CN205232018U - 一种分立元件高频开关栅极驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种分立元件高频开关栅极驱动电路，涉及驱动电路技术领域；它包括驱动信号模块、电平转换模块、上拉驱动模块、下拉驱动模块以及开关管；驱动信号模块包括数字处理芯片或单片机，驱动信号模块产生由数字处理芯片或单片机输出的PWM控制信号；电平转换模块连接于驱动信号模块上，用于将PWM信号进行电平转换，并输出给上拉驱动模块；上拉驱动模块连接于电平转换模块上，下拉驱动模块连接于驱动信号模块上，上拉驱动模块、下拉驱动模块用于驱动信号电压和电流的放大；开关管连接于上拉驱动模块和下拉驱动模块上；本实用新型的有益效果是：在很少元件和很低成本条件下实现高频开关栅极驱动，替代栅极驱动IC，提高了产品性价比。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种驱动电路，更具体的说，本实用新型涉及一种分立元件高频开关栅极驱动电路。
背景技术
随着电子产品的小型化和智能化，数字控制电源应用越来越广泛。通常简单的数字化电源包含有DSP或单片机组成的运算和控制单元，栅极驱动芯片，开关管及电感等元件组成。数字控制单元输出5V左右低压高内阻信号，不能直接用来驱动开关管，需要栅极驱动芯片转换。栅极驱动芯片成本较高，小功率产品性价下降。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，提供一种分立元件高频开关栅极驱动电路，该电路结构简单、成本低，提高了产品的性价比。
本实用新型的技术方案是这样实现的：一种分立元件高频开关栅极驱动电路，其改进之处在于：它包括驱动信号模块、电平转换模块、上拉驱动模块、下拉驱动模块以及开关管；其中，
所述驱动信号模块包括数字处理芯片或单片机，所述驱动信号模块产生由数字处理芯片或单片机输出的PWM控制信号；
所述电平转换模块连接于驱动信号模块上，用于将PWM信号进行电平转换，并输出给上拉驱动模块；
所述上拉驱动模块连接于电平转换模块上，所述下拉驱动模块连接于所述驱动信号模块上，所述上拉驱动模块、下拉驱动模块用于驱动信号电压和电流的放大；
所述开关管连接于上拉驱动模块和所述下拉驱动模块上。
在上述的结构中，所述电平转换模块包括辅助电源VCC、第五电阻和第三场效应管，辅助电源VCC通过第五电阻连接于第三场效应管的栅极，所述数字处理芯片或单片机的PWM控制信号引脚连接于第三场效应管的源极。
进一步的，所述驱动信号模块的数字处理芯片或单片机上具有辅助电源接口，所述辅助电源VCC连接于辅助电源接口。
进一步的，所述上拉驱动模块包括第一三极管、第二电阻、第四电阻、第六电阻及驱动所述开关管的辅助电源，所述第三场效应管的源极通过第六电阻连接于第一三极管的基极，所述辅助电源一路连接于第一三极管的发射极，另一路通过第四电阻连接于第一三极管的基极，第一三极管的集电极通过第二电阻输出上拉驱动信号。
进一步的，所述驱动开关管的辅助电源的电压为12V。
进一步的，所述电平转换模块和上拉驱动模块之间设有第二二极管，且第二二极管设置在第六电阻与第三场效应管之间。
在上述的的结构中，所述下拉驱动模块包括第四场效应管、第七电阻和第八电阻，所述数字处理芯片或单片机的PWM控制信号引脚通过第八电阻连接于第四场效应管的栅极，第四场效应管的漏极通过第七电阻输出下拉驱动信号。
在上述的结构中，所述开关管为MOSFET或IGBT。
在上述的结构中，它还包括拓扑电路，所述拓扑电路包括第一二极管、第一电感以及第一电容，所述第一二极管的一端接地，第一二极管的另一端连接至开关管上；所述第一电感的一端连接于开关管上，第一电感的另一端即为电压输出端；所述第一电容的一端连接于电压输出端，第一电容的另一端接地。
在上述的结构中，它还包括反馈电路，所述反馈电路由第三电阻、第九电阻以及第三电容构成，所述第三电阻的一端连接于电压输出端，第三电阻的另一端连接在第九电阻的一端，且第三电阻与第九电阻的连接端为公共端，所述第九电阻另一端接地，所述第三电容与第九电阻并联；所述第三电阻和第九电阻的公共端即为反馈电压输出端，所述公共端电性连接至数字处理芯片或单片机的反馈信号输入端。
本实用新型的有益效果是：当数字处理芯片MCU输出的PWM信号为高时，第三场效应管栅源极电压差为零截止、第一三极管也截止，第二电阻无电压输出；同时高电平经过第八电阻使第四场效应管导通，第二场效应管栅极电压经第七电阻、第四场效应管拉低，第二场效应管截止；当数字处理芯片MCU输出的PWM信号为低时，第四场效应管截止；第三场效应管导通、第一三极管基极经第六电阻，第二二极管拉低，第一三极管发射极集电极导通，经第二电阻输出高电压，第二场效应管导通；本实用新型此种分立元件高频开关栅极驱动电路，在很少元件和很低成本条件下实现高频开关栅极驱动，替代栅极驱动IC，提高了产品性价比，产品具有良好的市场前景。
附图说明
图1为本实用新型的一种分立元件高频开关栅极驱动电路的原理方框图。
图2位本实用新型的一种分立元件高频开关栅极驱动电路的一具体实施例图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
参照图1所示，本实用新型揭示了一种分立元件高频开关栅极驱动电路，本实用新型的此种电路结构在很少元件和很低成本的条件下实现高频开关栅极驱动，替代了栅极驱动IC，提高了产品的性价比。在图1所述的实施例中，所述的分立元件高频开关栅极驱动电路包括驱动信号模块10、电平转换模块20、上拉驱动模块30、下拉驱动模块40以及开关管50，下面我们结合各模块的功能对本实施例中的分立元件高频开关栅极驱动电路进行详细的描述。其中，所述驱动信号模块10包括数字处理芯片或单片机，驱动信号模块10产生由数字处理芯片或单片机输出的PWM（PulseWidthModulation，脉冲宽度调制）控制信号；所述电平转换模块20连接于驱动信号模块10上，用于将PWM信号进行电平转换，并输出给上拉驱动模块30；所述上拉驱动模块30连接于电平转换模块20上，所述下拉驱动模块40连接于所述驱动信号模块10上，所述上拉驱动模块30、下拉驱动模块40用于驱动信号电压和电流的放大；所述开关管50连接于上拉驱动模块30和所述下拉驱动模块40上。
如图2所示，为所述分立元件高频开关栅极驱动电路的一具体实施例，在本实施例中，我们对所述的驱动信号模块10、电平转换模块20、上拉驱动模块30、下拉驱动模块40以及开关管50进行详细的说明。所述电平转换模块20包括辅助电源VCC、第五电阻R5和第三场效应管Q3，辅助电源VCC通过第五电阻R5连接于第三场效应管Q3的栅极；在本实施例中，所述驱动信号模块10包括数字处理芯片MCU，数字处理芯片MCU的PWM控制信号引脚连接于第三场效应管Q3的源极。所述驱动信号模块10的数字处理芯片MCU上具有辅助电源接口，所述辅助电源VCC连接于辅助电源接口。所述上拉驱动模块30包括第一三极管Q1、第二电阻R2、第四电阻R4、第六电阻R6及驱动所述开关管50的辅助电源，所述第三场效应管Q3的源极通过第六电阻R6连接于第一三极管Q1的基极，所述辅助电源一路连接于第一三极管Q1的发射极，另一路通过第四电阻R4连接于第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1的集电极通过第二电阻R2输出上拉驱动信号。在本实施例中，如图2所示，所述驱动开关管50的辅助电源的电压为12V。另外，所述电平转换模块20和上拉驱动模块30之间设有第二二极管D2，且第二二极管D2设置在第六电阻R6与第三场效应管Q3之间。
进一步的，所述下拉驱动模块40包括第四场效应管Q4、第七电阻R7和第八电阻R8，所述数字处理芯片MCU的PWM控制信号引脚通过第八电阻R8连接于第四场效应管Q4的栅极，第四场效应管Q4的漏极通过第七电阻R7输出下拉驱动信号。在本实施例中，所述开关管50为MOSFET或IGBT，当然，开关管50也可以为其他种类的功率开关器件。
进一步的，在本实施例中，所述分立元件高频开关栅极驱动电路还包括反馈电路，所述反馈电路由第三电阻R3、第九电阻R9以及第三电容C3构成，所述第三电阻R3的一端连接于电压输出端，第三电阻R3的另一端连接在第九电阻R9的一端，且第三电阻R3与第九电阻R9的连接端为公共端，所述第九电阻R9另一端接地，所述第三电容C3与第九电阻R9并联；所述第三电阻R3和第九电阻R9的公共端即为反馈电压输出端，所述公共端电性连接至数字处理芯片MCU的反馈信号输入端。更进一步的，所述分立元件高频开关栅极驱动电路还包括拓扑电路，所述拓扑电路包括第一二极管D1、第一电感L1以及第一电容C1，所述第一二极管D1的一端接地，第一二极管D1的另一端连接至开关管50上；所述第一电感L1的一端连接于开关管50上，第一电感L1的另一端即为电压输出端；所述第一电容C1的一端连接于电压输出端，第一电容C1的另一端接地。
结合图2所示，我们对所述实施例中的分立元件高频开关栅极驱动电路的主要工作原理进行说明，当数字处理芯片MCU输出的PWM信号为高时，第三场效应管Q3栅源极电压差为零截止、第一三极管Q1也截止，第二电阻R2无电压输出；同时高电平经过第八电阻R8使第四场效应管Q4导通，第二场效应管Q2栅极电压经第七电阻R7、第四场效应管Q4拉低，第二场效应管Q2截止。当数字处理芯片MCU输出的PWM信号为低时，第四场效应管Q4截止；第三场效应管Q3导通、第一三极管Q1基极经第六电阻R6，第二二极管D2拉低，第一三极管Q1发射极集电极导通，经第二电阻R2输出高电压，第二场效应管Q2导通。第二二极管D2起降低***待机功耗作用，无此要求时也可短路D2二极管。本实用新型的分立元件高频开关栅极驱动电路应用在如图2所示的降压电路拓扑结构时，输出电压经第三R3、第九电阻R9取样后反馈给数字处理芯片MCU，数字处理芯片MCU根据输出电压状态调整PWM占空比，基于现有成熟技术控制稳定输出，在此不再赘述。本实用新型此种分立元件高频开关栅极驱动电路，在很少元件和很低成本条件下实现高频开关栅极驱动，替代栅极驱动IC，提高了产品性价比，产品具有良好的市场前景。
以上所描述的仅为本实用新型的较佳实施例，上述具体实施例不是对本实用新型的限制。在本实用新型的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本实用新型所保护的范围。
Claims (10)
1.一种分立元件高频开关栅极驱动电路，其特征在于：它包括驱动信号模块、电平转换模块、上拉驱动模块、下拉驱动模块以及开关管；其中
所述驱动信号模块包括数字处理芯片或单片机，所述驱动信号模块产生由数字处理芯片或单片机输出的PWM控制信号；
所述电平转换模块连接于驱动信号模块上，用于将PWM信号进行电平转换，并输出给上拉驱动模块；
所述上拉驱动模块连接于电平转换模块上，所述下拉驱动模块连接于所述驱动信号模块上，所述上拉驱动模块、下拉驱动模块用于驱动信号电压和电流的放大；
所述开关管连接于上拉驱动模块和所述下拉驱动模块上。
2.根据权利要求1所述的一种分立元件高频开关栅极驱动电路，其特征在于：所述电平转换模块包括辅助电源VCC、第五电阻和第三场效应管，辅助电源VCC通过第五电阻连接于第三场效应管的栅极，所述数字处理芯片或单片机的PWM控制信号引脚连接于第三场效应管的源极。
3.根据权利要求2所述的一种分立元件高频开关栅极驱动电路，其特征在于：所述驱动信号模块的数字处理芯片或单片机上具有辅助电源接口，所述辅助电源VCC连接于辅助电源接口。
4.根据权利要求2所述的一种分立元件高频开关栅极驱动电路，其特征在于：所述上拉驱动模块包括第一三极管、第二电阻、第四电阻、第六电阻及驱动所述开关管的辅助电源，所述第三场效应管的源极通过第六电阻连接于第一三极管的基极，所述辅助电源一路连接于第一三极管的发射极，另一路通过第四电阻连接于第一三极管的基极，第一三极管的集电极通过第二电阻输出上拉驱动信号。
5.根据权利要求4所述的一种分立元件高频开关栅极驱动电路，其特征在于：所述驱动开关管的辅助电源的电压为12V。
6.根据权利要求4所述的一种分立元件高频开关栅极驱动电路，其特征在于：所述电平转换模块和上拉驱动模块之间设有第二二极管，且第二二极管设置在第六电阻与第三场效应管之间。
7.根据权利要求2所述的一种分立元件高频开关栅极驱动电路，其特征在于：所述下拉驱动模块包括第四场效应管、第七电阻和第八电阻，所述数字处理芯片或单片机的PWM控制信号引脚通过第八电阻连接于第四场效应管的栅极，第四场效应管的漏极通过第七电阻输出下拉驱动信号。
8.根据权利要求1所述的一种分立元件高频开关栅极驱动电路，其特征在于：所述开关管为MOSFET或IGBT。
9.根据权利要求1所述的一种分立元件高频开关栅极驱动电路，其特征在于：它还包括拓扑电路，所述拓扑电路包括第一二极管、第一电感以及第一电容，所述第一二极管的一端接地，第一二极管的另一端连接至开关管上；所述第一电感的一端连接于开关管上，第一电感的另一端即为电压输出端；所述第一电容的一端连接于电压输出端，第一电容的另一端接地。
10.根据权利要求1所述的一种分立元件高频开关栅极驱动电路，其特征在于：它还包括反馈电路，所述反馈电路由第三电阻、第九电阻以及第三电容构成，所述第三电阻的一端连接于电压输出端，第三电阻的另一端连接在第九电阻的一端，且第三电阻与第九电阻的连接端为公共端，所述第九电阻另一端接地，所述第三电容与第九电阻并联；所述第三电阻和第九电阻的公共端即为反馈电压输出端，所述公共端电性连接至数字处理芯片或单片机的反馈信号输入端。
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