū)動(dòng)電路的一較佳實(shí)施例的電路方塊圖；圖4是本發(fā)明靜時(shí)設(shè)定電路一實(shí)施例的上升邊緣延遲電路的電路圖；圖5(A)是本發(fā)明高端驅(qū)動(dòng)電路一實(shí)施例的電路圖，其用以驅(qū)動(dòng)高端開關(guān)；圖5(B)是本發(fā)明高端驅(qū)動(dòng)電路另一實(shí)施例的電路圖，其用以驅(qū)動(dòng)高端開關(guān)；圖6是本發(fā)明應(yīng)用于一有源箝位前饋轉(zhuǎn)換器的一高端和低端驅(qū)動(dòng)電路的一較佳實(shí)施例的整體電路圖；圖7是本發(fā)明應(yīng)用于一有源箝位前饋轉(zhuǎn)換器的一高端和低端驅(qū)動(dòng)電路的另一較佳實(shí)施例的整體電路圖；圖8是本發(fā)明應(yīng)用于一有源箝位返馳轉(zhuǎn)換器的一高端和低端驅(qū)動(dòng)電路的一較佳實(shí)施例的電路方塊圖；圖9是本發(fā)明應(yīng)用于一有源箝位前饋-返馳轉(zhuǎn)換器的一高端和低端驅(qū)動(dòng)電路的一較佳實(shí)施例的電路方塊圖；圖10是本發(fā)明應(yīng)用于一升壓轉(zhuǎn)換器的一高端和低端驅(qū)動(dòng)電路的一較佳實(shí)施例的電路方塊圖；以及圖11是本發(fā)明應(yīng)用于一升壓半橋轉(zhuǎn)換器的一高端和低端驅(qū)動(dòng)電路的一較佳實(shí)施例的電路方塊圖。
圖中1高端驅(qū)動(dòng)器2高端驅(qū)動(dòng)電路3低端驅(qū)動(dòng)電路C1電壓電平轉(zhuǎn)移電容C11箝位電容C10、C11、C21、C31、C32電容D1、D2、D10、D31、D32二極管D33、D34、D36、D37、D38二極管Hin輸入信號(hào)Lin輸入信號(hào)L1、Lb電感M1、M2高電壓率開關(guān)Q1、Q3、Q4、Q5、Q6晶體管R10、R11、R31、R32、R33、R51電阻S1低端開關(guān)S2高端開關(guān)T變壓器Vcc電壓源
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路用以驅(qū)動(dòng)一直流/直流轉(zhuǎn)換器的一開關(guān)橋臂，其中該直流/直流轉(zhuǎn)換器可為一有源箝位前饋轉(zhuǎn)換器、一有源箝位返馳轉(zhuǎn)換器、一有源箝位前饋-返馳轉(zhuǎn)換器、一升壓轉(zhuǎn)換器、或是一升壓半橋轉(zhuǎn)換器，該直流/直流轉(zhuǎn)換器的開關(guān)橋臂由一主開關(guān)(一低端開關(guān))以及一有源開關(guān)(一高端開關(guān))串聯(lián)連接所構(gòu)成，該有源開關(guān)與該主開關(guān)以互補(bǔ)方式運(yùn)作，以下將以詳細(xì)的方式描述應(yīng)用于一有源箝位前饋轉(zhuǎn)換器的一驅(qū)動(dòng)電路。
請(qǐng)參考圖3，其為本發(fā)明應(yīng)用于一有源箝位前饋轉(zhuǎn)換器的一高端和低端驅(qū)動(dòng)電路的一較佳實(shí)施例的電路方塊圖。在此轉(zhuǎn)換器之中，低端開關(guān)S1串聯(lián)連接于變壓器T的一次側(cè)，而一有源箝位分支并聯(lián)連接于變壓器T的一次側(cè)，該有源箝位分支包括互相串聯(lián)的一高端開關(guān)S2和一箝位電容C11，驅(qū)動(dòng)電路11具有三個(gè)端口，第一端口為用以接收一PWM信號(hào)的一驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端口1，第二端口為連接于低端開關(guān)S1的一低端驅(qū)動(dòng)輸出端口2，第三端口為連接于高端開關(guān)S2的一高端驅(qū)動(dòng)輸出端口3，驅(qū)動(dòng)電路11具有二個(gè)分支，一個(gè)分支為介于端口1和端口2之間的低端、由一上升邊緣延遲電路和一緩沖器A所構(gòu)成的串聯(lián)電路，另一個(gè)分支則為介于端口1和端口3之間的高端、由一電壓電平轉(zhuǎn)移電容C1和一緩沖器B所構(gòu)成的串聯(lián)電路，其中低端開關(guān)S1和高端開關(guān)S2以互補(bǔ)方式運(yùn)作。
驅(qū)動(dòng)電路的基本驅(qū)動(dòng)原理如下所述假設(shè)PWM信號(hào)位于一高電位，并且低端開關(guān)S1開啟而高端開關(guān)關(guān)閉，當(dāng)PWM信號(hào)減至一低電位，該信號(hào)便經(jīng)由延遲電路而馬上被傳送至緩沖器A，并且低端開關(guān)S1便被緩沖器A所關(guān)閉，低端開關(guān)S1的輸出電容被磁化電流所充電，而跨于低端開關(guān)S1的電壓快速升高，這個(gè)電壓上升的信號(hào)馬上反映在緩沖器B之上并且觸發(fā)高端驅(qū)動(dòng)器以開啟開關(guān)S2。
當(dāng)PWM信號(hào)變成高電位，電容C1即傳送此信號(hào)至緩沖器B并且馬上觸發(fā)緩沖器B以關(guān)閉高端開關(guān)S2，為了避免開關(guān)S1和S2之間的電位交互傳導(dǎo)，PWM信號(hào)便被延遲電路延遲一小段時(shí)間并且接著在關(guān)閉開關(guān)S2之后觸發(fā)緩沖器A以開啟開關(guān)S1。
圖4為本發(fā)明用于驅(qū)動(dòng)電路中的靜時(shí)設(shè)定電路一實(shí)施例的上升邊緣延遲電路的電路圖。端口1為連接于PWM信號(hào)的一輸入端，端口4連接于一電壓源Vcc，而端口5連接于地，PNP晶體管包括連接于PWM信號(hào)的發(fā)射極端、連接于延遲電路的輸出的集電極端、以及經(jīng)由電阻R10和電阻R11而分別連接于電壓源和地的一基極端，電容C10耦合于晶體管Q1的基極端和發(fā)射極端之間，二極管D10的陽極端連接于晶體管Q1的集電極端，而陰極端則連接于晶體管Q1的發(fā)射極端。
當(dāng)PWM信號(hào)為低電位，因?yàn)橐徽妷罕获詈峡缬陔娙軨10并且施加于晶體管Q1的發(fā)射極端和基極端之間，晶體管Q1即被保持于OFF狀態(tài)，當(dāng)PWM信號(hào)轉(zhuǎn)成高電位，電容C10則經(jīng)由電阻R10和R11放電，晶體管Q1即開啟直到跨接于電容C10上的正電壓放電至負(fù)電壓，因此，在延遲電路的輸出端和輸入端之間便可獲得開啟延遲的一段短時(shí)間，這個(gè)延遲時(shí)間可由電容C10的電容值和電阻R10和R11的電阻值來設(shè)定，當(dāng)PWM信號(hào)降至低電位，該信號(hào)便直接經(jīng)由二極管D10而被傳送，對(duì)于關(guān)閉時(shí)間并沒有任何延遲功能。
圖5(A)為本發(fā)明高端驅(qū)動(dòng)電路一實(shí)施例的電路圖，其由電容C1和緩沖電路B所構(gòu)成，電容C1可達(dá)到電壓電平轉(zhuǎn)移功能，電容C1的一端連接于PWM輸入信號(hào)，而電容C1的另一端則連接于緩沖電路B，緩沖電路B的端口6連接于開關(guān)S2的源極端，由串聯(lián)連接的二極管D31和D34以及電容C31所構(gòu)成的升壓抑制電路(boost trap circuit)耦合于電壓源Vcc和端口6之間，PNP晶體管Q5包括連接于電容C31的第一端的一集電極端、經(jīng)由電阻R31而連接于集電極端的一基極端、以及連接于高端開端的柵極(gate)端的一發(fā)射極端，另一個(gè)PNP晶體管Q6包括經(jīng)由一限流電阻R32而連接于電容C1的一基極端、連接于晶體管Q5的基極端的一集電極端、以及連接于端口6的一發(fā)射極端，二極管D32和D33分別反向并聯(lián)于晶體管Q5和Q6的基極端和發(fā)射極端之間，這些組件形成了基本的高端驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)開關(guān)S2位于OFF狀態(tài)，連接于端口12和升壓抑制二極管D31之間的電阻R33便提供一恒定的偏壓電流給晶體管Q6。
當(dāng)PWM的電壓很低且開關(guān)S1處于OFF狀態(tài)時(shí)，端口6即出現(xiàn)一高電壓，其通過二極管D33的導(dǎo)通而將晶體管Q6保持于OFF狀態(tài)，開關(guān)S2的柵源極之間的電壓可通過晶體管Q5而建立，其可將開關(guān)S2開啟，當(dāng)PWM信號(hào)從低電位轉(zhuǎn)至高電位，該信號(hào)即經(jīng)由電容C1和電阻R32而被傳送至晶體管Q6的基極端，晶體管Q6便馬上被開啟，不久開關(guān)S2的柵極電容即經(jīng)由二極管D32和晶體管Q6而被放電，而晶體管Q5和開關(guān)S2便被關(guān)閉，當(dāng)開關(guān)S1開啟，晶體管Q6通過一偏壓電流而保持于ON狀態(tài)，該偏壓電流自Vcc而依序通過二極管D31、電阻R33和R32、晶體管Q6、以及開關(guān)S1，直到晶體管Q6的基極端，開關(guān)S2由于其柵極電壓被箝制于一低電位、因此保持于OFF狀態(tài)，電容C1的電壓經(jīng)由電阻R32、晶體管Q6和開關(guān)S1而被放電至一低電位，另外，電容C1和電阻R32構(gòu)成了開關(guān)S2的RC減震器。
圖5(B)為本發(fā)明高端驅(qū)動(dòng)電路另一實(shí)施例的電路圖，其用以驅(qū)動(dòng)開關(guān)S2。與圖5(A)的高端驅(qū)動(dòng)電路比較起來，唯一的差別便是開關(guān)S2的充電電路，電阻R31和二極管D32被移除，晶體管Q5則被一PNP晶體管所取代，該P(yáng)NP晶體管包括連接于電容C31第一端的一發(fā)射極端、經(jīng)由二極管D36而連接于發(fā)射極端的一基極端、以及連接于開關(guān)S2的柵極的一集電極端，端口7為高端開關(guān)S2的漏極端，二極管D38和D37串聯(lián)連接于二極管D38的陰極端和端口7之間，電容C32則連接于晶體管Q5的基極端和二極管D38的陰極端之間。
當(dāng)PWM信號(hào)為高電位且低端開關(guān)S1處于ON狀態(tài)，跨于電容C32的電壓為0且二極管D37由于一反向電壓而處于OFF狀態(tài)，在此期間，晶體管Q5為OFF且晶體管Q6為ON，當(dāng)PWM信號(hào)轉(zhuǎn)為低電位，低端開關(guān)S1被關(guān)閉，端口6的電壓上升，當(dāng)端口6的電壓和端口7相同時(shí)，二極管D37導(dǎo)通，晶體管Q5由于一偏壓電流流經(jīng)電容C32和二極管D37而開啟，開關(guān)S2即被開啟，在開關(guān)S2的柵源極間電壓和電容C32的電壓被充電至Vcc，晶體管Q5即馬上關(guān)閉，并且開關(guān)S2的柵源極間電壓保持于Vcc，當(dāng)PWM信號(hào)轉(zhuǎn)成高電位，開關(guān)S1即被開啟，而電容C32即經(jīng)由二極管D38和D36而被放電至0，其它的運(yùn)作均如同圖5(A)的驅(qū)動(dòng)器，其提供零電壓切換傳導(dǎo)于開關(guān)S2。
圖6為本發(fā)明應(yīng)用于一有源箝位前饋轉(zhuǎn)換器的一高端和低端驅(qū)動(dòng)電路的一較佳實(shí)施例的整體電路圖，圖6的電路源自于圖2的電路，其中隔離延遲時(shí)間電路被圖4的上升邊緣延遲電路所取代，緩沖電路A的隔離被晶體管Q3和Q4所取代，而緩沖電路B的隔離被圖5(A)的電路所取代。
圖7為本發(fā)明應(yīng)用于一有源箝位前饋轉(zhuǎn)換器的一高端和低端驅(qū)動(dòng)電路的另一較佳實(shí)施例的整體電路圖，與圖6比較起來，其通過移除晶體管Q3、并且增加并聯(lián)連接于晶體管Q4的基極和發(fā)射極端的電阻R51而使得圖7的驅(qū)動(dòng)電路成為一簡化的電路，此外，二極管D10的陽極端連接于晶體管Q4的基極端，當(dāng)PWM信號(hào)轉(zhuǎn)為高電位，開關(guān)S1即被PWM信號(hào)經(jīng)由晶體管Q1以一延遲時(shí)間所啟動(dòng)，當(dāng)PWM信號(hào)轉(zhuǎn)為低電位，開關(guān)S1的柵極電容即經(jīng)由晶體管Q4而被放電。
然而，熟習(xí)本項(xiàng)技術(shù)的技術(shù)人員可輕易了解，本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)電路也可應(yīng)用于其它的直流/直流轉(zhuǎn)換器的別種的開關(guān)橋臂拓樸。圖8為本發(fā)明應(yīng)用于一有源箝位返馳轉(zhuǎn)換器的一高端和低端驅(qū)動(dòng)電路的一較佳實(shí)施例的電路方塊圖，圖9為本發(fā)明應(yīng)用于一有源箝位前饋-返馳轉(zhuǎn)換器的一高端和低端驅(qū)動(dòng)電路的一較佳實(shí)施例的電路方塊圖，圖10為本發(fā)明應(yīng)用于一升壓轉(zhuǎn)換器的一高端和低端驅(qū)動(dòng)電路的一較佳實(shí)施例的電路方塊圖，圖1 1則為本發(fā)明應(yīng)用于一升壓半橋轉(zhuǎn)換器的一高端和低端驅(qū)動(dòng)電路的一較佳實(shí)施例的電路方塊圖；這些變化并非用來限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即凡依本發(fā)明的構(gòu)思所作的改型均屬于本發(fā)明的申請(qǐng)專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于一直流/直流轉(zhuǎn)換器的一開關(guān)橋臂的驅(qū)動(dòng)電路，該開關(guān)橋臂包括串聯(lián)連接的一主開關(guān)和一有源開關(guān)，該有源開關(guān)與該主開關(guān)互補(bǔ)運(yùn)作，該驅(qū)動(dòng)電路包括一輸入端，用以接收一脈寬調(diào)變信號(hào)的一輸入；一第一輸出端，連接于該主開關(guān)，該第一輸出端用以輸出一低端驅(qū)動(dòng)信號(hào)；一第二輸出端，連接于該有源開關(guān)，該第二輸出端用以輸出一高端驅(qū)動(dòng)信號(hào)；一第一分支，由一電壓電平轉(zhuǎn)移電容和一第一緩沖器串聯(lián)連接于該輸入端和該第二輸出端之間所構(gòu)成；以及一第二分支，由一延遲電路和一第二緩沖器串聯(lián)連接于該輸入端和該第一輸出端之間所構(gòu)成；其中，當(dāng)該脈寬調(diào)變信號(hào)的該輸入自一高電位降至一低電位時(shí)，該脈寬調(diào)變信號(hào)的該輸入即經(jīng)由該延遲電路而被傳送至該第二緩沖器，用以關(guān)閉該主開關(guān)，并且接著觸發(fā)該第一緩沖器以開啟該有源開關(guān)，而當(dāng)該脈寬調(diào)變信號(hào)的該輸入自該低電位升至該高電位時(shí)，該電壓電平轉(zhuǎn)移電容即傳送該脈寬調(diào)變信號(hào)的該輸入至該第一緩沖器，用以關(guān)閉該有源開關(guān)，并且接著在一延遲時(shí)間之后觸發(fā)該第二緩沖器以開啟該主開關(guān)。
2.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該直流/直流轉(zhuǎn)換器選自一有源箝位前饋轉(zhuǎn)換器、一有源箝位返馳轉(zhuǎn)換器、一有源箝位前饋-返馳轉(zhuǎn)換器、一升壓轉(zhuǎn)換器、以及一升壓半橋轉(zhuǎn)換器的其中之一。
3.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該延遲電路為一上升邊緣延遲電路，包括一開關(guān)，包括連接于該輸入端的一發(fā)射極端、連接于該延遲電路的一輸出的一集電極端、以及分別經(jīng)由一第一電阻和一第二電阻而連接于一電壓源和地的一基極端；一電容，耦合于該開關(guān)的該基極端和該發(fā)射極端之間；以及一二極管，包括連接于該集電極端的一陽極端、以及連接于該開關(guān)的該發(fā)射極端的一陰極端。
4.如權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該開關(guān)為一PNP晶體管。
5.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該第二緩沖器包括一NPN晶體管；以及一PNP晶體管，其中該NPN晶體管和該P(yáng)NP晶體管的二個(gè)發(fā)射極端連接于該第一輸出端，而該NPN晶體管和該P(yáng)NP晶體管的二個(gè)基極端連接于該延遲電路的一輸出端。
6.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該第一緩沖器包括連接于該有源開關(guān)的一源極端的一端；一第一二極管和一第二二極管，其彼此串聯(lián)連接并與一電容耦合于一電壓源和該端之間，共同形成一升壓抑制電路；一第一晶體管，包括連接于該電容的一端的一集電極端、經(jīng)由一電阻連接于該集電極端的一基極端、以及連接于該有源開關(guān)的一柵極端的一射極端；一第二晶體管，包括經(jīng)由一限流電阻而連接于該電壓電平轉(zhuǎn)移電容的一基極端、連接于該第一電阻的該基極端的一集電極端、以及連接于該端的一發(fā)射極端；以及一第三二極管和一第四二極管，其分別地、彼此反向連接于該第一晶體管的該基極端和該發(fā)射極端之間、以及該第二晶體管的該基極端和該發(fā)射極端之間。
7.如權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該第一晶體管和該第二晶體管均為NPN晶體管。
8.如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該第一緩沖器包括連接于該有源開關(guān)的一源極端的一第一端；一第一二極管和一第二二極管，其彼此串聯(lián)連接并與一第一電容耦合于一電壓源和該第一端之間，共同形成一升壓抑制電路；一第一晶體管，包括連接于該電容的一端的一集電極端、經(jīng)由一第三二極管連接于該發(fā)射極端的一基極端、以及連接于該有源開關(guān)的一柵極端的一集電極端；連接于該有源開關(guān)的一漏極端的一第二端；一第四二極管和一第五二極管，串聯(lián)連接于該第一二極管的一陰極和該第二端之間；一第二電容，包括連接于該第一晶體管的該基極端的一端、以及連接于該第四二極管的一陰極端的另一端；一第二晶體管，包括經(jīng)由一限流電阻而連接于該電壓電平轉(zhuǎn)移電容的一基極端、連接于該有源開關(guān)的該柵極端的一集電極端、以及連接于該第一端的一發(fā)射極端；以及一第六二極管，其連接于該第二晶體管的該基極端和該發(fā)射極端之間。
9.如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動(dòng)電路，其中該第一晶體管為一PNP晶體管，且該第二晶體管為一NPN晶體管。
10.一種有源箝位直流/直流轉(zhuǎn)換器，包括一變壓器；一主開關(guān)，串聯(lián)連接于該變壓器的一次側(cè)；一有源箝位分支，包括一有源開關(guān)和一箝位電容，該有源開關(guān)與該主開關(guān)互補(bǔ)運(yùn)作，該箝位電容并聯(lián)連接于該變壓器的一次側(cè)；以及一驅(qū)動(dòng)電路，包括一輸入端，用以接收一脈寬調(diào)變信號(hào)的一輸入；一第一輸出端，連接于該主開關(guān)，該第一輸出端用以輸出一低端驅(qū)動(dòng)信號(hào)；一第二輸出端，連接于該有源開關(guān)，該第二輸出端用以輸出一高端驅(qū)動(dòng)信號(hào)；一第一分支，由一電壓電平轉(zhuǎn)移電容和一第一緩沖器串聯(lián)連接于該輸入端和該第二輸出端之間所構(gòu)成；以及一第二分支，由一延遲電路和一第二緩沖器串聯(lián)連接于該輸入端和該第一輸出端之間所構(gòu)成；其中，當(dāng)該脈寬調(diào)變信號(hào)的該輸入自一高電位降至一低電位時(shí)，該脈寬調(diào)變信號(hào)的該輸入即經(jīng)由該延遲電路而被傳送至該第二緩沖器，用以關(guān)閉該主開關(guān)，并且接著觸發(fā)該第一緩沖器以開啟該有源開關(guān)，而當(dāng)該脈寬調(diào)變信號(hào)的該輸入自該低電位升至該高電位時(shí)，該電壓電平轉(zhuǎn)移電容即傳送該脈寬調(diào)變信號(hào)的該輸入至該第一緩沖器，用以關(guān)閉該有源開關(guān)，并且接著在一延遲時(shí)間之后觸發(fā)該第二緩沖器以開啟該主開關(guān)。
11.一種電壓電平轉(zhuǎn)移方法，用于一直流/直流轉(zhuǎn)換器的一開關(guān)橋臂的一驅(qū)動(dòng)電路中，該開關(guān)橋臂包括串聯(lián)連接的一主開關(guān)和一有源開關(guān)，該有源開關(guān)與該主開關(guān)互補(bǔ)運(yùn)作，該驅(qū)動(dòng)電路包括一第一分支和一第二分支，該第一分支由一電壓電平轉(zhuǎn)移電容和一第一緩沖器串聯(lián)連接于一輸入端和一第二輸出端之間所構(gòu)成，該第二分支由一延遲電路和一第二緩沖器串聯(lián)連接于該輸入端和一第一輸出端之間所構(gòu)成，該電壓電平轉(zhuǎn)移方法包括下列步驟接收一脈寬調(diào)變信號(hào)的一輸入；當(dāng)該脈寬調(diào)變信號(hào)的該輸入自一相對(duì)高電位降至一相對(duì)低電位時(shí)，將該脈寬調(diào)變信號(hào)的該輸入經(jīng)由該延遲電路傳送至該第二緩沖器，用以關(guān)閉該主開關(guān)，并且接著觸發(fā)該第一緩沖器以開啟該有源開關(guān)；以及當(dāng)該脈寬調(diào)變信號(hào)的該輸入自該相對(duì)低電位升至該相對(duì)高電位時(shí)，將該脈寬調(diào)變信號(hào)的該輸入傳送至該第一緩沖器，用以關(guān)閉該有源開關(guān)，并且接著在一延遲時(shí)間之后觸發(fā)該第二緩沖器以開啟該主開關(guān)。
12.如權(quán)利要求11所述的電壓電平轉(zhuǎn)移方法，還包括步驟如下在該輸入端接收該脈寬調(diào)變信號(hào)的該輸入；在該第一輸出端輸出一低端驅(qū)動(dòng)信號(hào)；以及在該第二輸出端輸出一高端驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
全文摘要
一種用于直流/直流轉(zhuǎn)換器的驅(qū)動(dòng)電路及其電壓電平轉(zhuǎn)換方法，該驅(qū)動(dòng)電路包括一輸入端，用以接收一脈寬調(diào)變(PWM)信號(hào)的一輸入；一第一輸出端，連接于該主開關(guān)，用以輸出一低端驅(qū)動(dòng)信號(hào)；一第二輸出端，連接于該有源開關(guān)，用以輸出一高端驅(qū)動(dòng)信號(hào)；一第一分支，由一電壓電平轉(zhuǎn)移電容和一第一緩沖器串聯(lián)連接于該輸入端和該第二輸出端之間所構(gòu)成；及一第二分支，由一延遲電路和一第二緩沖器串聯(lián)連接于該輸入端和該第一輸出端之間所構(gòu)成；其中當(dāng)該P(yáng)WM信號(hào)的該輸入自一低電位升至一高電位時(shí)，該電壓電平轉(zhuǎn)移電容即傳送該P(yáng)WM信號(hào)的該輸入至該第一緩沖器，用以關(guān)閉該有源開關(guān)，并且接著在一延遲時(shí)間之后觸發(fā)該第二緩沖器以開啟該主開關(guān)。
文檔編號(hào)H02M3/00GK1713495SQ20041006184
公開日2005年12月28日 申請(qǐng)日期2004年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月25日
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