開關電源及單電源供電的負壓驅動電路的制作方法

本發明涉及電源技術領域，特別涉及一種開關電源及單電源供電的負壓驅動電路。

背景技術：

驅動電路是開關電源中的核心電路，通常開關電源中的干擾較大，容易造成開關管誤導通，引起開關管損壞。目前，有部分解決方式是采用正負電源給驅動電路供電，使得干擾達不到開關管導通的闕值，可有效避免此類問題，但這種方式需要增加一路電路用于輔助供電，使電路復雜，成本高，也不滿足電子產品微型化要求。也有部分解決方式是利用二極管的導通壓降，形成負壓，實現單電源供電負壓驅動，但這個負壓值取決于串聯的二極管個數，無法精準的控制負壓驅動的電壓值，而且，當需要負壓較大時，需要串聯較多的二極管，增加了元器件數量，同樣存在電路復雜，電子元件多的問題。

因而現有技術還有待改進和提高。

技術實現要素：

鑒于上述現有技術的不足之處，本發明的目的在于提供一種開關電源及單電源供電的負壓驅動電路，能實現正負電壓驅動，提高開關電源的抗干擾能力。

為了達到上述目的，本發明采取了以下技術方案：

一種單電源供電的負壓驅動電路，用于在電壓反向時控制開關電源中的MOS管快速關斷，所述負壓驅動電路與供電端、外部的開關驅動電路和MOS管的柵極，所述MOS管的源極接地，MOS管的漏極用于輸出電壓信號對后級電路供電；所述負壓驅動電路包括電流放大模塊、限流模塊和負壓穩壓模塊；當開關驅動電路輸出正向的驅動信號時，所述電流放大模塊將正向驅動信號放大，經限流模塊限流后輸出給負壓穩壓模塊，由負壓穩壓模塊穩壓處理后驅動MOS管開啟，同時控制負壓穩壓模塊中的電容充電；當驅動信號反向時，所述限流模塊使MOS管快速關斷，實現負壓驅動。

所述的單電源供電的負壓驅動電路中，所述負壓穩壓模塊包括電容、第一二極管和穩壓單元，所述電容的一端連接MOS管的柵極、還通過穩壓單元連接第一二極管的負極，第一二極管的正極連接電容的另一端和限流模塊。

所述的單電源供電的負壓驅動電路中，所述穩壓單元包括第一電阻、第二電阻和基準電壓源，基準電壓源的正極連接MOS管的柵極、還通過第二電阻連接基準電壓源的參考極和第一電阻的一端，所述第一電阻的另一端連接第一二極管的負極和基準電壓源的負極。

所述的單電源供電的負壓驅動電路中，所述限流模塊包括第三電阻和第二二極管，所述第三電阻的一端連接電容的另一端、第一二極管的正極和第二二極管的正極，所述第三電阻的另一端連接所述電流放大模塊和第二二極管的負極。

所述的單電源供電的負壓驅動電路中，所述電流放大模塊包括第一開關管和第二開關管，所述第一開關管的第1端和第二開關管的第1端均連接開關驅動電路，所述第一開關管的第一端連接供電端，第一開關管的第3端連接第二開關管的第3端、第三電阻的另一端和第二二極管的負極，第二開關管的第2端接地。

所述的單電源供電的負壓驅動電路中，所述第一開關管為NPN三極管，第二開關管為PNP三極管。

所述的單電源供電的負壓驅動電路中，所述第一開關管為N溝通MOS管，第二開關管為P溝通MOS管。

一種開關電源，包括MOS管、開關驅動電路和如上任意一項所述的負壓驅動電路，所述負壓驅動電路與供電端、開關驅動電路和MOS管的柵極，所述MOS管的源極接地，MOS管的漏極用于輸出電壓信號對后級電路供電。

相較于現有技術，本發明提供的開關電源及單電源供電的負壓驅動電路，其中，負壓驅動電路，用于在電壓反向時控制開關電源中的MOS管快速關斷，所述負壓驅動電路與供電端、外部的開關驅動電路和MOS管的柵極，所述MOS管的源極接地，MOS管的漏極用于輸出電壓信號對后級電路供電；所述負壓驅動電路包括電流放大模塊、限流模塊和負壓穩壓模塊；當開關驅動電路輸出正向的驅動信號時，所述電流放大模塊將正向驅動信號放大，經限流模塊限流后輸出給負壓穩壓模塊，由負壓穩壓模塊穩壓處理后驅動MOS管開啟，同時控制負壓穩壓模塊中的電容充電；當驅動信號反向時，所述限流模塊使MOS管快速關斷。本發明在單電源供電時，通過負壓驅動電路實現了正負電壓驅動，使得驅動電路更加穩定，抗干擾強，而且關斷時間大幅縮短，提高了電源變換器的工作效率。同時，負壓驅動的電壓值，可根據電路干擾的大小進行設置，靈活性高。

附圖說明

圖1為本發明提供的單電源供電的負壓驅動電路的模塊框圖。

圖2為本發明提供的單電源供電的負壓驅動電路的電路原理圖。

具體實施方式

本發明提供一種單電源供電的負壓驅動電路，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下參照附圖并舉實施例對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

本發明提供的負壓驅動電路，在單電源供電時實現正負電壓驅動，且負壓驅動的電壓值，可根據電路干擾的大小進行設置，在提高關斷速度的同時，避免干擾帶來的誤導通。

請參閱圖1，本發明提供的單電源供電的負壓驅動電路，用于在電壓反向時控制開關電源中的MOS管Q1快速關斷，所述負壓驅動電路與供電端、外部的開關驅動電路和MOS管Q1的柵極，所述MOS管Q1的源極接地，MOS管Q1的漏極用于輸出電壓信號對后級電路供電。MOS管Q1為N溝通MOS管Q1，當其柵極為高電平時導通、柵極為低電平時MOS管Q1截止。

其中，所述負壓驅動電路包括電流放大模塊10、限流模塊20和負壓穩壓模塊30；電流放大模塊10的第1端連接供電端DRV V+，電流放大模塊10的第2端連接開關驅動電路，接收開關驅動電路輸出的方波驅動信號，電流放大模塊10的第3端依次通過限流模塊20和負壓穩壓模塊30連接MOS管Q1的柵極。

當開關驅動電路輸出正向的驅動信號時，所述電流放大模塊10將正向驅動信號放大，經限流模塊20限流后輸出給負壓穩壓模塊30，由負壓穩壓模塊30穩壓處理后驅動MOS管Q1開啟，同時控制負壓穩壓模塊30中的電容C1充電；當驅動信號反向時，所述限流模塊20使MOS管Q1快速關斷，即加速MOS管的關斷速度，降低MOS管的損耗。

請一并參閱圖2，在本發明的負壓驅動電路中，所述負壓穩壓模塊30包括電容C1、第一二極管D1和穩壓單元301，所述電容C1的一端連接MOS管Q1的柵極、還通過穩壓單元301連接第一二極管D1的負極，第一二極管D1的正極連接電容C1的另一端和限流模塊20。所述電容C1用于在開關驅動電路輸出正向的驅動信號時，電容C1充電，加速正向驅動電流，并在驅動過程中建立電壓，所述穩壓單元301用于穩定電容C1兩端的電壓值。所述第一二極管D1用于在驅動信號反向時，防止穩壓單元301建立的反向電壓被鉗位。

具體地，所述穩壓單元301包括第一電阻R1、第二電阻R2和基準電壓源U1，基準電壓源U1的正極連接MOS管Q1的柵極、還通過第二電阻R2連接基準電壓源U1的參考極和第一電阻R1的一端，所述第一電阻R1的另一端連接第一二極管D1的負極和基準電壓源U1的負極。所述電容C1兩端的電壓由第一電阻R1、第二電阻R2和基準電壓源U1共同決定。

請繼續參閱圖2，所述限流模塊20包括第三電阻R3和第二二極管D2，所述第三電阻R3的一端連接電容C1的另一端、第一二極管D1的正極和第二二極管D2的正極，所述第三電阻R3的另一端連接所述電流放大模塊10和第二二極管D2的負極。所述第三電阻R3用于限制正向驅動電流，調節驅動速度，避免震蕩。所述第二二極管D2用于在驅動電壓反向時加快關斷速度，并在驅動電壓反向時抵消第一二極管D1的壓降。

所述電流放大模塊10包括第一開關管Q2和第二開關管Q3，所述第一開關管Q2的第1端和第二開關管Q3的第1端均連接開關驅動電路，所述第一開關管Q2的第一端連接供電端，第一開關管Q2的第3端連接第二開關管Q3的第3端、第三電阻R3的另一端和第二二極管D2的負極，第二開關管Q3的第2端接地。

第一開關管Q2和第二開關管Q3為對管，可采用三極管、MOS管Q1、IC等。當第一開關管Q2和第二開關管Q3采用三極管時，開關管的第1端為三極管的基極，開關管的第2端為三極管的集電極，開關管的第3端為三極管的發射極。

具體地，所述第一開關管Q2為NPN三極管，第二開關管Q3為PNP三極管，當驅動電壓正向時，第一開關管Q2導通、第二開關管Q3截止，驅動電壓反向時，第一開關管Q2截止、第二開關管Q3導通。

當然第一開關管Q2和第二開關管Q3采用MOS管Q1時，開關管的第1端為MOS管Q1的柵極，開關管的第2端為MOS管Q1的漏極，開關管的第3端為MOS管Q1的源極。

體地，所述第一開關管Q2為N溝通MOS管Q1，第二開關管Q3為P溝通MOS管Q1，當驅動電壓正向時，第一開關管Q2導通、第二開關管Q3截止，驅動電壓反向時，第一開關管Q2截止、第二開關管Q3導通。

為了更好的理解本發明，以下結合圖1和圖2對本發明的單電源供電的負壓驅動電路的工作原理進行詳細說明：

當開關驅動電路輸出高電平驅動電壓信號（即上文所述的方波驅動信號）時，第一開關管Q2導通、第二開關管Q3截止，高電平驅動電壓信號經第一開關管Q2（經過第一開關管Q2的基極到發射極）放大后，再經第三電阻R3限流對電容C1充電，當電容C1的電壓值達到第一二極管D1導通壓降和穩壓單元301的電壓值之和時，電容C1兩端的電壓保持穩定。此時，MOS管Q1的GS之間的電壓等于高電平驅動電壓信號的電壓值減去第三電阻R3上的電壓以及電容C1上的電壓，此時MOS管Q1導通。

當開關驅動電路輸出低電平驅動電壓信號時，第一開關管Q2截止、第二開關管Q3導通，所述電容C1開始放電：第二二極管D2導通，使第三電阻R3短路，放電電流經第二開關管Q3至MOS管Q1的源極；即電容C1的電壓反向加到MOS管的源極到柵極（MOS管的源極的電壓為高電平，MOS管柵極的電壓為低電平），從而實現MOS管的關斷，實現了MOS管的柵極的負壓驅動。

需要注意的是，因為驅動電壓是經過電容C1耦合到MOS管Q1的柵極的，因此在電容C1放電時，另一部分放電電流經第一二極管D1，流入穩壓單元301，此時第一二極管D1的導通壓降可與第二二極管D2和導通壓降抵消。即、在MOS管Q1關斷瞬間，第二開關管Q3導通，電容C1兩端的電壓不能突變。而由于電容C1上電壓不能突變的特點，負壓驅動電路不會對MOS管Q1的開關速度產生影響。

另外，由于第一二極管D1的導通壓降可與第二二極管D2和導通壓降抵消，此時負壓值就是由穩壓單元301（U1、R1、R2）決定的電壓值。在不同的應用場合，MOS管Q1在關斷期間的負壓值有不同要求，比如有的電路用負3V電壓進行關斷，有的電路用負5V進行關斷，本發明的穩壓單元可根據電路的需要進行調節（具體通過設置第一電阻和第二電阻阻值實現），具有很好的靈活性。

所述第一二級管D1還通過在反向關斷時，起到防止第一電阻R1、第二電阻R2和基準電壓源U1建立的反向電壓被基準電壓源U1內部的二極管鉗位的作用，使得驅動電路更加穩定，抗干擾能力更強。

基于上述的單電源供電的負壓驅動電路，本發明還相應提供一種開關電源，包括MOS管、開關驅動電路和負壓驅動電路，所述負壓驅動電路與供電端、開關驅動電路和MOS管的柵極，所述MOS管的源極接地，MOS管的漏極用于輸出電壓信號對后級電路供電。由于該負壓驅動電路在上文已進行了詳細描述，此處不再贅述。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

1、本發明的單電源供電的負壓驅動電路解決了單電源實現正負電壓驅動問題，減少了輔助電源路數，簡化了電路，降低了電源成本，而且還避免了干擾帶來的誤導通，提高了關斷速度，降低開關損耗的同時，提高了可靠性。

2、本發明可通過幾個常規的電子元件實現了設置反向驅動電壓，可根據實際情況選擇U1\R2\R3的參數，以得到穩定的電壓值，其靈活性好。

3、本發明采用了少數常規的電子元件，使電源具有高效率、可靠、低成本的特點，在增加很少成本的前提下，大大提升了電源的性能，增加了市場競爭力。

可以理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。