專利名稱：開關(guān)電源驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源，尤其涉及開關(guān)電源的驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
驅(qū)動電路作為開關(guān)電源中最重要的組成部分之一，對其快速、可靠、強驅(qū)動能力的要求是越來越高。所以作為驅(qū)動電路，必須滿足以下幾個基本要求(1)輸出的驅(qū)動波形必須滿足要求；(2)具有一定的驅(qū)動能力；(3)盡可能快的開關(guān)速度；(4)可靠性高。為滿足這些要求，現(xiàn)有的驅(qū)動技術(shù)也是采取了各種措施，包括直接驅(qū)動式，耦合驅(qū)動式，混合驅(qū)動式，以及專用芯片驅(qū)動電路。如圖1所示為最傳統(tǒng)的驅(qū)動電路，電阻R1為開通電阻，決定開關(guān)管S1的開通速度，電阻R2為關(guān)斷電阻，決定開關(guān)管S1的關(guān)斷速度。為提高圖1所示驅(qū)動電路的關(guān)斷速度，電路中增加一快速三極管S2，如圖2所示，快速三極管S2在驅(qū)動波形為負向脈沖時，基極電平為低，射極電平為高，快速三極管S2迅速導(dǎo)通，通過電阻R3將開關(guān)管S1的基極電壓拉低，使開關(guān)管S1快速關(guān)斷。為提高驅(qū)動電路的抗干擾能力，避免開關(guān)管S1的誤導(dǎo)，電路如圖3所示，通過一個穩(wěn)壓二極管D2給開關(guān)管S1的基極電路提供一個負壓，二極管D3的作用是阻斷穩(wěn)壓二極管D2的放電回路，使穩(wěn)壓二極管D2保持穩(wěn)壓值。在關(guān)斷時穩(wěn)壓二極管D2為開關(guān)管S1的基極電路提供一個負壓，使開關(guān)管S1在很短的時間內(nèi)迅速的退出導(dǎo)通狀態(tài)，進入截止狀態(tài)，縮短狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程中的上升時間和下降時間，達到降低開關(guān)管S1集電極功耗的目的。但這種電路的缺點是在關(guān)斷時，開關(guān)管S1的基極被箝位在穩(wěn)壓二極管D2的負極電壓上，在現(xiàn)實應(yīng)用中，一般穩(wěn)壓二極管的箝位電壓比較小，從而開關(guān)管S1的基極被箝位在一個比較小的負壓上，一般為3V-5V，而實際應(yīng)用中驅(qū)動波形中會有一些干擾，存在一些尖峰，這些尖峰的電壓在高頻時有可能超過穩(wěn)壓二極管的電壓，很容易在關(guān)斷時使開關(guān)管S1的基極為高電平，使開關(guān)管被誤導(dǎo)通，影響開關(guān)管S1的可靠關(guān)斷。所以這種電路的可靠性還有待改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的就是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種關(guān)斷速度快、可靠性高的驅(qū)動電路，并且具有很強的實用性。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種開關(guān)電源驅(qū)動電路，包括開通電阻和快速關(guān)斷支路，所述開通電阻的一端連接輸入正端，另一端耦合到輸出正端，所述快速關(guān)斷支路并聯(lián)在輸出正端與輸入負端之間，所述快速關(guān)斷支路包括第二開關(guān)管和第一二極管，所述第二開關(guān)管的控制極耦合到輸入正端，第一主電流導(dǎo)通極耦合到輸出正端，第二主電流導(dǎo)通極連接第一二極管的陽極，所述第一二極管的陰極耦合到輸入負端。
本發(fā)明的優(yōu)選方案是還包括并聯(lián)在輸出正端與輸出負端之間的關(guān)斷支路，所述關(guān)斷支路包括第二電阻或還包括與第二電阻串聯(lián)的第二二極管，所述第二二極管的陽極耦合到輸出正端、陰極耦合到輸入負端。
本發(fā)明的進一步改進是還包括連接在輸入正端和輸出正端之間的第四電阻。
本發(fā)明的更進一步改進是還包括連接在輸入負端和輸出負端之間的穩(wěn)壓二極管，所述穩(wěn)壓二極管的陽極連接輸入負端，陰極連接輸出負端。
本發(fā)明的有益效果是1)通過在快速關(guān)斷支路中加入一二極管，更提高了第一開關(guān)管的基極電路的負向電壓，提高驅(qū)動電路的抗干擾能力，從而提高了驅(qū)動電路的可靠性。2)在輸入正端和第一開關(guān)管的控制極之間增加一電阻作為第一開關(guān)管的放電回路，避免快速關(guān)斷支路作為第一開關(guān)管的放電回路，保護了快速關(guān)斷支路中的開關(guān)管。
本發(fā)明的特征及優(yōu)點將通過實施例結(jié)合附圖進行詳細說明。

圖1是傳統(tǒng)的驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)圖；圖2是增加快速關(guān)斷設(shè)計的驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)圖；圖3是增加穩(wěn)壓管的驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明一種實施例的電路原理圖；圖5是本發(fā)明一種實施例中增加快速二極管的電路原理圖；圖6、圖7是本發(fā)明另兩種實施例的電路結(jié)構(gòu)圖；圖8、圖9、圖10是本發(fā)明另外實施例的電路結(jié)構(gòu)圖；圖11是驅(qū)動波形圖；圖12是本發(fā)明在開關(guān)電源中的連接圖；圖13是本發(fā)明在多路驅(qū)動開關(guān)電源中的連接圖。
具體實施方式
第二開關(guān)管S2可以為三極管或MOS管，當(dāng)開關(guān)管為三極管時，其控制極是指三極管的基極，第一、二主電流導(dǎo)通極分別指三極管的發(fā)射極和集電極。當(dāng)開關(guān)管為MOS管時，其控制極是指MOS管的柵極，第一、二主電流導(dǎo)通極分別指MOS管的源極和漏極。三極管可以為PNP型三極管，也可以為NPN型三極管，MOS管可以為N溝道MOS管，也可以為P溝道的MOS管，下面實施例中以第二開關(guān)管S2為PNP型三極管為例進行說明。
具體實施例一、如圖4所示，開通電阻的一端連接輸入正端IN+，另一端耦合到輸出正端OUT+，為后續(xù)開關(guān)電路提供開通電壓。快速關(guān)斷支路2并聯(lián)在輸出正端OUT+和輸入負端IN-之間，提高驅(qū)動電路的關(guān)斷速度。快速關(guān)斷支路2包括串聯(lián)的第二開關(guān)管S2和第一二極管D4，第二開關(guān)管S2的基極耦合到輸入正端IN+，發(fā)射極耦合到輸出正端OUT+，集電極連接第一二極管D4的陽極，第一二極管D4的陰極連接輸入負端IN-。在第二開關(guān)管S2基極和輸入正端IN+之間也可以加一個電阻，用于限制第二開關(guān)管S2的基極回路電流。
為提高驅(qū)動電路的開通速度，可以增加一快速二極管，由開通電阻R1與快速二極管D1的陽極連接，組成開通支路，開通電阻R1連接輸入正端IN+，快速二極管D1的陰極與輸出正端OUT+連接，如圖5所示。
本發(fā)明驅(qū)動電路的輸出端可以連接變壓器，也可以連接一開關(guān)電路，例如第一開關(guān)管S1，開關(guān)管可以為三極管或MOS管。本實施例的工作原理和下面的實施例以驅(qū)動電路的輸出端連接第一開關(guān)管S1、第一開關(guān)管S1為一N溝道的MOS管為例進行說明，第一開關(guān)管S1的柵極連接驅(qū)動電路的輸出正端OUT+，源極連接驅(qū)動電路的輸出負端OUT-。
本實施例的工作原理是如圖11所示，上面的波形是驅(qū)動電路輸入正端對輸入負端的電壓波形，下面的波形是驅(qū)動電路輸出正端對輸出負端的電壓波形，當(dāng)驅(qū)動波形為正向脈沖時，驅(qū)動電壓通過開通電阻R1、快速二極管D1開通第一開關(guān)管S1；第二開關(guān)管S2反向偏置，處于關(guān)斷狀態(tài)；當(dāng)驅(qū)動波形為負向脈沖時，下拉第二開關(guān)管S2的基極電平為低，射極電平為高，射基極PN結(jié)正偏，因此第二開關(guān)管S2能夠迅速開通，將第一開關(guān)管S1的基極拉低為負電平，而第一二極管D4在關(guān)斷時給第一開關(guān)管S1的基極電路提供一個負壓，不但使第一開關(guān)管S1在很短的時間內(nèi)迅速的關(guān)斷，并且提高了第一開關(guān)管S1的基極電路負向電壓，如果沒有第一二極管D4，當(dāng)驅(qū)動脈沖為負向脈沖時，下拉第二開關(guān)管S2的基極電平為低，射極電平為高，射基極PN結(jié)正偏，因此第二開關(guān)管S2能夠迅速開通，將第一開關(guān)管S1的基極拉低為零電平。增加第一二極管D4，就可以發(fā)揮其正向?qū)ǎ聪蚪刂沟墓δ?，將第一開關(guān)管S1的基極在負向驅(qū)動脈沖時拉低為負電平，從而給第一開關(guān)管S1的基極電路提供一個負壓，從而使當(dāng)驅(qū)動波形中存在尖峰時，第一開關(guān)管S1的基極電路負向電壓不容易被抵消掉，可以提高驅(qū)動電路的可靠性和抗干擾能力。
具體實施例二、如圖6所示，在實施例一的基礎(chǔ)上，快速關(guān)斷支路2還包括第三電阻R3，第三電阻R3的一端連接輸出正端OUT+，即第一開關(guān)管S1的柵極，另一端連接第二開關(guān)管S2的發(fā)射極。第二開關(guān)管S2在快速關(guān)斷過程中，可能產(chǎn)生較大的尖峰電流，通過增加第三電阻R3，可以有效的減小該尖峰電流值，從而保護第二開關(guān)管S2不被損壞。
具體實施例三、在實施例一、二的基礎(chǔ)上，增加了第一開關(guān)管S1的放電回路，該放電回路包括第四電阻R4，如圖7所示，第四電阻R4連接在輸入正端IN+和輸出正端OUT+(即第一開關(guān)管S1的柵極)之間，即第四電阻R4與開通電阻R1和快速二極管D1的串聯(lián)支路并聯(lián)。調(diào)節(jié)第四電阻R4的阻值，可以改變向第一開關(guān)管S1的基極電路提供負壓的速度，同時避免第二開關(guān)管S2開通時存在過大的開通尖峰電流，導(dǎo)致器件損壞。當(dāng)驅(qū)動波形為正向脈沖時，由于開通電阻R1的阻值比第四電阻R4小很多，所以第一開關(guān)管S1的開通速度主要由開通電阻R1決定，驅(qū)動電壓通過開通電阻R1、快速二極管D1及第四電阻R4開通第一開關(guān)管S1；第二開關(guān)管S2反向偏置，處于關(guān)斷狀態(tài)；當(dāng)驅(qū)動波形為負向脈沖時，下拉第二開關(guān)管S2的基極電平為低，射極電平為高，射基極PN結(jié)正偏，因此第二開關(guān)管S2能夠迅速開通，將第一開關(guān)管S1的基極拉低為負電平，可靠的關(guān)斷開關(guān)管。而第四電阻R4能夠給第一開關(guān)管S1的基極電荷提供一個放電回路，如果沒有第四電阻R4，則第一開關(guān)管S1的基極電荷通過第二開關(guān)管S2的開通放電，第二開關(guān)管S2開通時就有可能存在過大的開通尖峰電流，而開關(guān)管一般耐尖峰電流的能力較差，所以導(dǎo)致器件容易損壞。所以增加第四電阻R4不但可以調(diào)節(jié)向第一開關(guān)管S1的基極電路提供負壓的速度，同時保護了第二開關(guān)管S2。
第四電阻R4的取值應(yīng)適中，因為如果第四電阻R4過小，其與開通電阻R1并聯(lián)，使得開通電阻較小，影響了第一開關(guān)管S1的開通速度，同時也給第一開關(guān)管S1的基極提供了很小阻值的放電回路，影響了第二開關(guān)管S2的開通速度，即快速關(guān)斷的功能。如果第四電阻R4過大，第一開關(guān)管S1關(guān)斷時，其基極電荷主要通過第二開關(guān)管S2的開通放電，對第二開關(guān)管S2不利。
具體實施例四、在上述實施例的基礎(chǔ)上，增加了關(guān)斷支路1，關(guān)斷支路1并聯(lián)在輸出正端OUT+和輸出負端OUT-之間，即并聯(lián)在第一開關(guān)管S1的柵極和源極之間，為第一開關(guān)管S1提供關(guān)斷電壓。關(guān)斷支路1可以只是一個電阻，如圖8、9中的第二電阻R2。關(guān)斷支路1優(yōu)選為包括串聯(lián)的第二電阻R2和第二二極管D3，第二二極管D3的陽極與第二電阻R2相連，陰極接輸出負端OUT-(即第一開關(guān)管S1的源極)；另外，第二二極管D3的陽極也可以與輸出正端OUT+(即第一開關(guān)管S1的柵極)相連，陰極與第二電阻R2相連。關(guān)斷支路主要有兩個作用第一，給第一開關(guān)管S1提供一個基極關(guān)斷放電回路，避免第二開關(guān)管S2關(guān)斷時出現(xiàn)大的尖峰電流；第二，可與下面實施例五中的穩(wěn)壓二極管D2配合，實現(xiàn)提供關(guān)斷負壓的功能，增強電路可靠性。
具體實施例五、在上述實施例的基礎(chǔ)上增加了穩(wěn)壓二極管D2，如圖10所示，穩(wěn)壓二極管D2的陰極與輸出負端OUT-連接，在圖10中是與第二二極管D3的陰極連接，陽極連接輸入負端IN-。上述實施例已經(jīng)可以使驅(qū)動電路有很好的可靠性，但在實際應(yīng)用中，第一開關(guān)管S1作為一個有源開關(guān)器件，在關(guān)斷時有一個基極電荷放電的過程，該過程會在關(guān)斷后期引起一個基極電壓平臺，雖然該電壓平臺的電壓值已經(jīng)低于開關(guān)管最小開通電壓，但如果在該電壓平臺的基礎(chǔ)上出現(xiàn)一個干擾脈沖，就很容易引起開關(guān)管的誤導(dǎo)通，因此增加一個穩(wěn)壓二極管D2，給第一開關(guān)管S1的關(guān)斷提供一個固定的負壓，去掉該關(guān)斷電壓平臺，有效的防止干擾脈沖的影響，進一步提高電路可靠性。并且在驅(qū)動電路關(guān)斷過程中，穩(wěn)壓二極管D2提供的負電壓也可以起到加速關(guān)斷第一開關(guān)管S1的作用。
上述實施例中，第一開關(guān)管S1為P溝道MOS管、第二開關(guān)管S2為NPN型三極管的工作原理相同，只是電路連接不同，第一開關(guān)管S1為P溝道MOS管時，其源極接后續(xù)電路的高電平端，漏極接輸入負端。第二開關(guān)管S2為NPN型三極管時，其發(fā)射極接輸入負端，集電極耦合到第一開關(guān)管S1的柵極。
如圖12所示，為本發(fā)明應(yīng)用在單路驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)框圖，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生正負驅(qū)動脈沖，單路驅(qū)動電路(即本發(fā)明的驅(qū)動電路)將脈沖發(fā)生器的輸出正負驅(qū)動脈沖轉(zhuǎn)換成滿足要求的開關(guān)管驅(qū)動脈沖。該驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于單端正激，反激等直流變換電路中。
如圖13所示，為本發(fā)明應(yīng)用在為多路驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)框圖，脈沖發(fā)生器產(chǎn)生正負驅(qū)動脈沖，隔離驅(qū)動變壓器將脈沖發(fā)生器輸出的正負驅(qū)動脈沖轉(zhuǎn)換成多路隔離的驅(qū)動脈沖，多路驅(qū)動電路中的每一路(即本發(fā)明的驅(qū)動電路)又將相互隔離的正負驅(qū)動脈沖轉(zhuǎn)換成滿足要求的開關(guān)管驅(qū)動脈沖。該驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于半橋，全橋等直流變換電路中。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)電源驅(qū)動電路，包括開通電阻和快速關(guān)斷支路，所述開通電阻的一端連接輸入正端，另一端耦合到輸出正端，所述快速關(guān)斷支路并聯(lián)在輸出正端與輸入負端之間，其特征在于所述快速關(guān)斷支路包括第二開關(guān)管和第一二極管，所述第二開關(guān)管的控制極耦合到輸入正端，第一主電流導(dǎo)通極耦合到輸出正端，第二主電流導(dǎo)通極連接第一二極管的陽極，所述第一二極管的陰極耦合到輸入負端。
2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源驅(qū)動電路，其特征在于所述第二開關(guān)管為PNP三極管，所述第一二極管的陽極與第二開關(guān)管的集電極相連，陰極與輸入負端相連。
3.如權(quán)利要求2所述的開關(guān)電源驅(qū)動電路，其特征在于所述快速關(guān)斷支路還包括串聯(lián)在第二開關(guān)管的發(fā)射極和輸出正端之間的第三電阻。
4.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源驅(qū)動電路，其特征在于還包括并聯(lián)在輸出正端與輸出負端之間的關(guān)斷支路，所述關(guān)斷支路包括第二電阻。
5.如權(quán)利要求4所述的開關(guān)電源驅(qū)動電路，其特征在于所述關(guān)斷支路還包括與第二電阻串聯(lián)的第二二極管，所述第二二極管的陽極耦合到輸出正端、陰極耦合到輸入負端。
6.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源驅(qū)動電路，其特征在于還包括串聯(lián)在開通電阻與輸出正端之間的快速二極管，所述快速二極管的陽極接開通電阻，陰極連接輸出正端。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的開關(guān)電源驅(qū)動電路，其特征在于還包括連接在輸入正端和輸出正端之間的第四電阻。
8.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的開關(guān)電源驅(qū)動電路，其特征在于還包括連接在輸入負端和輸出負端之間的穩(wěn)壓二極管，所述穩(wěn)壓二極管的陽極連接輸入負端，陰極連接輸出負端。
9.如權(quán)利要求7所述的開關(guān)電源驅(qū)動電路，其特征在于還包括連接在輸入負端和輸出負端之間的穩(wěn)壓二極管，所述穩(wěn)壓二極管的陽極連接輸入負端，陰極連接輸出負端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種開關(guān)電源驅(qū)動電路，包括開通電阻和快速關(guān)斷支路，所述開通電阻的一端連接輸入正端，另一端耦合到輸出正端，所述快速關(guān)斷支路并聯(lián)在輸出正端與輸入負端之間，所述快速關(guān)斷支路包括第二開關(guān)管和第一二極管，所述第二開關(guān)管的控制極耦合到輸入正端，第一主電流導(dǎo)通極耦合到輸出正端，第二主電流導(dǎo)通極連接第一二極管的陽極，所述第一二極管的陰極耦合到輸入負端。本發(fā)明進一步加快了電路的關(guān)斷速度，提高了電路的可靠性。
文檔編號H02M1/08GK101064466SQ200610081610
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月26日
發(fā)明者首?？? 黃伯寧, 劉志宇, 柳樹渡, 周莉 申請人:艾默生網(wǎng)絡(luò)能源系統(tǒng)有限公司