專利名稱：一種自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電能變換裝置，特別涉及一種應(yīng)用于同步整流電路的自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)控制電路。
背景技術(shù)：
目前整流方案有兩種類型，一種是二極管整流，另一種是同步整流。二極管整流通過(guò)二極管導(dǎo)通，同步整流使用門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制同步整流管的開(kāi)通和關(guān)斷，同步整流管一般使用M0SFET。在低壓大電流場(chǎng)合，二極管正向壓降一般無(wú)法進(jìn)一步減小，故損耗較大； 同步整流管的導(dǎo)通電阻較小，從而損耗較小。因此使用同步整流管功耗較小，從而具有更高的轉(zhuǎn)換效率。同步整流管在工作區(qū)間有導(dǎo)通損耗、驅(qū)動(dòng)損耗、開(kāi)關(guān)損耗、體內(nèi)二極管損耗，在重載時(shí)，負(fù)載電流較大，由此造成的導(dǎo)通損耗占很大一部分。輕載時(shí)，負(fù)載電流小，由同步整流管開(kāi)通和關(guān)斷造成的開(kāi)關(guān)損耗、驅(qū)動(dòng)損耗居于主導(dǎo)地位。同步整流相對(duì)于二極管節(jié)約的能量很少，甚至高于二極管損耗，在這種情況下需要停止同步整流，利用體二極管進(jìn)行二極管整流。而且體二極管可以切斷輕載時(shí)的負(fù)向無(wú)功電流通路，電感損耗和驅(qū)動(dòng)損耗將顯著減小，輕載效率會(huì)得到明顯提升。N溝道MOSFET開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通條件是門(mén)極電壓比源極電壓高，當(dāng)整流管為上位管時(shí)，一般采用自舉電路為它提供驅(qū)動(dòng)電壓。圖1為一已有技術(shù)中的自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路，上位管和下位管公用一個(gè)脈寬調(diào)制波發(fā)生模塊，于是不能通過(guò)關(guān)斷脈寬調(diào)制波的方法關(guān)斷上位管。因而需要有一種自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)控制電路，在輕載時(shí)關(guān)斷上位管的驅(qū)動(dòng)輸出，停止同步整流利用體二極管進(jìn)行二極管整流，提高輕載時(shí)變換器的工作效率，同時(shí)不影響下位管的工作狀態(tài)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)控制電路。本實(shí)用新型的自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)控制電路包括一信號(hào)調(diào)制電路、一驅(qū)動(dòng)控制電路、一自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路，其連接方式為所述信號(hào)調(diào)制電路的輸出端與所述驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端相連，所述驅(qū)動(dòng)控制電路的輸出端與所述自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連，所述信號(hào)調(diào)制電路接受電信號(hào)，并根據(jù)此輸出調(diào)制信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)控制電路，接受所述調(diào)制信號(hào)，并根據(jù)此使能或者關(guān)斷所述自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路的上位管驅(qū)動(dòng)。優(yōu)選的自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)控制電路，還包括一具有上位管和下位管的開(kāi)關(guān)管電路， 其中所述上位管和所述下位管串聯(lián)，所述上位管的門(mén)極與所述自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路的上位管驅(qū)動(dòng)連接，所述下位管的門(mén)極與所述自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路的下位管驅(qū)動(dòng)連接，所述自舉電容的一端連接在。優(yōu)選的信號(hào)調(diào)制電路包括采樣電路和比較判斷電路，所述采樣電路采樣電信號(hào)并輸出采樣值至所述比較判斷電路，所述比較判斷電路將采樣值與參考值比較并輸出調(diào)制信號(hào)至所述驅(qū)動(dòng)控制電路，其中所述電信號(hào)是電流或者電壓。[0008]優(yōu)選的驅(qū)動(dòng)控制電路包括M0SFET、PNP晶體管、限流電阻，其連接方式為所述 MOSFET的門(mén)極接受所述調(diào)制信號(hào)，所述MOSFET的漏極與所述限流電阻的一端相連，所述限流電阻的另一端與所述PNP晶體管的基極連接，所述MOSFET的源極與電源負(fù)極連接，所述 PNP晶體管的發(fā)射極和電源正極連接，所述PNP晶體管的集電極與所述自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，所述PNP晶體管的集電極作為所述驅(qū)動(dòng)控制電路的輸出端。優(yōu)選的所述MOSFET接受信號(hào)調(diào)制電路的輸出信號(hào)，當(dāng)信號(hào)調(diào)制電路的輸出信號(hào)為低電平時(shí)，MOSFET關(guān)斷，使PNP晶體管關(guān)斷；當(dāng)信號(hào)調(diào)制電路的輸出信號(hào)為高電平時(shí)， MOSFET導(dǎo)通，使PNP晶體管導(dǎo)通。優(yōu)選的所述自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路包含一自舉二極管和一自舉電容，所述自舉二極管的陽(yáng)極作為所述自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路的輸入端，與所述PNP晶體管的集電極相連，所述自舉二極管的陰極和所述自舉電容相連，當(dāng)所述PNP晶體管導(dǎo)通時(shí)，自舉電容的充電回路被使能，當(dāng)PNP晶體管關(guān)斷時(shí)，自舉電容的充電回路被關(guān)斷，自舉電容上不能建立偏置電壓。優(yōu)選的所述自舉電容充電回路包括所述電源、所述PNP晶體管、所述自舉二極管、所述自舉電容、所述下位管，其連接方式為所述PNP晶體管的發(fā)射極和電源連接，集電極與所述自舉二極管的陽(yáng)極連接，并經(jīng)自舉電容和所述下位管連接。優(yōu)選的當(dāng)所述自舉電容的充電回路被使能時(shí)，自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路上位管驅(qū)動(dòng)被使能；當(dāng)所述自舉電容的充電回路被關(guān)斷時(shí)，自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路上位管驅(qū)動(dòng)被關(guān)斷。本發(fā)明的有益效果門(mén)極驅(qū)動(dòng)控制電路可以根據(jù)信號(hào)調(diào)制電路的輸出控制自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路的上位管驅(qū)動(dòng)電路的使能或者關(guān)斷，而且不影響下位管的工作狀態(tài)。
圖1現(xiàn)有技術(shù)的自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路；圖2本發(fā)明的自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路框圖；圖3本發(fā)明的自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路；圖4本發(fā)明驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)波形圖；圖5本發(fā)明的一種應(yīng)用電路。
具體實(shí)施方式
為便于對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行理解，下面將結(jié)合附圖以一個(gè)具體實(shí)施例為例做進(jìn)一步的解釋說(shuō)明。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明根據(jù)開(kāi)關(guān)電源高效、可靠和安全的要求，在常用的自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路中加入了一種關(guān)斷自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路上位管門(mén)極驅(qū)動(dòng)輸出的電路，利用輕載調(diào)制電路生成調(diào)制信號(hào)C32，通過(guò)自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)控制電路控制驅(qū)動(dòng)電路的輸出，從而控制作為同步整流管的上位管開(kāi)通或關(guān)斷，使電路工作在同步整流狀態(tài)或者二極管整流狀態(tài)。圖1為常用的自舉驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)電路包含一電源(VCC)、第一電路 (110)、第二電路(111)、一自舉二極管(105)、一自舉電容(106)，其連接方式為所述電源 (VCC)與所述第二電路(111)的第一端子耦接，所述第二電路(111)的第二端子與下位管^ 的門(mén)極耦接，所述第二電路(111)的第三端子與所述下位管^的源極耦接，所述自舉二極管(105)的陽(yáng)極與電源(VCC)相連，所述自舉二極管的陰極和所述自舉電容(106)的一端相連，并與所述第二電路(111)的第一端子耦接，所述第一電路(110)的第二端子與所述上位管％的門(mén)極耦接，所述第一電路(110)的第三端子和所述上位管％的源極耦接。101和 102為脈寬調(diào)制波輸入端，分別作為第一電路(110)和第二電路(111)的輸入，從而分別控制上位管％和下位管Ql開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)序。其中所述上位管％的源極和所述下位管Ql的漏極耦接。通常101和102共用一個(gè)脈寬調(diào)制波發(fā)生裝置。圖中PWM模塊輸出的脈寬調(diào)制波經(jīng)過(guò)level shift模塊(113)和logic模塊(112)或者僅有l(wèi)evel shift模塊(113)或者僅有l(wèi)ogic模塊(112)又或者兩個(gè)模塊都沒(méi)有，然后再與101端連接；經(jīng)過(guò)level shift 模塊(114)和logic模塊(115)或者僅有l(wèi)evel shift模塊(114)或者僅有l(wèi)ogic模塊 (115)又或者兩個(gè)模塊都沒(méi)有，然后與102端連接。level shift模塊(112和114)的主要作用是對(duì)輸入電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，logic模塊(113和115)的主要作用是對(duì)輸入進(jìn)行邏輯變換。 當(dāng)脈寬調(diào)制波輸入端102為高電平時(shí)，第二電路(111)圖騰柱上管(1113)導(dǎo)通，接通驅(qū)動(dòng)電壓源VCC (103)到Ql的門(mén)極(1091)，于是門(mén)極(1091)和源極(1092)之間的偏置電壓為驅(qū)動(dòng)電壓源VCC與端子(104)之間的偏置電壓，Ql導(dǎo)通，103、105、106、109、104形成了自舉電容的充電回路a，自舉電容(106)被充電；當(dāng)脈寬調(diào)制波輸入端102為低電平時(shí)，第二電路 (111)圖騰柱下管(1114)導(dǎo)通，Ql的門(mén)極(1091)和源極(1092)被短接，其門(mén)極(1091)和源極(1092)之間的偏置電壓為0V，Ql截止。當(dāng)脈寬調(diào)制波輸入端(101)為高電平時(shí)，第一電路(110)圖騰柱上管(1111)導(dǎo)通， 使電容(106)并接在上位管％的門(mén)極(1081)和源極(1082)兩端，電容上的電壓即為偏置電壓，可使％可靠導(dǎo)通，若控制電容(106)上的電壓小于上位管％的導(dǎo)通偏置電壓，％截止；當(dāng)脈寬調(diào)制波輸入端(101)為低電平時(shí)，第一電路(110)圖騰柱下管(1112)導(dǎo)通， Qh的門(mén)極(1081)和源極(1082)被短接，其門(mén)極(1081)和源極(1082)之間的偏置電壓為 0V, %可靠截止[0026]圖2本發(fā)明的自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路框圖，包括信號(hào)調(diào)制電路(3)、驅(qū)動(dòng)控制電路 (2)、自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路(1)，信號(hào)調(diào)制電路(3)的輸出端與所述驅(qū)動(dòng)控制電路(2)的輸入端相連，所述驅(qū)動(dòng)控制電路(2)的輸出端與所述自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路(1)的輸入端相連，驅(qū)動(dòng)控制電路接受所述調(diào)制信號(hào)C32，并根據(jù)此使能或者關(guān)斷所述自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路(1) 的上位管驅(qū)動(dòng)。圖3為本發(fā)明的一種具體實(shí)現(xiàn)方式，在圖1中加入了驅(qū)動(dòng)控制電路(2)，根據(jù)調(diào)制信號(hào)C32控制上管的驅(qū)動(dòng)電路使能或者關(guān)斷。自舉二極管D的陽(yáng)極作為所述自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路的輸入端，與所述驅(qū)動(dòng)控制電路(2)的輸出端相連，所述自舉二極管的陰極D和所述自舉電容001)的一端相連，其中所述驅(qū)動(dòng)控制電路(2)包括MOSFET Ql、晶體管Q2，其連接方式為所述MOSFET Ql的第一端接受所述調(diào)制信號(hào)C32，所述MOSFET Ql的第二端與所述晶體管Q2的第一端連接，所述 MOSFET Ql的第三端與所述電源的負(fù)極連接，所述晶體管Q2的第二端和電源VCC正極連接，所述晶體管Q2的第三端子與所述驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接。還包括一限流電阻，串聯(lián)在所述MOSFET Ql的第二端與所述晶體管Q2的第一端之間。其具體實(shí)現(xiàn)方式為調(diào)制信號(hào)C32為高電平時(shí)MOSFET Ql開(kāi)通，晶體管Q2的門(mén)極端(1031)被拉低，晶體管Q2導(dǎo)通，電容(201)的充電回路被保留，所述充電回路如圖1中a
5所示，電容(201)能夠?yàn)樯衔还埽ヌ峁╅T(mén)極驅(qū)動(dòng)偏置電壓，上位管％按照驅(qū)動(dòng)信號(hào)導(dǎo)通或者關(guān)斷；調(diào)制信號(hào)C32為低電平時(shí)MOSFET Ql關(guān)斷，晶體管Q2的門(mén)極端(1031)不被拉低，晶體管Q2關(guān)斷，電容(201)的充電回路被關(guān)斷，則電容(201)不能夠?yàn)樯衔还埽ヌ峁╅T(mén)極驅(qū)動(dòng)偏置電壓，上位管％截止，同時(shí)下位管Ql的工作狀態(tài)不受影響。圖4是圖3中調(diào)制信號(hào)C32、VPm^n門(mén)極驅(qū)動(dòng)電壓Vg的波形圖，在Tl時(shí)刻之前調(diào)制信號(hào)C32為高電平，上位管％的門(mén)極驅(qū)動(dòng)電壓根據(jù)Vpwm調(diào)制信號(hào)變化；在Tl時(shí)刻調(diào)制信號(hào) C32變?yōu)榈碗娖剑娙?201)的充電回路被關(guān)斷，上位管％的門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路被關(guān)斷，驅(qū)動(dòng)電壓為低電平。圖5是本發(fā)明的一種應(yīng)用電路，主電路為boost變換器，001和002為輸入端子， 003和004為輸出端子，上位管Qh用作同步整流管，下位管Ql用作boost變換器的主開(kāi)關(guān)管。利用芯片LM27222(302)實(shí)現(xiàn)自舉驅(qū)動(dòng)的功能。VCC為1、2、3供電。驅(qū)動(dòng)控制電路(2) 與信號(hào)調(diào)制電路(3)連接。信號(hào)調(diào)制電路通過(guò)檢測(cè)電阻(301)檢測(cè)負(fù)載電流值，并通過(guò)電流采樣放大器(302 )放大后與參考值Vref進(jìn)行比較，參考值Vref為設(shè)定的輕載比較點(diǎn)，若采樣值低于參考值Vref，輸出的調(diào)制信號(hào)Q2為高電平，說(shuō)明電路工作在非輕載狀態(tài)；若采樣值高于參考值Vref，輸出的調(diào)制信號(hào)Q2為低電平，說(shuō)明電路工作在輕載狀態(tài)。調(diào)制信號(hào)C32為高電平時(shí)MOSFET Q5開(kāi)通，晶體管Q4的門(mén)極端被拉低，晶體管Q4 導(dǎo)通，自舉電容(101)的充電回路被開(kāi)通，如圖1中a所示，自舉電容(101)能夠?yàn)橥秸鞴苌衔还埽ヌ峁╅T(mén)極驅(qū)動(dòng)偏置電壓，同步整流管上位管％按照驅(qū)動(dòng)信號(hào)導(dǎo)通或者關(guān)斷；調(diào)制信號(hào)Q2為低電平時(shí)MOSFET Q5關(guān)斷，晶體管Q4的門(mén)極端不被拉低，晶體管Q4關(guān)斷，自舉電容(101)的充電回路被關(guān)斷，則自舉電容(101)不能夠?yàn)橥秸鞴苌衔还埽ヌ峁╅T(mén)極驅(qū)動(dòng)偏置電壓，同步整流管上位管％截止，也即電路工作在輕載狀態(tài)時(shí)，同步整流管％被關(guān)斷，此時(shí)電路通過(guò)同步整流管％的體二極管進(jìn)行整流。同時(shí)由于體二極管具有單向?qū)ㄌ匦?，切斷了輕載下無(wú)功循環(huán)電流的通路。這樣變換器將運(yùn)行在電感電流斷續(xù)模式，負(fù)向電感電流將不會(huì)出現(xiàn)，電感損耗和同步整流管的驅(qū)動(dòng)損耗將顯著減小，輕載效率會(huì)得到明顯提升。
權(quán)利要求1. 一種自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)控制電路，包括一信號(hào)調(diào)制電路、一驅(qū)動(dòng)控制電路、一自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路，其特征為所述信號(hào)調(diào)制電路的輸出端與所述驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端相連，所述驅(qū)動(dòng)控制電路的輸出端與所述自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路的輸入端相連，所述信號(hào)調(diào)制電路接受電信號(hào)，并根據(jù)此輸出調(diào)制信號(hào)，所述驅(qū)動(dòng)控制電路，接受所述調(diào)制信號(hào)，并根據(jù)此使能或者關(guān)斷所述自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路的上位管驅(qū)動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)控制電路。本實(shí)用新型的自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)控制電路由自舉型門(mén)極驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)調(diào)制電路、驅(qū)動(dòng)控制電路構(gòu)成。工作時(shí)，信號(hào)調(diào)制電路首先對(duì)電流或者電壓進(jìn)行采樣調(diào)制，然后輸出調(diào)制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)控制電路，驅(qū)動(dòng)控制電路根據(jù)調(diào)制信號(hào)使能或者關(guān)斷上位管的門(mén)極驅(qū)動(dòng)，并且不影響下位管工作。
文檔編號(hào)H02M7/217GK202094794SQ20112015823
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者孫巨祿, 王寧斌, 白永江, 陳橋梁 申請(qǐng)人:南京博蘭得電子科技有限公司