專利名稱：Mos管驅動裝置及電源模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電子技術領域，特別涉及一種MOS管驅動裝置及電源模塊。
背景技術：
開關電源已被廣泛地應用于各種電子設備，如電視機、計算機等中。開關電源的作 用在于將外部220V交流電轉換為負載直流電，以提供給負載。在開關電源的設計中，通常會用到MOS管驅動電路。MOS管驅動電路通過在MOS管 的柵極施加占空比可調的脈沖電壓，以控制MOS管的導通和截止時間，從而實現(xiàn)對負載直 流電大小的有效控制。當脈沖電壓的占空比較大，即高電平電壓持續(xù)時間較長時，MOS管的 導通時間亦較長。反之，若脈沖電壓的占空比較小，即高電平電壓持續(xù)時間較短時，MOS管 的導通時間亦較短。實際操作中，會出現(xiàn)一種極端情況，即脈寬調節(jié)單元輸出脈沖電壓的占空比過大。 此時，高電平電壓持續(xù)時間過長，MOS管的導通時間亦過長。然而，過長的導通時間可能會 導致MOS管因過熱而損壞，使開關電源發(fā)生故障，從而影響電子設備的可靠性。

發(fā)明內容
有鑒于此，有必要提供一種防止MOS管導通時間過長的MOS管驅動裝置。還有必要提供一種具有該MOS管驅動裝置的電源模塊。一種MOS管驅動裝置，其包括驅動信號輸出單元、MOS管及具有電容的控制單元。 該驅動信號輸出單元用于輸出驅動信號。該控制單元連接于驅動信號輸出端和MOS管之 間，該控制單元用于在驅動信號對電容充電預定時間后控制MOS管截止。一種電源模塊，用于將交流電源輸出的交流電轉換為直流電。電源模塊包括輸入 整流濾波單元、脈寬調節(jié)單元、開關變壓單元、輸出整流濾波單元及具有電容的控制單元。 輸入整流濾波單元連接交流電源，其用于對交流電源輸出的交流電進行整流和濾波，以產(chǎn) 生初級直流電。脈寬調節(jié)單元用于接收初級直流電以作為啟動電壓，并產(chǎn)生脈沖電壓。開 關變壓單元用于接收脈沖電壓，并根據(jù)脈沖電壓將初級直流電轉換為負載交流電。輸出整 流濾波單元用于對負載交流電進行整流和濾波，以產(chǎn)生負載直流電?？刂茊卧B接于脈寬 調節(jié)單元和開關變壓單元之間，開關變壓單元包括一 MOS管，控制單元用于在脈沖電壓對 電容充電預定時間后控制MOS管截止。上述MOS管驅動裝置及電源模塊，通過設置控制單元，如此當出現(xiàn)MOS管導通時間 過長的情況時，控制單元即控制MOS管在導通預定時間后截止，該預定時間可通過電容的 充電時間來確定，如此可避免MOS管由于導通時間過長而發(fā)熱損壞的現(xiàn)象發(fā)生。


圖1為一較佳實施方式的MOS管驅動裝置的電路圖。圖2為圖1中MOS管驅動裝置的相關波形示意圖。
圖3為一較佳實施方式的電源模塊的功能模塊圖。圖4為圖3中電源模塊的具體電路圖。圖5為圖4中電源模塊的相關波形示意圖。
具體實施例方式如圖1所示是一較佳實施方式的MOS管驅動裝置100的功能模塊圖。該MOS管驅 動裝置100包括驅動信號輸出單元102、控制單元104、MOS管Ml及電源單元106。驅動信號輸出單元102用于提供驅動信號。在本實施方式中，該驅動信號為脈沖 電壓。控制單元104包括電容Cl、第一電阻Rl及第二電阻R2。電容C的一端連接驅動信 號輸出單元102，另一端連接MOS管Ml的柵極。第一電阻Rl的一端連接于電容Cl與MOS 管Ml的柵極之間，另一端連接MOS管Ml的源極。第二電阻R2連接于MOS管Ml的源極與 地之間。在本實施方式中，MOS管Ml為N溝道增強型MOS管，且電容Cl為可調電容?？刂茊卧?04用于在驅動信號對電容Cl充電預定時間后控制MOS管截止。電源單元106連接MOS管Ml的漏極。電源單元106用于為MOS管Ml提供直流電 源，該直流電源用于在MOS管Ml導通時使MOS管Ml的漏極和源極之間有電流id流過。請同時參閱圖2，當驅動信號輸出單元102輸出的驅動信號為低電平電壓時，MOS 管Ml的柵極為低電平電壓，MOS管Ml截止。當驅動信號輸出單元102輸出的驅動信號Vi由低電平電壓突變?yōu)楦唠娖诫妷篤ss 時，電容Cl相當于交流短路，如此MOS管Ml的柵極電壓Vg為高電平電壓，即Vg = VSSjMOS 管Ml導通，電容Cl兩端電壓值Vcl = 0V。同時，該高電平電壓Vss通過第一電阻Rl和第 二電阻R2對電容Cl充電。經(jīng)過充電時間tl，電容Cl兩端電壓Vcl = Vss-VT，MOS管Ml的 柵極電壓Vg = VT, MOS管Ml截止。因此上述驅動信號對電容Cl充電的預定時間為充電時 間tl。其中，Vt SMOS管Ml的導通閾值電壓，即當MOS管Ml的柵極電壓Vg大于導通閾值 電壓Vt (Vg > Vt)時，MOS管Ml才導通，MOS管Ml的柵極電壓Vg小于或等于導通閾值電壓 Vt (Vg < =Vt)時，MOS 管 Ml 截止。經(jīng)過充電時間t2= (R1+R2)*C1，由驅動信號輸出單元102、電容Cl、第一電阻Rl 和第二電阻R2組成的充電回路中將無電流流過，電容Cl兩端電壓Vcl =Vss，MOS管Ml的 柵極電壓值Vg = OV。因此，通過在驅動信號輸出單元102和MOS管Ml之間設置控制單元104，當驅動 信號輸出單元102輸出的驅動信號為高電平且持續(xù)時間過長時，控制單元104即控制MOS 管Ml在導通之后經(jīng)過充電時間tl即截止，如此可有效地防止MOS管Ml驅動時間過長而損 壞。在其他實施方式中，電容Cl的電容值可調節(jié)，因此使電容Cl兩端的電壓值從OV增大 到Vss-Vt的充電時間tl也可改變，以滿足不同需求。MOS管驅動裝置100可應用于各種電子裝置中，如下圖3所示之電源模塊200中。 請參閱圖3，一較佳實施方式的電源模塊200包括MOS管驅動單元IOOa及輸出整流濾波單 元20。MOS管驅動單元IOOa可與圖1中的MOS管驅動裝置100執(zhí)行相同的功能。MOS管驅 動單元IOOa包括輸入整流濾波單元12、脈寬調節(jié)單元14、控制單元15及開關變壓單元16 。 開關變壓單元16包括一 MOS管。輸入整流濾波單元12、脈寬調節(jié)單元14、控制單元15及開關變壓單元16中的MOS管可分別與圖1中的電源單元106、驅動信號輸出單元102、控制 單元104及MOS管Ml執(zhí)行相同的功能。
輸入整流濾波單元12連接交流電源300。輸入整流濾波單元12用于對來自交流 電源300輸入的交流電進行整流和濾波，以產(chǎn)生初級直流電。脈寬調節(jié)單元14用于接收該初級直流電以作為啟動電壓，并產(chǎn)生脈沖電壓?？刂茊卧?5用于對脈沖電壓進行轉換，并將轉換后的脈沖電壓提供給開關變壓 單元16。具體地，控制單元15包括一電容，該電容連接于脈寬調節(jié)單元14和開關變壓單元 16中MOS管的柵極之間?？刂茊卧?5用于在脈沖電壓對電容充電預定時間后控制MOS管 截止，并在脈沖電壓對電容充滿電后將脈沖電壓的上升沿轉變?yōu)橄陆笛亍ｉ_關變壓單元16用于根據(jù)轉換后的脈沖電壓將初級直流電轉化為負載交流電。輸出整流濾波單元20用于對負載交流電進行整流和濾波，以產(chǎn)生負載直流電，該 負載直流電被提供給負載400以作為工作電壓。請參閱圖4，其為電源模塊200的具體電路圖。交流電源300、輸入整流濾波單元 12及脈寬調節(jié)單元14依次串聯(lián)?？刂茊卧?5包括電容C2、第一下拉電阻R3和第二下拉電阻R4。該電容C2的一 端連接脈寬調節(jié)單元14，另一端連接開關變壓單元16。第一下拉電阻R3的一端連接于電 容C2與開關變壓單元16之間，另一端通過第二下拉電阻R4接地。開關變壓單元16包括MOS管Ml及變壓器Tl。MOS管Ml的柵極連接第一下拉電 阻R3，MOS管Ml的源極通過第二下拉電阻R4接地。變壓器Tl具有初級線圈Ll及次級線 圈L2。初級線圈Ll的一端連接輸入整流濾波單元12，另一端連接MOS管Ml的漏極。次級 線圈L2的一端連接輸出整流濾波單元20，另一端接地。輸出整流濾波單元20連接于開關 變壓單元16與負載400之間。電源模塊200的工作原理如下請同時參閱圖5，當電源模塊200開啟時，脈寬調節(jié)單元14輸出脈沖電壓。當脈沖 電壓為低電平電壓時，MOS管Ml的柵極為低電平電壓，MOS管Ml截止。當脈寬調節(jié)單元14輸出的脈沖電壓Vi由低電平電壓突變?yōu)楦唠娖诫妷篤ss時， 電容C2相當于交流短路，如此MOS管Ml的柵極電壓Vg為高電平電壓，即Vg = Vss，MOS管 Ml導通，電容C2兩端電壓值Vc2 = 0V。同時，該高電平電壓Vss通過第一下拉電阻R3和 第二下拉電阻R4對電容C2充電。經(jīng)過充電時間t3，電容C2兩端電壓Vc2 = Vss-Vt, MOS 管Ml的柵極電壓Vg = VT, MOS管Ml截止。因此，脈沖電壓對電容C2充電的預定時間為充 電時間t3。其中，Vt SMOS管Ml的導通閾值電壓，即當MOS管Ml的柵極電壓Vg大于導通 閾值電壓Vt(Vg > Vt)時，MOS管Ml才導通，MOS管Ml的柵極電壓Vg小于或等于導通閾值 電壓Vt (Vg <= Vt)時，MOS管Ml截止。經(jīng)過充電時間t4= (R3+R4)*C2，由脈寬調節(jié)單元14、電容C2、第一下拉電阻R3和 第二下拉電阻R4組成的充電回路中將無電流流過，電容C2兩端電壓Vc2 = Vss,M0S管Ml 的柵極電壓值Vg = OV。因此，通過在脈寬調節(jié)單元14和MOS管Ml之間設置控制單元15，當脈寬調節(jié)單元 14輸出的脈沖電壓為高電平電壓且持續(xù)時間過長時，控制單元15即控制MOS管Ml在導通 之后經(jīng)過充電時間t3即截止，如此可有效地防止MOS管Ml驅動時間過長而損壞。在其他實施方式中，電容C2的電容值可調節(jié)，因此電容C2兩端的電壓值從0V增大到Vss-VT的充 電時間t3也可改變，以滿足不同需求。相對應地，在本實施方式中，輸入整流濾波單元12可與圖1中的電源單元106執(zhí) 行相同的功能，即輸入整流濾波單元12對交流電源300進行整流和濾波，以產(chǎn)生初級直流 電。該初級直流電通過變壓器T1的初級線圈L1為M0S管Ml的漏極提供直流電源。脈寬 調節(jié)單元14可與圖1中的驅動信號輸出單元102執(zhí)行相同的功能，即脈寬調節(jié)單元14輸 出脈沖電壓給M0S管Ml的柵極，以作為M0S管Ml的驅動信號。本技術領域的普通技術人員應當認識到，以上的實施方式僅是用來說明本發(fā)明， 而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質精神范圍之內，對以上實施例所作的 適當改變和變化都落在本發(fā)明要求保護的范圍之內。
權利要求
一種MOS管驅動裝置，其包括驅動信號輸出單元及MOS管，該驅動信號輸出單元用于輸出驅動信號，其特征在于該MOS管驅動裝置還包括一具有電容的控制單元，該控制單元連接于驅動信號輸出端和MOS管的柵極之間，該控制單元用于在驅動信號對電容充電預定時間后控制MOS管截止。
2.如權利要求1所述的M0S管驅動裝置，其特征在于該預定時間為驅動信號對電容 充電使M0S管的柵極電壓達到其導通閾值電壓所需的時間。
3.如權利要求1所述的M0S管驅動裝置，其特征在于該M0S管為N溝道增強型M0S 管，該驅動信號為脈沖電壓，該電容為可調電容。
4.如權利要求1所述的M0S管驅動裝置，其特征在于該M0S管驅動裝置還包括電源 單元，該控制單元還包括第一電阻，該電容的一端連接驅動信號輸出單元，另一端連接M0S 管的柵極，該M0S管的漏極連接電源單元，該第一電阻的一端連接于電容和M0S管的柵極之 間，另一端連接M0S管的源極。
5.如權利要求4所述的M0S管驅動裝置，其特征在于該控制單元還包括第二電阻，該 第二電阻連接于M0S管的源極與地之間。
6.一種電源模塊，用于將來自交流電源輸入的交流電轉換為負載直流電，以提供給負 載，該電源模塊包括輸入整流濾波單元、脈寬調節(jié)單元、具有M0S管的開關變壓單元及輸出 整流濾波單元，該輸入整流濾波單元連接交流電源，其用于對來自交流電源輸入的交流電 進行整流和濾波，以產(chǎn)生初級直流電，該脈寬調節(jié)單元用于接收該初級直流電以作為啟動 電壓，并產(chǎn)生脈沖電壓，該開關變壓單元用于接收脈沖電壓，并根據(jù)脈沖電壓將初級直流電 轉換為負載交流電，該輸出整流濾波單元用于對負載交流電進行整流和濾波，以產(chǎn)生負載 直流電，其特征在于該電源模塊還包括一具有電容的控制單元，該控制單元連接于脈寬調 節(jié)單元和M0S管的柵極之間，該控制單元用于在脈沖電壓對電容充電預定時間后控制M0S 管截止。
7.如權利要求6所述的電源模塊，其特征在于該預定時間為脈沖電壓對電容充電使 M0S管的柵極電壓達到其導通閾值電壓所需的時間。
8.如權利要求6所述的電源模塊，其特征在于該M0S管為N溝道增強型M0S管，該電 容為可調電容。
9.如權利要求6所述的電源模塊，其特征在于該開關變壓單元還包括變壓器，該控制 單元還包括第一下拉電阻，該電容的一端連接脈寬調節(jié)單元，另一端連接M0S管的柵極，該 變壓器的初級線圈的一端連接輸入整流濾波單元，另一端與M0S管的漏極相連，該第一下 拉電阻的一端連接于電容與M0S管的柵極之間，另一端連接M0S管的源極。
10.如權利要求9所述的電源模塊，其特征在于該控制單元還包括第二下拉電阻，該 第二下拉電阻連接于M0S管的源極與地之間。
全文摘要
一種MOS管驅動裝置，其包括驅動信號輸出單元、MOS管及具有電容的控制單元。該驅動信號輸出單元用于輸出驅動信號。該控制單元連接于驅動信號輸出端和MOS管之間，該控制單元用于在驅動信號對電容充電預定時間后控制MOS管截止。本發(fā)明還提供一種電源模塊。
文檔編號H02M1/12GK101860180SQ20091030142
公開日2010年10月13日 申請日期2009年4月8日 優(yōu)先權日2009年4月8日
發(fā)明者魯建輝 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司