專利名稱：一種三極管的驅動電路及其驅動方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到一種驅動電路，尤其是一種三極管驅動電路及其驅動方法。
背景技術：
電源轉換器目前被廣泛應用于便攜式設備如手機、數(shù)碼相機、MP3等。由于其使用的電源電壓較低，因此為其供電 或為其電池充電需要將電源從傳統(tǒng)家用電源的220V交流電轉換為低壓直流電源。電源轉換器大致可劃分為線形變換器和開關變換器。與線性變換器相比，開關變換器以其高效率、小體積、重量較輕等優(yōu)勢目前占據(jù)絕對的主導地位。而作為開關變換器核心之一的開關管通常會選用功率晶體管。功率晶體管大致可分為場效應晶體管、雙極型晶體管以及絕緣柵極晶體管。在小功率電源轉換器領域，雙極型晶體管以良好的開關特性和低廉的價格等優(yōu)勢而被廣泛使用。如下圖I所示為一種傳統(tǒng)的三極管驅動電路，若要使用傳統(tǒng)的推挽驅動器用以驅動三極管，則需增加一些外圍元器件以保證三極管正常開關動作。其中Rl用于在三極管開通期間提供合適的基極電流以保證三極管工作在飽和區(qū)。同時，為了保證三極管能夠迅速關閉，二極管Dl (—般采用肖特基二極管)和電容Cl用于快速抽取開通期間儲存在三極管Ql基區(qū)的少數(shù)載流子?？紤]到新增元器件帶來的成本增加，三極管的成本優(yōu)勢將被削弱。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術中驅動電路中成本高問題。針對現(xiàn)有技術問題，本發(fā)明提供了了一種驅動電路，該電路包括
電流供給裝置，第一開關裝置，第二開關裝置和開關控制裝置，電感，直流電源，電流檢測單元；
所述的電流供給裝置依次與第一開關裝置、第二開關裝置串聯(lián)后接地；
所述的三極管基極連接于第一開關裝置和第二開關裝置之間，所述的直流電源通過電感為三極管集電極提供電流，三極管發(fā)射極接地；
所述的電流檢測單元采集三極管集電極電流為開關控制裝置和電流供給裝置提供檢測電壓；
所述的開關控制裝置接收檢測電壓和外界提供的控制電壓通過控制第一開關裝置導通和關斷以及第二開關裝置的導通和關斷進而控制三極管的導通和關斷；
所述的電流供給裝置接收電流檢測單元提供的檢測電壓并在第一開關裝置導通時為三極管基極提供一在集電極電流增大時增大或集電極減小時減小的直流電流。進一步地，本發(fā)明所述的開關控制裝置關閉第二開關裝置時將所述的三極管基極短路。進一步地，本發(fā)明所述的開關控制裝置包括電流判定模塊和邏輯處理模塊，所述的電流判定模塊接收外界提供的第一控制電壓和檢測電壓后輸出控制信號經過邏輯處理后開通和關斷第一開關裝置，所述的電流判定模塊接收外界提供的第二控制電壓和檢測電壓后輸出控制信號經過邏輯處理后開通和關斷第二開關裝置，所述第一開關裝置和第二開關裝置共同控制三極管的導通和關斷。進一步地，本發(fā)明所述的電流判定模塊包括第一比較器和第二比較器；所述的邏輯處理模塊包括一與觸發(fā)器、一反相器、一與門；
所述的第一比較器的同向輸入端連接檢測電壓，反向輸入端連接第一控制電壓，輸出端連接觸發(fā)器R端；·
所述的第二比較器的同向輸入端連接檢測電壓，反向輸入端連接第二控制電壓，輸出端連接與門輸入端；
所述的觸發(fā)器S端連接一三極管開啟信號，Q輸出端連接第一開關裝置和反相器輸入
端;
所述的反相器輸出端連接與門一輸入端；
所述的與門的輸出端連接第二開關裝置。進一步地，本發(fā)明所述的電流供給裝置包括一固定恒流模塊和一自調整恒流模塊，所述的固定恒流模塊包括由第四mos管和第五mos管組成的第一電流鏡、為電流鏡提供電流的固定恒流源；所述的自調整恒流模塊包括由第一 mos管和第二 mos管組成的第二電流鏡，以及為第二電流鏡提供可變電流的自調整恒流源；所述的自調整恒流源接收電流檢測單元提供的檢測電壓通過第二電流鏡輸出反映檢測電壓變化的電流和固定恒流源接收一固定電壓后通過第一電流鏡輸出的固定電流相加后在第一開關裝置導通時為所述三極管基極提供電流。進一步地，本發(fā)明所述的自調整恒流源包括第一放大器和第一電阻和第三mos管，所述第一放大器同向輸入端連接電流檢測單元提供的檢測電壓，同向輸入端連接的檢測電壓通過反向輸入端在第一電阻上產生一反映檢測電壓變化的電流，電流經過第三mos
管傳給第二電流鏡。進一步地，本發(fā)明所述的固定恒流源包括第二放大器和第二電阻和第六mos管，所述放大器同向輸入端連接固定電壓，同向輸入端連接的固定電壓通過反向輸入端在第二電阻上產生一固定電流，電流經過第六mos管傳給第一電流鏡。本發(fā)明還提供一種三極管的驅動方法，包括以下步驟
在開啟三極管時，為三極管基極提供一在三極管集電極電流增大時增大或集電極電流減小時減小的直流電流；
在預關斷三極管時，停止為三極管基極供電；
在關斷三極管時，將三極管基極短路。進一步地，在開啟三極管時，開關控制裝置接收外界提供的控制電壓和電流檢測單元提供的檢測電壓信號輸出控制信號開通第一開關裝置，電流供給裝置為三極管基極提供一在三極管集電極電流增大時增大或集電極電流減小時減小的直流電流將三極管導通，同時開關控制裝置關斷第二開關裝置。在預關斷三極管時，開關控制裝置接收外界提供的控制電壓和電流檢測單元提供檢測電壓信號關斷第一開關裝置，電流供給裝置停止給三極管供電，同時，開關控制裝置關斷第二開關裝置；
在關閉三極管時，開關控制裝置接收外界提供的控制電壓和電流檢測單元提供檢測電壓信號關斷第一開關裝置，電流供給裝置停止給三極管供電，同時，開關控制裝置打開第二開關裝置將三極管基極短路。本發(fā)明還提供一種開關電源，包括整流模塊，初級線圈，三極管，控制芯片，供電模塊，反饋模塊，電流檢測單元，輸出電路；所 述整流模塊對電流整流后為供電模塊，反饋模塊和初級線圈提供直流電流，所述供電模塊為控制芯片供電，所述的輸出電路提供輸出電壓，所述反饋模塊為控制芯片提供反映輸出電路中輸出電壓變化的反饋電壓，所述三極管集電極連接初級線圈，發(fā)射極接地，所述電流檢測單元采集三極管集電極電流為控制芯片提供檢測電壓，所述的控制芯片根據(jù)反饋模塊提供的反饋電壓和電流檢測模塊提供的檢測電壓控制三極管的導通與關斷，所述控制芯片根據(jù)電流檢測模塊提供的檢測電壓在開通三極管時為其基極提供在集電極電流增大時增大或集電極電流減小時減小的電流。進一步地，本發(fā)明所述的控制芯片包括偏置電路，恒壓恒流電路，邏輯電路，驅動電路，所述偏置電路為控制芯片提供偏置電壓，所述恒壓恒流電路根據(jù)反饋電壓和檢測電壓輸出控制三極管的開關控制信號，所述邏輯電路對開關控制信號進行邏輯變換，所述的驅動電路對經過邏輯電路變換后的開關控制信號調整輸出控制信號控制三極管的導通和關斷，所述驅動電路根據(jù)電流檢測模塊提供的檢測電壓在開通三極管時為其基極提供在集電極電流增大時增大或集電極電流減小時減小的電流。進一步地，本發(fā)明所述的驅動電路包括電流供給裝置，第一開關裝置，第二開關裝置，開關控制裝置和控制電壓輸出單元；
控制電壓輸出單元采集反饋模塊提供的反饋電壓為開關控制裝置提供控制電壓，開關控制裝置根據(jù)控制電壓和電流檢測單元提供的檢測電壓控制三極管的導通或關斷；
所述的電流供給裝置依次與第一開關裝置、第二開關裝置串聯(lián)后接地；
所述的開關控制裝置通過控制第一開關裝置導通和關斷以及第二開關裝置導通和關斷進而控制三極管的導通和關斷；
所述的電流供給裝置接收電流檢測單元提供的檢測電壓并在第一開關裝置導通時為三極管基極提供一在集電極電流增大時增大或集電極電流減小時減小的直流電流。進一步地，本發(fā)明所述的開關控制裝置關閉第二開關裝置時將所述的三極管基極短路。進一步地，本發(fā)明所述控制電壓輸出單元包括第三放大器、第三電阻和第四電阻，第三放大器同向輸入端連接基準電壓，反向輸入端連接反饋電壓，放大器輸出端輸出第二控制電壓且放大器輸出端依次通過第三電阻和第四電阻串聯(lián)后接地，在第四電阻上產生第一控制電壓。進一步地，本發(fā)明所述的開關控制裝置包括電流判定模塊和邏輯處理模塊，所述的電流判定模塊接收控制電壓輸出單元提供的第一控制電壓和電流檢測單元提供的檢測電壓輸出控制信號經過邏輯處理后控制第一開關裝置的導通和關斷，所述的電流判定模塊接收控制電壓輸出單元提供的第二控制電壓和檢測電壓后輸出控制信號經過邏輯處理后開通和關斷第二開關裝置，所述第一開關裝置和第二開關裝置通過對三極管的導通和關斷控制電感上電流的大小。
進一步地，本發(fā)明所述電流判定模塊包括第一比較器和第二比較器，所述的邏輯處理模塊包括一與觸發(fā)器、一反相器和一與門；
所述的第一比較器的同向輸入端連接檢測電壓，反向輸入端連接第一控制電壓，輸出端連接與觸發(fā)器R端；
所述的第二比較器的同向輸入端連接檢測電壓，反向輸入端連接第二控制電壓，輸出端連接與門輸入端；
所述的與觸發(fā)器S端連接一三極管開啟信號，Q輸出端連接第一開關裝置和反相器輸入端；
所述的反相器輸出端連接與門一輸入端；
所述的與門的輸出端連接第二開關裝置?！?br> 進一步地，本發(fā)明所述的電流供給裝置包括一固定恒流模塊和一自調整恒流模塊，所述的固定恒流模塊包括由第四mos管和第五mos管組成的第一電流鏡、為電流鏡提供電流的固定恒流源；所述的自調整恒流模塊包括由第一 mos管和第二 mos管組成的第二電流鏡，以及為第二電流鏡提供可變電流的自調整恒流源；所述的自調整恒流源接收電流檢測單元提供的檢測電壓通過第二電流鏡輸出反映檢測電壓變化的電流和固定恒流源接收一固定電壓后通過第一電流鏡輸出的固定電流相加后在第一開關裝置導通時為所述三極管基極提供電流。進一步地，本發(fā)明所述的自調整電流源包括第一放大器和第一電阻和第三mos管，所述第一放大器同向輸入端連接電流檢測單元提供的檢測電壓，同向輸入端連接的檢測電壓通過反向輸入端在第一電阻上產生一反映檢測電壓變化的電流，電流經過第三mos管傳給第二電流鏡；所述的固定恒流源包括第二放大器和第二電阻和第六mos管，所述放大器同向輸入端連接固定電壓，正向端連接的固定電壓通過反向輸入端在第二電阻上產生一固定電流，電流經過第六mos管傳給第一電流鏡。有益效果本發(fā)明提供驅動電路包括電流供給裝置、第一開關裝置，第二開關裝置和開關控制裝置，電感，直流電源，電流檢測單元；所述的電流供給裝置依次與第一開關裝置、第二開關裝置串聯(lián)后接地；所述的三極管基極連接于第一開關裝置和第二開關裝置之間，所述的直流電源通過電感為三極管集電極提供電流，三極管發(fā)射極接地；所述的電流檢測單元采集三極管集電極電流為開關控制裝置和電流檢測單元提供檢測電壓；所述的開關控制裝置控制第一開關裝置和第二開關裝置的導通和關斷；所述的電流供給裝置在第一開關裝置導通時為三極管基極提供一在集電極電流增大時增大或集電極減小時減小的直流電流，避免三極管進入深度飽和；通過本發(fā)明驅動電路不增加外圍電路，減小成本，同時可以縮短了三級管的關斷時間，降低了開關功耗。


圖I現(xiàn)有技術三極管驅動電路圖。圖2三極管開關過程中集電極電流變化波形圖。圖3本發(fā)明實施例三極管驅動電路圖。圖4本發(fā)明實施例三極管驅動電路開關控制裝置圖。圖5本發(fā)明實施例三極管驅動電路電流供給裝置電路圖。
圖6本發(fā)明第二實施例開關電源模塊圖。圖7本發(fā)明第二實施例開關電源三極管驅動電路外圍電路圖。圖8本發(fā)明第二實施例開關電源控制芯片內部模塊圖。圖9本發(fā)明第二實施例開關電源三極管驅動電路圖。圖10本發(fā)明第二實施例開關電源控制電壓輸出單元圖。圖11本發(fā)明實施例三極管驅動電路效果描述輔助圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。下面結合圖闡明本發(fā)明創(chuàng)新點和原理如下圖2所示的為三極管開關過程中集電極的電流變化波形圖。可以將三極管的開關過程分為上升過程(tft2)，超量儲存電荷消失過程(t3 t4)，下降過程(t4 t5)。上升過程tf t2為三極管的上升時間，基極電流維持為Iei ,發(fā)射結正向偏壓逐漸上升，勢壘區(qū)逐漸變窄，一部分空穴要向勢壘區(qū)充電；另外，發(fā)射區(qū)注入到基區(qū)的電子增多，電子的密度梯度增大，集電極電流也逐漸上升。隨著集電極電流
的增加，集電結反向電壓逐漸減少，最終集電極電流達到飽和值/cs，此時集電結偏壓約為
零偏，晶體管處于臨界飽和狀態(tài)。可是如果,而集電極電流仍維持不變，過量的基極
電流會造成空穴在基區(qū)中的積累，儲存在基區(qū)中的電子也要相應的積累，另外由過驅動的基極電流提供的空穴注入到集電區(qū)，并在集電區(qū)積累，晶體管進入飽和狀態(tài)，集電結電壓也由零偏轉變?yōu)檎斶@些超量儲存的載流子復合所需的電流等于過驅動基極電流時，達到動態(tài)平衡。超量儲存電荷消失過程在t3時刻，加在基極回路上的正脈沖突然消失，此
時基極電流/52= ( 為發(fā)射結電壓，為基區(qū)電阻)，在此電流作用下，基區(qū)和集電區(qū) Rb
中空穴被抽走，在超量儲存電荷被抽完之前，發(fā)射結和集電結仍處于正偏，集電極電流仍維持/,:s不變，在超量儲存電荷抽完后，集電結正偏下降為零，晶體管達到臨界飽和態(tài)。隨后晶
體管脫離飽和而進入放大區(qū)，集電極電流開始下降，當t=t4 ^Jo = 09Ics ,而t3、4則為儲存時間。下降過程在t5時刻，集電極電流下降為，而t4、5為下降時間。在下降時間中，集電結由接近零偏逐步變?yōu)榉雌?，發(fā)射結的正偏不斷減小，均使勢壘區(qū)變寬，直至晶體管恢復穩(wěn)定狀態(tài)。由上述三極管的開關特性可以知道，避免讓三極管進入深度飽和區(qū)，可以有效地減少超量儲存電荷，即減小儲存時間，快速關斷三極管。實施例一
圖3為驅動電路圖，從圖中可以看出，從圖中可以看出，驅動電路包括電流供給裝置、開關控制裝置、第一開關裝置和第二開關裝置，電感L、直流電源和電流檢測單元；其中，電流供給裝置依次與第一開關裝置SI和第二開關裝置S2串聯(lián)后接地；電流供給裝置通過第一開關裝置SI連接三極管Ql的基極，三極管的發(fā)射極通過電流檢測單元接地，這里的電流檢測單元位置只是一中實施方式，電流檢測單元位置可以變化，只要能檢測三極管集電極電流就行，電流檢測單元為開關控制裝置和電流供給裝置提供檢測電壓B，三極管集電極連接電感L，直流電源通過電感L為三級管集電極提供一變化電流；當?shù)谝婚_關裝置SI導通時，電流供給裝置采集電流檢測單元提供的檢測電壓并為三極管Ql提供一在集電極電流增大時增大或集電極電流減小時減小的電流；三極管Ql的開通和關斷是由第一開關裝置·SI和第二開關裝置S2控制，開關控制裝置接收第一控制電壓C、第二控制電壓A和電流檢·測單元提供檢測電壓B控制第一開關裝置SI和第二開關裝置S2的導通和關斷，也就是開關控制裝置通過第一開關裝置和第二開關裝置控制三極管的導通與斷開，第一控制電壓和第二控制電壓為外界提供，對于控制電壓提供裝置，本領域技術人員根據(jù)現(xiàn)有技術可以得來，這里不再描述，控制電壓的大小根據(jù)電感上需要累積的電流大小而設定，開關控制裝置接收第一控制電壓、第二控制電壓和檢測電壓后控制三極管的導通和關斷時間確定電感上需要累積的電流。圖4為圖3所示開關控制裝置的詳細電路圖，從圖中可以看出，第一開關裝置為pmos管M7，第二開關裝置為pmos管M8 ;開關控制裝置包括邏輯處理模塊和電流判定模塊；電流判定模塊包括第一比較器Cl和第二比較器C2，比較器Cl和C2的同向輸入端都連接電流檢測單元提供的檢測電壓，比較器Cl的反向輸入端連接第一控制電壓，比較器C2的反向輸入端連接第二控制電壓；邏輯處理模塊包括RS觸發(fā)器、反相器I和與門2，RS觸發(fā)器的R端接收第一比較器Cl的輸出信號，S端接收三級管開啟信號，由于RS觸發(fā)器的約束條件是R=1，S=1，所以當R端接收的信號為高電平時，S端接收信號要調整為低電平，RS觸發(fā)器的Q輸出端控制第一開關裝置M7導通和關斷，同時RS觸發(fā)器的Q輸出端連接反相器1，第二比較器的輸出端連接與門的一輸入端，反相器輸出端的信號和第二比較器C2的輸出信號經過與門后輸出一信號控制第二開關裝置M8的導通和關斷。圖5為電流供給裝置，從圖可以看出電流供給裝置包括自調整恒流模塊和固定恒流模塊，自調整恒流模塊包括自調整恒流源和第二電流鏡，固定恒流模塊包括固定恒流源和第一電流鏡，其中第一 nmos管Ml和第二 nmos管M2構成第二電流鏡，自調整恒流源包括第一放大器EAl、第一電阻Rl和第三nmos管M3,第一放大器的同向輸入端連接電流檢測單元提供的檢測電壓，放大器EAl的反向輸入端通過第一電阻Rl接地，放大器EAl的輸出端連接第三nmos管M3的柵極，nmos管M3的源極通過第一電阻Rl接地，nmos管M3的漏極連接第一 nmos管Ml的漏極；第四nmos管M4和第五nmos管M5構成第一電流鏡，固定恒流源包括第二放大器器EA2、第二電阻R2和第六nmos管M6，其中放大器EA2的同向輸入端連接一基準電壓，這里的基準電壓為一固定電壓，它根據(jù)三極管的開啟電壓設定，反向輸入端通過第二電阻R2接地，輸出端連接第六nmos管M6的柵極,第六nmos管M6的源極通過R2接地，第六nmos管M6的漏極連接第一電流鏡中第五nmos管M5的漏極。固定恒流源在第一電流鏡上產生的固定電流和自調整恒流源接收檢測電壓在第二電流鏡上產生的反映三極管集電極電流變化的電流相加后在第一開關裝置導通時為三極管提供工作電流。下面結合圖3、圖4和圖5來闡述三極管的驅動的方法，第一開關裝置和第二開關裝置在驅動電路未工作時，處于斷開狀態(tài)；這時電流檢測單元采集三極管集電極電流并為電流供給裝置和開關控制裝置提供檢測電壓，電流供給裝置中自調整恒流源中的第一放大器EAl同向輸入端連接檢測電壓，并通過反向輸入端在第一電阻Rl上產生一自調整電流，自調整電流經過第三nmos管傳給由第一 nmos管和第二 nmos管組成的第二電流鏡，同時固定恒流源中第二放大器EA2的同向輸入端連接的基準電壓通過反向輸入端在第二電阻R2上產生一〖亙定電流，恒定電流通過第六nmos管傳給由第五nmos管和第四nmos管組成的第一電流鏡，固定恒流源產生固定電流和自調整恒流源產生的自調整電流相加后通過第一開關裝置為三極管基極提供電流。開啟三極管時，開關控制裝置中電流判定模塊里的第一比較器Cl同向輸入端連接電流檢測單元提供的檢測電壓低于第一比較器Cl反向輸入端連接的第一控制電壓，比 較器輸出低電平到RS觸發(fā)器R端，把S端置三極管開啟電平(高電平)，因此RS觸發(fā)器的Q端輸出高電平開通第一開關裝置M7，電流供給裝置為三極管基極提供在三極管集電極電流增大時增大或集電極電流減小時減小的直流電流；同時電流判定模塊里的第二比較器C2同向輸入端連接電流檢測單元提供的檢測電壓低于第二比較器C2反向輸入端連接的第二控制電壓，比較器輸出低電平到與門輸入端，觸發(fā)器的輸出的高電平經過反相器后與第二比較器輸出的低電平經過與門后輸出低電平使第二開關裝置關斷。在預關斷三極管時，開關控制裝置中電流判定模塊里的第一比較器Cl同向輸入端連接電流檢測單元提供的檢測電壓高于第一比較器Cl反向輸入端連接的第一控制電壓，比較器輸出高電平到RS觸發(fā)器R端，把S端置低電平，因此RS觸發(fā)器的輸出低電平關斷第一開關裝置M7，電流供給裝置停止向三極管基極提供電流；同時電流判定模塊里的第二比較器C2同向輸入端連接電流檢測單元提供的檢測電壓低于第二比較器C2反向輸入端連接的第二控制電壓，比較器輸出低電平到與門輸入端，觸發(fā)器的輸出的高電平經過反相器后與第二比較器輸出的低電平經過與門后輸出低電平使第二開關裝置保持關斷，所以此時第一開關裝置M7和第二開關裝置M8都處于關斷狀態(tài)，這時三極管還是處于導通狀態(tài)，但三極管中的各導電離子狀態(tài)迅速回到三極管開通前的狀態(tài)，縮短三極管關斷時間。在關斷三極管時，開關控制裝置中電流判定模塊里的第一比較器Cl同向輸入端連接電流檢測單元提供的檢測電壓高于第一比較器Cl反向輸入端連接的第一控制電壓，比較器輸出高電平到RS觸發(fā)器R端，把S端置低電平，因此RS觸發(fā)器的輸出低電平關斷第一開關裝置M7，電流供給裝置停止向三極管基極提供電流；同時電流判定模塊里的第二比較器C2同向輸入端連接電流檢測單元提供的檢測電壓高于第二比較器C2反向輸入端連接的第二控制電壓，比較器輸出高電平到與門輸入端，觸發(fā)器的輸出的低電平經過反相器后與第二比較器輸出的高電平經過與門后輸出高電平開通第二開關裝置，將三極管的基極短路，使三極管迅速放電，快速關閉。本實施例三極管開關過程經過開通、預關斷和關斷三個狀態(tài)，其中開通狀態(tài)能避免三極管進入深度飽和，預關斷狀態(tài)使三極管迅速反向恢復，關斷狀態(tài)使三極管基極短路，三個過程的結合使三極管能迅速關斷。
實施例二
圖6為開關電源模塊圖，從圖中可以看出開關電源包括整流模塊，供電模塊，反饋模塊，控制芯片，初級線圈L，輸出電路，電流檢測單元和三極管；整流模塊對輸入的交流電H進行整流后為供電模塊、反饋模塊和初級線圈L提供穩(wěn)定直流電壓或電流，初級線圈L連接三極管集電極，輸出電路為外部提供輸出電壓，反饋模塊為控制芯片提供隨輸出電壓增大而增大，減小而減小的反饋電壓，供電模塊為控制芯片供電，電流檢測單元采集三極管集電極電流為控制芯片提供檢測電壓，開啟三極管時，控制芯片采集電流檢測單元提供的檢測電壓為三極管基極提供一在三極管集電極電流增大時增大或減小時減小的電流。圖7為開關電源為本發(fā)明實施例開關電源外圍電路，從圖可以看出，開關電源包括，二極管D1、D2、D3和D4組成的整流模塊、整流模塊把交流 電轉換成直流電；為了提高更加穩(wěn)定的直流電，增加了由電感LI、電容Cl和電容C2構成的漏感吸收器；三極管；控制芯片；電阻R5、電阻R6和電容C4組成供電模塊，供電模塊為控制芯片供電；初級線圈L的4號端子連接供電模塊，I號端子連接三極管集電極；次級線圈L2連接二極管D6、電容C5和電阻RlO構成輸出電路為外部充電；輔助線圈L3、電阻R7和電阻R8組成反饋模塊，反饋模塊為控制芯片提供反饋電壓，反饋電壓跟隨輸出電壓，隨輸出電壓增大而增大、減小而減??；三極管發(fā)射極通過由電阻R9構成電流檢測單元接地，電阻R9上的電壓為控制芯片需要的檢測電壓，檢測電壓也就是初級線圈上的電流在R9上產生的電壓。圖8為開關電源控制芯片內部模塊圖，從圖中可以看出控制芯片包括偏置電路、恒壓恒流電路、邏輯電路和驅動電路，偏置電路為控制芯片提供偏置電壓，恒壓恒流電路采集反饋模塊提供的反饋電壓和由電阻R9組成的電流檢測單元提供的檢測電壓輸出三極管的開關控制信號，邏輯電路對三極管的開關控制信號進行邏輯變換后輸出控制信號給驅動電路，驅動電路根據(jù)邏輯電路處理后控制信號控制三極管的導通和關斷，驅動電路根據(jù)電流檢測單元提供的檢測電壓在三極管導通時為三極管基極提供一在集電極電流增大時增大或集電極電流減小時減小的電流。圖9為開關電源的驅動電路圖，從圖中可以看出，驅動電路包括電流供給裝置、開關控制模塊、第一開關裝置和第二開關裝置、電流檢測單元，控制電壓輸出單元，控制電壓輸出單元接收反饋模塊提供的反饋電壓后為開關控制裝置提供第一控制電壓C和第二控制電壓A ;其中，電流供給裝置依次與第一開關裝置SI和第二開關裝置S2串聯(lián)后接地；電流供給裝置通過第一開關裝置SI連接三極管Ql的基極，三極管的發(fā)射極通過電流檢測單元接地，三極管集電極連接初級線圈L ;當?shù)谝婚_關裝置SI導通時，電流供給裝置接收電流檢測單元提供的檢測電壓B為三極管Ql的基極提供一在集電極電流增大時增大或集電極電流減小時減小的直流電流，三極管集電極電流為交流電經過整流模塊轉換后在初級線圈L上產生的電流；三極管Ql的開通和關斷是由第一開關裝置SI和第二開關裝置S2控制，開關控制裝置接收控制電壓輸出單元提供的第一控制電壓和電流檢測單元提供的檢測電壓控制第一開關裝置SI的導通和關斷，開關控制裝置接收控制電壓輸出單元提供的第二控制電壓和電流檢測單元提供的檢測電壓控制第二開關裝置S2的導通和關斷，第一開關裝置和第二開關裝置共同控制三極管的導通和關斷。圖10為控制電壓輸出單元，從圖中可以看出，控制電壓輸出單元包括第三放大器EA3，第三電阻R3和第四電阻R4，第三放大器EA3的同向輸入端連接一基準電壓，反向輸入端連接反饋電壓，反饋電壓為反饋模塊提供的電壓；反饋電壓通過第三放大器輸出端依次串聯(lián)第三電阻R3和第四電阻R4后接地，電阻R4上產生的電壓為第一控制電壓，電阻R3和R4上電壓之和為第二控制電壓。圖4為驅動電路的開關控制裝置的詳細電路圖，本實施例和實施例一的開關控制裝置相同，都為圖4所示，從圖中 可以看出，第一開關裝置為pmos管M7，第二開關裝置為pmos管M8 ;開關控制裝置包括邏輯處理模塊和電流判定模塊，電流判定模塊包括第一比較器Cl和第二比較器C2，比較器Cl和C2的同向輸入端都連接電流檢測單元提供的電壓，檢測電壓就是電阻R9上產生的電壓；比較器Cl的反向輸入端連接控制電壓輸出單元提供的第一控制電壓，比較器C2的反向輸入端連接控制電壓輸出單元提供的第二控制電壓；邏輯處理模塊包括RS觸發(fā)器、反相器I和與門2，RS觸發(fā)器的R端接收第一比較器Cl的輸出信號，S端置一三極管開啟信號，由于RS觸發(fā)器的約束條件是R=l，S=l，所以當R端接收的信號為高電平時，S端接收信號要調整為低電平，RS觸發(fā)器的輸出端控制第一開關裝置Ml導通和關斷，同時RS觸發(fā)器的輸出端連接反相器1，第二比較器的輸出端連接與門2的一輸入端，反相器I輸出端的信號和第二比較器C2的輸出信號經過與門2后輸出一信號控制第二開關裝置M8的導通和關斷。圖5為電流供給裝置，本實施例和實施例一的電流供給裝置相同，都為圖5所示，從圖可以看出電流供給裝置包括自調整恒流模塊和固定恒流模塊，自調整恒流模塊包括自調整恒流源和第二電流鏡，固定恒流模塊包括固定恒流源和第一電流鏡，其中第一 nmos管Ml和第二 nmos管M2構成第二電流鏡，自調整恒流源包括第一放大器EAl、第一電阻Rl和第三nmos管M3，第一放大器的同向輸入端連接電流檢測單元提供的檢測電壓，放大器EAl的反向輸入端通過第一電阻Rl接地，放大器EAl的輸出端連接第三nmos管M3的柵極，nmos管M3的源極通過第一電阻Rl接地，nmos管M3的漏極連接第一 nmos管Ml的漏極；第四nmos管M4和第五nmos管M5構成第一電流鏡，固定恒流源包括第二放大器器EA2、第二電阻R2和第六nmos管M6,其中放大器EA2的同向輸入端連接一基準電壓,該基準電壓為一固定電壓，該電壓是為了讓三極管在導通時迅速開啟，反向輸入端通過第二電阻R2接地，放大器輸出端連接第六nmos管M6的柵極,第六nmos管M6的源極通過R2接地,第六pmos管M6的漏極連接第一電流鏡中第五pmos管的漏極。固定恒流源在第一電流鏡產生固定電流，自調整恒流源在第二電流鏡上產生隨三極管集電極變化的電流，第一電流鏡的電流和第二電流鏡上的電流相加后在第一開關裝置導通時為管提供工作電流。下面通過圖11，我們可以直白地看出本發(fā)明實施例的所帶來的好處，I :在開啟三極管Ql期間，開關第一開關裝置SI閉合同時第二開關裝置S2關斷，主要由固定恒流源提供電流Il和自調整恒流源提供的12為三極管提供基極電流，以保證三極管在開通期間迅速進入飽和區(qū)。2 :在預關斷三極管Ql期間，第一開關裝置SI關斷，第二開關裝置S2關斷，此時三極管基極電流為0，三極管基區(qū)及集電區(qū)的超量儲存電荷進行消失，三極管中導電粒子迅速回到三極管開通前的狀態(tài)，為三極管關斷節(jié)約時間。3 :在關閉三極管Ql期間，第二開關裝置S2導通同時第一開關裝置SI關斷，此時三極管基極與發(fā)射極之間接近短路(電阻R9通常取值很小)，加快了三極管基極和集電極的超量儲存電荷復合以減小三極管的關閉時間，用以降低三極管的關斷損耗。
以上結合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實施方式中 的具體細節(jié)，在本發(fā)明的技術構思范圍內，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型，例如開關裝置可以變換成其他一些具有開啟或關斷功能的器件，還有開關控制裝置里的一些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種三極管驅動電路，其特征在于，包括電流供給裝置、第一開關裝置，第二開關裝置和開關控制裝置，電感，直流電源，電流檢測單元； 所述的電流供給裝置依次與第一開關裝置、第二開關裝置串聯(lián)后接地； 所述的三極管基極連接于第一開關裝置和第二開關裝置之間，所述的直流電源通過電感為三極管集電極提供電流，三極管發(fā)射極接地； 所述的電流檢測單元采集三極管集電極電流為開關控制裝置和電流供給裝置提供檢測電壓； 所述的開關控制裝置接收檢測電壓和外界提供的控制電壓通過控制第一開關裝置導通和關斷以及第二開關裝置的導通和關斷進而控制三極管的導通和關斷； 所述的電流供給裝置接收電流檢測單元提供的檢測電壓并在第一開關裝置導通時為三極管基極提供一在集電極電流增大時增大或集電極減小時減小的直流電流。
2.根據(jù)權利要求I所述的三極管驅動電路，其特征在于，所述的開關控制裝置關閉第二開關裝置時將所述的三極管基極短路。
3.根據(jù)權利要求I所述的三極管驅動電路，其特征在于，所述的開關控制裝置包括電流判定模塊和邏輯處理模塊，所述的電流判定模塊接收外界提供的第一控制電壓和檢測電壓后輸出控制信號經過邏輯處理后開通和關斷第一開關裝置，所述的電流判定模塊接收外界提供的第二控制電壓和檢測電壓后輸出控制信號經過邏輯處理后開通和關斷第二開關裝置，所述的第一開關裝置和第二開關裝置共同控制三極管導通和關斷。
4.根據(jù)權利要求3所述的三極管驅動電路，其特征在于，所述電流判定模塊包括第一比較器和第二比較器；所述的邏輯處理模塊包括一與觸發(fā)器、一反相器、一與門； 所述的第一比較器的同向輸入端連接檢測電壓，反向輸入端連接第一控制電壓，輸出端連接觸發(fā)器R端； 所述的第二比較器的同向輸入端連接檢測電壓，反向輸入端連接第二控制電壓，輸出端連接與門輸入端； 所述的觸發(fā)器S端連接一三極管開啟信號，Q輸出端連接第一開關裝置和反相器輸入端; 所述的反相器輸出端連接與門一輸入端； 所述的與門的輸出端連接第二開關裝置。
5.根據(jù)權利要求I所述的三極管驅動電路，其特征在于，所述的電流供給裝置包括一固定恒流模塊和一自調整恒流模塊，所述的固定恒流模塊包括由第四mos管和第五mos管組成的第一電流鏡、為電流鏡提供電流的固定恒流源；所述的自調整恒流模塊包括由第一mos管和第二 mos管組成的第二電流鏡，以及為第二電流鏡提供可變電流的自調整恒流源；所述的自調整恒流源接收電流檢測單元提供的檢測電壓通過第二電流鏡輸出反映檢測電壓變化的電流和固定恒流源接收一固定電壓后通過第一電流鏡輸出的固定電流相加后在第一開關裝置導通時為所述三極管基極提供電流。
6.根據(jù)權利要求5所述的三極管驅動電路，其特征在于，所述的自調整恒流源包括第一放大器和第一電阻和第三mos管，所述第一放大器同向輸入端連接電流檢測單元提供的檢測電壓，同向輸入端連接的檢測電壓通過反向輸入端在第一電阻上產生一反映檢測電壓變化的電流，電流經過第三mos管傳給第二電流鏡。
7.根據(jù)權利要求5所述的三極管驅動電路，其特征在于，所述的固定恒流源包括第二放大器和第二電阻和第六mos管，所述放大器同向輸入端連接固定電壓，同向輸入端連接的固定電壓通過反向輸入端在第二電阻上產生一固定電流，電流經過第六mos管傳給第一電流鏡。
8.一種三極管的驅動方法，其特征在于，包括以下步驟 在開啟三極管時，為三極管基極提供一在三極管集電極電流增大時增大或集電極電流減小時減小的直流電流； 在預關斷三極管時，停止為三極管基極供電； 在關斷三極管時，將三極管基極短路。
9.根據(jù)權利要求8所述的三極管驅動方法，其特征在于， 在開啟三極管時，開關控制裝置接收外界提供的控制電壓和電流檢測單元提供的檢測電壓信號輸出控制信號開通第一開關裝置，電流供給裝置采集電流檢測單元提供的檢測電壓為三極管基極提供一在三極管集電極電流增大時增大或集電極電流減小時減小的直流電流將三極管導通，同時開關控制裝置關斷第二開關裝置； 在預關斷三極管時，開關控制裝置接收外界提供的控制電壓和電流檢測單元提供的檢測電壓信號關斷第一開關裝置，電流供給裝置停止給三極管供電，同時，開關控制裝置關斷第二開關裝置； 在關閉三極管時，開關控制裝置接收外界提供的控制電壓和電流檢測單元提供檢測電壓信號關斷第一開關裝置，電流供給裝置停止給三極管供電，同時，開關控制裝置打開第二開關裝置將三極管基極短路。
10.一種開關電源，其特征在于，包括，整流模塊，初級線圈，三極管，控制芯片，供電模塊，反饋模塊，電流檢測單元，輸出電路，所述整流模塊對電流整流后為供電模塊、反饋模塊和初級線圈提供直流電流；所述供電模塊為控制芯片供電，所述的輸出電路提供輸出電壓，所述反饋模塊為控制芯片提供反映輸出電路中輸出電壓變化的反饋電壓，所述三極管集電極連接初級線圈，發(fā)射極接地，所述電流檢測單元采集三極管集電極電流為控制芯片提供檢測電壓，所述的控制芯片根據(jù)反饋模塊提供的反饋電壓和電流檢測模塊提供的檢測電壓控制三極管的導通與關斷，所述控制芯片根據(jù)電流檢測模塊提供的檢測電壓在開通三極管時為其基極提供在集電極電流增大時增大或集電極電流減小時減小的電流。
11.根據(jù)權利要求10所述的開關電源，所述的控制芯片包括偏置電路，恒壓恒流電路，邏輯電路，驅動電路，所述偏置電路為控制芯片提供偏置電壓，所述恒壓恒流電路根據(jù)反饋電壓和檢測電壓輸出控制三極管的開關控制信號，所述邏輯電路對開關控制信號進行邏輯變換，所述的驅動電路對經過邏輯電路變換后的開關控制信號調整輸出控制信號控制三極管的導通和關斷，所述驅動電路根據(jù)電流檢測模塊提供的檢測電壓在開通三極管時為其基極提供在集電極電流增大時增大或集電極電流減小時減小的電流。
12.根據(jù)權利要求11所述的開關電源，所述的驅動電路包括電流供給裝置，第一開關裝置，第二開關裝置，開關控制裝置和控制電壓輸出單元； 控制電壓輸出單元采集反饋模塊提供的反饋電壓為開關控制裝置提供控制電壓，開關控制裝置根據(jù)控制電壓和電流檢測單元提供的檢測電壓控制三極管的導通或關斷； 所述的電流供給裝置依次與第一開關裝置、第二開關裝置串聯(lián)后接地；所述的開關控制裝置通過控制第一開關裝置導通和關斷以及第二開關裝置導通和關斷進而控制三極管的導通和關斷； 所述的電流供給裝置接收電流檢測單元提供的檢測電壓并在第一開關裝置導通時為三極管基極提供一在集電極電流增大時增大或集電極電流減小時減小的直流電流。
13.根據(jù)權利要求12所述的開關電源，其特征在于，所述的開關控制裝置關閉第二開關裝置時將所述的三極管基極短路。
14.根據(jù)權利要求12所述的開關電源，其特征在于，所述控制電壓輸出單元包括第三放大器、第三電阻和第四電阻，第三放大器同向輸入端連接基準電壓，反向輸入端連接反饋電壓，放大器輸出端輸出第二控制電壓且放大器輸出端依次通過第三電阻和第四電阻串聯(lián)后接地，在第四電阻上產生第一控制電壓。
15.根據(jù)權利要求12所述的開關電源，其特征在于，所述的開關控制裝置包括電流判定模塊和邏輯處理模塊，所述的電流判定模塊接收控制電壓輸出單元提供的第一控制電壓和電流檢測單元提供的檢測電壓輸出控制信號經過邏輯處理后控制第一開關裝置的導通和關斷，所述的電流判定模塊接收控制電壓輸出單元提供的第二控制電壓和檢測電壓后輸出控制信號經過邏輯處理后開通和關斷第二開關裝置，所述第一開關裝置和第二開關裝置通過對三極管的導通和關斷控制電感上電流的大小。
16.根據(jù)權利要求15所述的開關電源，其特征在于，所述電流判定模塊包括第一比較器和第二比較器，所述的邏輯處理模塊包括一與觸發(fā)器、一反相器和一與門； 所述的第一比較器的同向輸入端連接檢測電壓，反向輸入端連接第一控制電壓，輸出端連接與觸發(fā)器R端； 所述的第二比較器的同向輸入端連接檢測電壓，反向輸入端連接第二控制電壓，輸出端連接與門輸入端； 所述的與觸發(fā)器S端連接一三極管開啟信號，Q輸出端連接第一開關裝置和反相器輸入端； 所述的反相器輸出端連接與門一輸入端； 所述的與門的輸出端連接第二開關裝置。
17.根據(jù)權利要求12所述的開關電源，其特征在于，所述的電流供給裝置包括一固定恒流模塊和一自調整恒流模塊，所述的固定恒流模塊包括由第四mos管和第五mos管組成的第一電流鏡、為電流鏡提供電流的固定恒流源；所述的自調整恒流模塊包括由第一 mos管和第二 mos管組成的第二電流鏡，以及為第二電流鏡提供可變電流的自調整恒流源；所述的自調整恒流源接收電流檢測單元提供的檢測電壓通過第二電流鏡輸出反映檢測電壓變化的電流和固定恒流源接收一固定電壓后通過第一電流鏡輸出的固定電流相加后在第一開關裝置導通時為所述三極管基極提供電流。
18.根據(jù)權利要求17所述的開關電源，其特征在于，所述的自調整電流源包括第一放大器和第一電阻和第三mos管，所述第一放大器同向輸入端連接電流檢測單元提供的檢測電壓，同向輸入端連接的檢測電壓通過反向輸入端在第一電阻上產生一反映檢測電壓變化的電流，電流經過第三mos管傳給第二電流鏡。
19.根據(jù)權利要求17所述的開關電源，其特征在于，所述的固定恒流源包括第二放大器和第二電阻和第六mos管，所述放大器同向輸入端連接固定電壓，正向端連接的固定電壓通過反向輸入端在 第二電阻上產生一固定電流，電流經過第六mos管傳給第一電流鏡。
全文摘要
本發(fā)明涉及三極管驅動電路，該電路包括電流供給裝置、第一開關裝置，第二開關裝置和開關控制裝置,電感，直流電源，電流檢測單元；電流供給裝置依次與第一開關裝置、第二開關裝置串聯(lián)后接地；三極管連接于第一開關裝置和第二開關裝置之間，直流電源通過電感連接三極管集電極，三極管發(fā)射極接地；開關控制裝置接收電流檢測單元提供的檢測電壓和外界提供的控制電壓控制第一開關裝置和第二開關裝置的通斷進而控制三極管的通斷；電流供給裝置為三極管基極提供反映集電極電流變化直流電流。本發(fā)明縮短了開關的關斷時間，減小功耗;同時本發(fā)明還公開三極管驅動電路的驅動方法和一種開關電源。
文檔編號H02M1/08GK102957304SQ201110250908
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權日2011年8月29日
發(fā)明者葉文輝, 楊小華 申請人:比亞迪股份有限公司