CN219760850U - 驱动电路和电源管理*** - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种驱动电路和控制电源管理***。驱动电路包括开关驱动模块和倍压电路。开关驱动模块连接脉冲宽度调制端、基准电压端和节点,用于根据脉冲宽度调制端的脉冲宽度调制信号和基准电压端的电压调节节点的电压。倍压电路连接开关晶体管的源极、开关晶体管的栅极和节点,用于根据电源的输出电压和节点的电压驱动开关晶体管导通。如此,本申请的驱动电路与目前的驱动电路相比简化了电路的结构、降低了成本,且易大批量生产。并且通过设置开关驱动模块来调节节点的电压,可以提高电源正端允许电压范围,从而避免了电压大于预设阈值容易造成开关晶体管开启不完全,从而容易损坏开关晶体管的问题。
Description
技术领域
本申请涉及驱动电路控制技术领域,特别是一种驱动电路和电源管理***。
背景技术
相关技术中,通过NMOS用于控制电源正端的技术方案主要有两种,一种是采用DC-DC隔离电源对NMOS进行驱动GS控制电源正端,另外一种是采用DC-DC升压电路对NMOS进行驱动GS以控制电源正端。然而,采用DC-DC隔离电源对NMOS进行驱动GS控制电源正端的技术方案中,电路复杂、成本高,不利于大批量生产,而采用DC-DC升压电路对NMOS进行驱动GS以控制电源正端的方案对电源正端的电压范围要求,电压大于预设阈值容易造成NMOS控制电压GS过高,从而容易损坏NMOS。
实用新型内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本申请需要提供一种驱动电路和电源管理***。
本申请实施方式的驱动电路,用于电源管理***,所述电源管理***包括电源与开关晶体管,所述开关晶体管设置于所述电源的正极供电路径,所述驱动电路用于控制所述开关晶体管开启和关断,所述驱动电路包括:
开关驱动模块,所述开关驱动模块连接脉冲宽度调制端、基准电压端和节点,用于根据所述脉冲宽度调制端的脉冲宽度调制信号和所述基准电压端的电压调节所述节点的电压;
倍压电路,所述倍压电路连接所述开关晶体管的源极、所述开关晶体管的栅极和所述节点,用于根据所述电源的输出电压和所述节点的电压驱动所述开关晶体管导通。
在某些实施方式中,所述开关晶体管包括放电开关晶体管和充电开关晶体管,所述驱动电路包括两个,其中一个所述驱动电路连接所述放电开关晶体管,用于控制所述放电开关晶体管的开启与关闭,另一个所述驱动电路连接所述充电开关晶体管,用于控制所述充电开关晶体管的开启与关闭。
在某些实施方式中,所述开关晶体管包括NMOS管。
在某些实施方式中,所述倍压电路用于根据所述源极的电压和所述节点的第一驱动电压,生成第二驱动电压,驱动所述开关晶体管导通,其中,第二驱动电压与所述源极的电压呈正相关,第二驱动电压大于第一驱动电压,小于或等于第一驱动电压和源极的电压之和。
在某些实施方式中,所述开关驱动模块包括:
第一开关管,所述第一开关管的第一连接端连接所述基准电压端,第二连接端连接接地端,控制端连接所述脉冲宽度调制端;
第二开关管,所述第二开关管的第一连接端连接所述基准电压端,第二连接端连接所述节点,控制端连接所述第一开关管的第一连接端;
第三开关管,所述第三开关管的第一连接端连接所述节点,第二连接端连接接地端,控制端连接所述第一开关管的第一连接端。
在某些实施方式中,所述开关驱动模块还包括:
钳位二极管,所述钳位二极管的正极连接所述节点,负极连接所述第二开关管的第一连接端。
在某些实施方式中,所述开关驱动模块还包括:
第一电阻,所述第一电阻的一端连接所述脉冲宽度调制端,另一端连接所述第一开关管的控制端;
第二电阻,所述第二电阻的一端连接所述基准电压端,另一端连接所述第一开关管的第一连接端、所述第二开关管的控制端和所述第三开关管的控制端。
在某些实施方式中,所述倍压电路包括:
第一隔离二极管,所述第一隔离二极管的正极连接所述电源的正极;
储能电容,所述储能电容的一端连接所述节点,另一端连接所述第一隔离二极管的负极;
第二隔离二极管,所述第二隔离二极管的正极连接所述第一隔离二极管的负极和所述储能电容,负极连接所述开关晶体管。
在某些实施方式中,所述驱动电路还包括:
稳压电容,所述稳压电容的一端连接所述电源的正极,另一端连接所述第二隔离二极管的负极。
在某些实施方式中,所述驱动电路还包括:
关断模块,分别连接中断控制端、所述开关晶体管的栅极和接地端,用于根据所述中断控制端提供的中断控制信号使得所述开关晶体管的栅极和所述接地端连通,以关闭所述开关晶体管。
在某些实施方式中,所述关断模块包括:
限流电阻,所述限流电阻的一端连接所述开关晶体管的栅极;
控制晶体管,所述控制晶体管的漏极连接限流电阻的另一端,源极连接接地端,栅极连接所述中断控制端。
在某些实施方式中,所述驱动电路还包括:
稳压模块,所述稳压模块一端连接所述开关晶体管的源极,另一端连接所述开关晶体管的栅极,用于限制开关晶体管的源极与栅极之间的压差;
负载电阻,所述负载电阻一端连接所述开关晶体管的栅极,另一端连接所述开关晶体管的源极。
本申请的实施方式的电源管理***,包括电源、开关晶体管和上述任一项所述的驱动电路,所述开关晶体管设置于所述电源的正极供电路径。
在某些实施方式中,所述电源管理***还包括熔断电阻,所述熔断电阻连接所述电源。
本申请实施方式的驱动电路和电源管理***中,通过将开关驱动模块与脉冲宽度调制端、基准电压端和节点进行连接,在需要调节节点的电压时,通过脉冲宽度调制端的脉冲宽度调制信号和基准电压端的电压,来调节节点的电压,并且将倍压电路与电源的正极、开关晶体管的栅极和节点进行连接,在需要导通开关晶体管时,根据电源的输出电压和节点的电压,来驱动开关晶体管导通。如此,本申请的驱动电路与目前的驱动电路相比简化了电路的结构、降低了成本,且易大批量生产。并且通过设置开关驱动模块来调节节点的电压,可以提高电源正端允许电压范围,从而避免了电压大于预设阈值容易造成开关晶体管开启不完全,从而容易损坏开关晶体管的问题。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1是本申请实施方式的电源管理***的模块示意图。
图2是本申请实施方式的电源管理***的电路连接示意图。
图3是本申请实施方式的电源管理***的另一电路连接示意图。
主要元件符号说明:
电源管理***1000;驱动电路100;开关驱动模块10;倍压电路30;关断模块50;稳压模块70;
脉冲调制控制端PWM;电源VBAT;节点N;中断控制端Pulse;接地端GND;基准电压端U;
第一开关管Q1;第二开关管Q2;第三开关管Q3;钳位二极管D1;第一电阻R1;第二电阻R2;第一电压V1;第一隔离二极管D2;储能电容C1;第二隔离二极管D3;第二电压V2;稳压电容C2;第三电压V3;限流电阻R3;控制晶体管Q4;第三电阻R4;第一稳压二极管ZD1;第二稳压二极管ZD2;第一稳压二极管ZD1;第二稳压二极管ZD2;负载电阻R5;第四电阻R6;开关晶体管Q5;放电开关晶体管Q51;充电开关晶体管Q52;
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式,所述实施方式的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接或可以相互通讯;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本申请。此外,本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
有鉴于此,请参阅图1,本申请提供了一种驱动电路100,用于电源管理***1000。电源管理***1000包括电源VBAT与开关晶体管Q5,开关晶体管Q5设置于电源VBAT的正极B供电路径,驱动电路100用于控制开关晶体管Q5开启和关闭。驱动电路100包括开关驱动模块10和倍压电路30。
其中,开关驱动模块10分别连接脉冲宽度调制端PWM、基准电压端U和节点N。开关驱动模块10用于根据脉冲宽度调制端PWM的脉冲宽度调制信号和基准电压端U的电压调节节点N的电压。倍压电路30分别连接电源VBAT的正极B、开关晶体管Q5的栅极和节点N。倍压电路30用于连接电源VBAT的正极B、开关晶体管Q5的栅极和节点N。可以理解的是,关晶体管Q5设置于电源VBAT的正极B供电路径可以指的的是开关晶体管Q5与电源VBAT的正极B串联。
本申请实施方式的驱动电路100和电源管理***1000中,通过将开关驱动模块10与脉冲宽度调制端PWM、基准电压端U和节点N进行连接,在需要调节节点N的电压时,通过脉冲宽度调制端PWM的脉冲宽度调制信号和基准电压端U的电压,来调节节点N的电压,并且将倍压电路30与电源VBAT的正极B、开关晶体管Q5的栅极和节点N进行连接,在需要导通开关晶体管Q5时,根据电源VBAT的输出电压和节点N的电压,来驱动开关晶体管Q5导通。如此,本申请的驱动电路100与目前的驱动电路100相比简化了电路的结构、降低了成本,且易大批量生产。并且通过设置开关驱动模块10来调节节点N的电压,可以提高电源VBAT正端允许电压范围,从而避免了电压大于预设阈值容易造成开关晶体管Q5开启不完全,从而容易损坏开关晶体管Q5的问题。
在某些实施方式中,以图3所示,开关晶体管Q5包括放电开关晶体管Q51和充电开关晶体管Q52。驱动电路100包括两个,其中一个驱动电路100连接放电开关晶体管Q51,用于控制放电开关晶体管Q51的开启与关闭。另一个驱动电路100连接充电开关晶体管Q52,用于控制充电开关晶体管Q52的开启与关闭。需要说明的是,图3中的BAT表示电源VBAT的输出。
如此,通过设置两个驱动电路100,其中一个驱动电路100与放电晶体管连接,另一个驱动电路100与充电开关晶体管Q52连接,使得电源管理***1000在具体充电的功能的同时还具备了放电的功能。
在某些实施方式中,开关晶体管Q5包括NMOS管。如此,开关晶体管Q5可以为NMOS管,在同电路中由于NMOS管参数规格比PMOS管便宜,所以在实际生产中可以降低生成成本。
在某些实施方式中,倍压电路30用于根据源极的电压和节点N的第一驱动电压,生成第二驱动电压,驱动开关晶体管Q5导通,其中,第二驱动电压与源极的电压呈正相关,第二驱动电压大于第一驱动电压,小于或等于第一驱动电压和源极的电压之和。
其中,第二驱动电压可以小于第一驱动电压和源极的电压之和,例如第一驱动电压为3V,源极的电压为2.5V,第二驱动电压可以为4V、4.1V、4.2V、4.3V、4.4V、4.5V、4.6V、4.7V、4.8V、4.9V和5V,在此不做限制。第二驱动电压可以等于第一驱动电压和源极的电压之和,例如第一驱动电压为3.1V,源极的电压为2.9V,第二驱动电压可以为6V,在此不做限制。
具体地,当第二开关管Q2得到高电平时导通时,第二开关管Q2的源极产生电压,以及节点N生成第一驱动电压,并通过第一驱动电压给储能电容C1充能,使得储能电容C1工作产生大于第一驱动电压的第二驱动电压,并通过第二驱动电压驱动开关晶体管Q5导通。
请参阅图2,在某些实施方式中,开关驱动模块10包括第一开关管Q1、第二开关管Q2和第三开关管Q3。第一开关管Q1的第一连接端连接基准电压端U,第二连接端连接接地端GND,控制端连接脉冲宽度调制端PWM。第二开关管Q2的第一连接端连接基准电压端U,第二连接端连接节点N,控制端连接第一开关管Q1的第一连接端。第三开关管Q3的第一连接端连接节点N,第二连接端连接接地端GND,控制端连接第一开关管Q1的第一连接端。第一开关管Q1用于在接收到脉冲宽度调制信号的时候,根据脉冲宽度调制信号分别控制第二开关管Q2和第一开关管Q1的导通或关断。可以理解的是,由于第二开关管Q2的第二连接端与节点N连接,第三开关管Q3的第一连接端也与节点N连接,所以第二开关管Q2的第二连接端与第三开关管Q3的第一连接端连接。需要说明的是,V1表示节点N的第一电压。
可选地,基准电压为提前预设好的电压,基准电压例如可以为12V、12.1V、12.2V、12.3V、12.4V、12.5V、12.6V、12.7V、12.8V、12.9V和13V,在此不做限制。
可选地,第一开关管Q1和第二开关管Q2均可以为N型开关管,第三开关管Q3可以为P型开关管。其中,第一开关管Q1的控制端和第二开关管Q2的控制端在接收到高电平时导通,反之,在接收到低电平时关断;第三开关管Q3的控制端在接收到低电平时导通,第一开关管Q1的控制端和第二开关管Q2的控制端在在接收到高电平时关断。需要说明的是,在N型三级管中,第一连接端表示的是集电极,第二连接端表示发射极,控制端表示基极;在P型三级管中,第一连接端表示的是发射极,第二连接端表示集电极,控制端表示基极。
具体地,在第一开关管Q1的控制端接收到脉冲宽度调制信号的情况下,第一开关管Q1由关断变为导通,由于第三开关管Q3的控制端与第一开关管Q1的第一连接端连接,第三开关管Q3的控制端与第一开关管Q1的第一连接端连接,此时基准电压端U与接地端GND连通形成电位,由于第二开关管Q2的控制端与基准电压端U连接,所以此时第二开关管Q2的控制端存在电位,第二开关管Q2从低电平变为高电平,第二开关管Q2由关断变为导通,第三开关管Q3的控制端从低电平变为高电平,第三开关管Q3由导通变为关断。
可以理解的是,当脉冲宽度调制端PWM停止发送脉冲宽度调制信号时,第一开关管Q1关断,此时第二开关管Q2由于第一开关管Q1关断,基准电压端U与接地端GND停止连通,第二开关管Q2的控制端从高电平变为低电平,第二开关管Q2由导通变为关断,第三开关管Q3的控制端从高电平变为低电平,第三开关管Q3由关断变为导通。
如此,通过将第一开关管Q1的控制端与脉冲宽度调制端PWM连接,第一开关管Q1的第一连接端分别与基准电压端U、第二开关管Q2的控制端和第三开关管Q3的控制端进行连接,以此控制第二开关管Q2和第三开关管Q3的导通或关断。
请参阅图2,在某些实施方式中,开关驱动模块10还包括钳位二极管D1。钳位二极管D1的正极与节点N连接,负极与第二开关管Q2的第一连接端连接。
可以理解的是,由于第二开关管Q2的第一连接端与基准电压端U连接,而钳位二极管D1的负极与第二开关管Q2的第一连接端连接,所以钳位二极管D1的负极与基准电压端U连接。
具体地,在需要调高节点N的第一电压V1时,由于钳位二极管D1的正极与节点N连接,钳位二极管D1的负极与第二开关管Q2的第一连接端连接,所以可以通过钳位二极管D1调高节点N的第一电压V1。
例如,基准电压为12V,由于钳位二极管D1的负极与基准电压连接,所以此时钳位二极管D1的负极的电压为12V,当钳位二极管D1导通,并且钳位二极管D1的正极的电压大于钳位二极管D1的负极的电压时,钳位二极管D1的两端电压会被限制在它的管压降上,而钳位二极管D1的硅管约为0.7V,即钳位二极管D1两端电压被钳位在0.7V上,而此时钳位二极管D1的负极为12V,那么钳位二极管D1的正极的电压为12.7V,又由于钳位二极管D1的正极与节点N连接,所以此时节点N的第一电压V1被钳位至12.7V。
如此,通过在开关驱动模块10中设置钳位二极管D1,并将钳位二极管D1的负极与基准电压端U连接,钳位二极管D1的正极与节点N连接,通过钳位二极管D1将节点N的第一电压V1钳位至最高。
请参阅图2,在某些实施方式中,开关驱动模块10还包括第一电阻R1和第二电阻R2。第一电阻R1的一端连接脉冲宽度调制端PWM,另一端连接第一开关管Q1的控制端。第二电阻R2的一端连接基准电压端U,另一端连接第一开关管Q1的第一连接端、第二开关管Q2的控制端和第三开关管Q3的控制端。
可选地,第一电阻R1和第二电阻R2均可以为定值电阻,在此不做限制。第一电阻R1和第二电阻R2的阻值均可以为提前预设好的,第一电阻R1和第二电阻R2的阻值例如可以为10KΩ、10.1KΩ、10.2KΩ、10.3KΩ、10.4KΩ、10.5KΩ、10.6KΩ、10.7KΩ、10.8KΩ、10.9KΩ和11KΩ,在此不做限制。
可以理解的是,由于第二电阻R2的一端与基准电压端U连接,而第二开关管Q2的第一端与基准电压端U连接,钳位二极管D1的负极与第二开关管Q2的第一连接端连接,所以第二电阻R2的一端分别与第二开关管Q2的第一端连接和钳位二极管D1的负极连接,又由于第二电阻R2的另一端与第一开关管Q1的第一连接端连接、第二开关管Q2的控制端连接和第三开关管Q3的控制端连接,所以通过第二电阻R2的限流作用,可以对第二开关管Q2、第三开关管Q3和钳位二极管D1起到保护作用,防止流过其的电流过大而损坏第二开关管Q2、第三开关管Q3和钳位二极管D1。
还可以理解的是,由于第一电阻R1的一端连接脉冲宽度调制端PWM,第一电阻R1的另一端连接第一开关管Q1的控制端,所以同样的通过第一电阻R1的限流作用,可以对第一开关管Q1起到保护作用,防止流过其的电流过大而损坏第一开关管Q1。
如此,因为第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和钳位二极管D1对电流比较敏感,当电流过大时容易将其损坏,所以在开关驱动模块10中设置第一电阻R1和第二电阻R2,通过第一电阻R1和第二电阻R2的限流作用,可以有效的防止流过第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和钳位二极管D1的电流过大,从而防止流过其的电流过大损坏第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和钳位二极管D1。
请参阅图2,在某些实施方式中,倍压电路30包括第一隔离二极管D2、储能电容C1和第二隔离二极管D3。第一隔离二极管D2的正极连接电源VBAT的正极B。储能电容C1的一端连接节点N,另一端连接第一隔离二极管D2的负极。第二隔离二极管D3的正极连接第一隔离二极管D2的负极和储能电容C1,负极连接开关晶体管Q5。
可以理解的是,由于储能电容C1的一端与节点N连接,而节点N分别与第二开关管Q2的第二连接端连接和第三开关管Q3的第一连接端连接,所以储能电容C1的一端分别与第二开关管Q2的第二连接端连接和第三开关管Q3的第一连接端连接。
需要说明是,如图2所示的V2表示储能电容C1的另一端的第二电压V2。可以理解的是,由于第一隔离二极管D2的负极与储能电容C1的另一端连接,第二隔离二极管D3的正极分别与第一隔离二极管D2的负极和储能电容C1的另一端连接,所以第二电压还可以分别表示第一隔离二极管D2的负极和第二隔离二极管D3的正极的第二电压V2。
需要说明的是,图2中所示的V3表示第二隔离二级管D2的负极与开关晶体管Q5之间的第三电压。具体地,第二隔离二极管D3的负极可以与开关晶体管Q5的栅极连接,所以V3还表示第二隔离二极管D3的负极与开关晶体管Q5的栅极的第三电压。
具体地,在需要导通开关晶体管Q5时,脉冲宽度调制端PWM向第一开关管Q1的控制端发送脉冲调制信号,第一开关管Q1由关断变为导通,此时基准电压端U与接地端GND连通形成电位,由于第二开关管Q2的控制端与基准电压端U连接,第二开关管Q2从低电平变为高电平,此时第二开关管Q2从关断变为导通,第三开关管Q3从低电平变为高电平,第三开关管Q3从导通变为关断,此时第二开关管Q2导通,使得基准电压端U与储能电容C1连通,以给储能电容C1进行充能,由于储能电容C1具备通交流隔直流的作用,此时第一隔离二极管D2和第二隔离二极管D3两端都处于有电压的状态,所以第一隔离二极管D2和第二隔离二极管D3导通,这个时候第二电压V2为电源VBAT的输出电压加上第一电压V1,第三电压V3的电压为电源VBAT的输出电压加上第一电压V1的电压再减去0.7V,此时第三电压V3的电压高于电源VBAT的输出电压,开关晶体管Q5导通。如第一电压V1的电压为12V,电源VBAT的输出电压为12V,则第二电压V2为24V,第三电压V3的电压为23.3V,可以看出第三电压V3的电压比电源VBAT的输出电压高11.3V,则此时驱动开关晶体管Q5导通。
另外,当脉冲宽度调制端PWM停止向第一开关管Q1的控制端发送脉冲调制信号时,第一开关管Q1由导通变为关断,此时第二开关管Q2由于第一开关管Q1关断,基准电压端U与接地端GND停止连通,第二开关管Q2从高电平变为低电平,此时第二开关管Q2从导通变为关断,第三开关管Q3从高电平变为低电平,第三开关管Q3从关断变为导通,又由于第三开关管Q3的第二连接端与接地端GND连接,所以当第三开关管Q3导通时,储能电容C1与接地端GND连通,由于储能电容C1与接地端GND连通,储能电容C1的电量被消耗掉,使得储能电容C1的电压逐渐变为零。
如此,通过控制第二开关管Q2和第三开关管Q3的导通或关断,来控制储能电容C1的储能和电压清零,使得通过储能电容C1来驱动开关晶体管Q5的导通。
请参阅图2,在某些实施方式中,驱动电路100还包括稳压电容C2。稳压电容C2的一端连接电源VBAT的正极B,另一端连接第二隔离二极管D3的负极。
可以理解的是,由于稳压电容C2的另一端与第二隔离二极管D3的负极连接,所以第三电压V3表示稳压电容C2的另一端与第二隔离二极管D3的负极之间的电压。
具体地,由于稳压电容C2具有稳定电压的作用,而稳压电容C2的另一端与第二隔离二极管D3的负极连接,所以稳压电容C2具有能稳定第三电压V3的电压的作用。
如此,通过将稳压电容C2的一端与电源VBAT的正极B连接,稳压电容C2的另一端与第二隔离二极管D3的负极连接,使得在开关晶体管Q5导通时,稳定第三电压V3的电压,使得开关晶体管Q5一直处于稳定的导通状态。
请参阅图2,在某些实施方式中,驱动电路100还包括关断模块50。关断模块50分别连接中断控制端Pulse、开关晶体管Q5的栅极和接地端GND。关断模块50用于根据中断控制端Pulse提供的中断控制信号使得开关晶体管Q5的栅极和所述接地端GND连通,以关闭开关晶体管Q5。
具体地,在需要关闭开关晶体管Q5时,中断控制端Pulse向关断模块50发送中断控制信号,当关断模块50接收到中断控制信号后,关断模块50根据中断控制信号,将开关晶体管Q5的栅极和接地端GND连通,从而控制开关晶体管Q5由导通变为关闭。
如此,通过中中断控制端Pulse向关断模块50发送中断控制信号,由关断模块50根据中断控制信号控制开关晶体管Q5与接地端GND的连通,使得在需要关闭开关晶体管Q5时,控制开关晶体管Q5快速关闭。
请参阅图2,在某些实施方式中,关断模块50包括限流电阻R3和控制晶体管Q4。限流电阻R3的一端连接开关晶体管Q5的栅极。控制晶体管Q4的漏极连接限流电阻R3的另一端,源极连接接地端GND,栅极连接中断控制端Pulse。控制晶体管Q4用于在接收到中断控制信号时导通,来控制开关晶体管Q5的关闭。限流电阻R3用于限制流过控制晶体管Q4的电流,防止流过控制晶体管Q4的电流过大而损坏控制晶体管Q4。
可以理解的是,由于限流电阻R3的一端与开关晶体管Q5的栅极连接,第二隔离二极管D3的负极与开关晶体管Q5的栅极连接,所以第三电压V3还表示限流电阻R3的一端与第二隔离二极管D3的负极之间的电压。
具体地,在需要关闭开关晶体管Q5时,由于控制晶体管Q4的栅极与中断控制端Pulse连接,控制晶体管Q4的源极与接地端GND连接,控制晶体管Q4的漏极与限流电阻R3的另一端连接,又由于限流电阻R3的一端与开关晶体管Q5的栅极连接,所以当控制晶体管Q4的栅极接收到中断控制端Pulse发送的中断控制信号时,控制晶体管Q4由关断变为导通,当控制晶体管Q4导通时,开关晶体管Q5与接地端GND接通,此时开关晶体管Q5的栅极由高电平变为低电平,由于开关晶体管Q5在高电平时才会导通,低电平处于关闭,所以此时开关晶体管Q5由导通变为关闭。
可选地,限流电阻R3可以为一个,也可以为多个,在此不做限制。当限流电阻R3为一个时通过串联的方式接入到关断模块50中;当限流电阻R3为多个时,多个限流电阻R3通过并联的方式接入到关断模块50中。
可选地,限流电阻R3可以为定值电阻,在此不做限制,限流电阻R3的阻值例如可以为470Ω、471Ω、472Ω、473Ω、474Ω、475Ω、476Ω、477Ω、478Ω,479Ω和480Ω,在此不做限制。
可选地,关断模块50还可以包括第三电阻R4。第三电阻R4的一端与控制晶体管Q4的栅极连接,第三电阻R4的另一端与中断控制端Pulse连接,以此,通过第三电阻R4将控制晶体管Q4的栅极和中断控制端Pulse连接,来防止由于流过控制晶体管Q4的电流过大,损坏控制晶体管Q4。
如此,通过中断控制信号控制控制晶体管Q4的导通,然后通过控制晶体管Q4导通来控制开关晶体管Q5与接地端GND连通,从而控制开关晶体管Q5的快速关闭。
请参阅图2,在某些实施方式中,驱动电路100还包括稳压模块70和负载电阻R5。稳压模块70一端连接开关晶体管Q5的源极,另一端连接开关晶体管Q5的栅极。稳压模块70用于限制开关晶体管Q5的源极与栅极之间的压差。负载电阻R5一端连接开关晶体管Q5的栅极,另一端连接开关晶体管Q5的源极。
具体地,稳压模块70包括第一稳压二极管ZD1和第二稳压二极管ZD2,第一稳压二极管ZD1的正极与开关晶体管Q5的源极连接,第一稳压二极管ZD1的负极与第二稳压二极管ZD2的负极连接,第二稳压二极管ZD2的正极分别与开关晶体管Q5的栅极和限流电阻R3的一端连接。
可以理解的是,由于第一稳压二极管ZD1的正极与开关晶体管Q5的源极连接,第一稳压二极管ZD1的负极与第二稳压二极管ZD2的负极连接,第二稳压二极管ZD2的正极分别与开关晶体管Q5的栅极,所以在开关晶体管Q5导通时,第一稳压二极管ZD1和第二稳压二极管ZD2可以限制开关晶体管Q5的源极与栅极之间的电压差。
具体地,负载电阻R5的一端与开关晶体管Q5的栅极连接,负载电阻R5的另一端分别与开关晶体管Q5的源极和电源VBAT的正极B连接,当开关晶体管Q5导通时,负载电阻R5可以用于消耗开关晶体管Q5在导通时,电路中产生的不需要的电量。
可选地,驱动电路100还可以包括第四电阻R6。稳压模块70的另一端可通过第四电阻R6与开关晶体管Q5的栅极连接,通过第四电阻R6将稳压模块70的另一端和开关晶体管Q5的栅极连接,来防止由于流过开关晶体管Q5的电流过大,损坏开关晶体管Q5。
如此,通过在驱动电路100中设置稳压模块70,来稳定开关晶体管Q5导通时的电压,并且通过设置负载电阻R5来消耗开关晶体管Q5导通期间,电路中产生的不需要的电量,防止电路发生短路。
请参阅图1,本申请还提供一种电源管理***1000。电源管理***1000包括电源VBAT、与电源VBAT的正极B串联的开关晶体管Q5和上述任一实施方式的驱动电路100。为了简洁,在此不再赘述。
如此,本申请的电源管理***1000中,通过将开关驱动模块10与脉冲宽度调制端PWM、基准电压端U和节点N进行连接,在需要调节节点N的电压时,通过脉冲宽度调制端PWM的脉冲宽度调制信号和基准电压端U的电压,来调节节点N的电压,并且将倍压电路30与电源VBAT的正极B、开关晶体管Q5的栅极和节点N进行连接,在需要导通开关晶体管Q5时,根据电源VBAT的输出电压和节点N的电压,来驱动开关晶体管Q5导通。如此,本申请的电源管理***1000由二极管和开关管、阻容、小功率晶体管等电子器件组成与目前的驱动电路100相比简化了电路的结构、降低了成本,且易大批量生产。并且通过设置开关驱动模块10来调节节点N的电压,可以提高电源VBAT正端允许电压范围,从而避免了电压大于预设阈值容易造成开关晶体管Q5开启不完全,从而容易损坏开关晶体管Q5的问题。
请参阅图3,在某些实施方式中,电源管理***1000的开关晶体管Q5包括放电开关晶体管Q51和充电开关晶体管Q52。驱动电路100包括两个,其中一个驱动电路100连接放电开关晶体管Q51,用于控制放电开关晶体管Q51的开启与关闭。另一个驱动电路100连接充电开关晶体管Q52,用于控制充电开关晶体管Q52的开启与关闭。需要说明的是,图3中的BAT表示电源VBAT的输出。
如此,通过在电源管理***1000中设置两个驱动电路100,其中一个驱动电路100与放电晶体管连接,另一个驱动电路100与充电开关晶体管Q52连接,使得电源管理***1000在具体充电的功能的同时还具备了放电的功能。
请参阅图3,在某些实施方式中,电源管理***1000还包括熔断电阻R7。熔断电阻R7与电源VBAT连接。
具体地,熔断电阻R7的一端与电源VBAT的正极B连接,熔断电阻R7的另一端与开关晶体管Q5的漏极连接。在电路中的电流过大时,熔断电阻R7可以通过熔断使得开关晶体管Q5与电源VBAT的正极B断开连接,以防止流过电路中电流过大,导致损坏电路中的电子元件。
可选地熔断电阻R7可以为一个,也可以为多个,在此不做限制。
如此,通过设置熔断电阻R7,在电源VBAT的正极B输出的电流过大时,将电源VBAT的正极B与开关晶体管Q5的漏极断开,来防止流过电路中电流过大,损坏电路中的电子元件。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施方式,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型,本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (14)
1.一种驱动电路,其特征在于,用于电源管理***,所述电源管理***包括电源与开关晶体管,所述开关晶体管设置于所述电源的正极供电路径,所述驱动电路用于控制所述开关晶体管开启和关断,所述驱动电路包括:
开关驱动模块,所述开关驱动模块连接脉冲宽度调制端、基准电压端和节点,用于根据所述脉冲宽度调制端的脉冲宽度调制信号和所述基准电压端的电压调节所述节点的电压;
倍压电路,所述倍压电路连接所述开关晶体管的源极、所述开关晶体管的栅极和所述节点,用于根据所述电源的输出电压和所述节点的电压驱动所述开关晶体管导通。
2.根据权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,所述开关晶体管包括放电开关晶体管和充电开关晶体管,所述驱动电路包括两个,其中一个所述驱动电路连接所述放电开关晶体管,用于控制所述放电开关晶体管的开启与关闭,另一个所述驱动电路连接所述充电开关晶体管,用于控制所述充电开关晶体管的开启与关闭。
3.根据权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,所述开关晶体管包括NMOS管。
4.根据权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,所述倍压电路用于根据所述源极的电压和所述节点的第一驱动电压,生成第二驱动电压,驱动所述开关晶体管导通,其中,第二驱动电压与所述源极的电压呈正相关,第二驱动电压大于第一驱动电压,小于或等于第一驱动电压和源极的电压之和。
5.根据权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,所述开关驱动模块包括:
第一开关管,所述第一开关管的第一连接端连接所述基准电压端,第二连接端连接接地端,控制端连接所述脉冲宽度调制端;
第二开关管,所述第二开关管的第一连接端连接所述基准电压端,第二连接端连接所述节点,控制端连接所述第一开关管的第一连接端;
第三开关管,所述第三开关管的第一连接端连接所述节点,第二连接端连接接地端,控制端连接所述第一开关管的第一连接端。
6.根据权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,所述开关驱动模块还包括:
钳位二极管,所述钳位二极管的正极连接所述节点,负极连接所述基准电压端。
7.根据权利要求5所述的驱动电路,其特征在于,所述开关驱动模块还包括:
第一电阻,所述第一电阻的一端连接所述脉冲宽度调制端,另一端连接所述第一开关管的控制端;
第二电阻,所述第二电阻的一端连接所述基准电压端,另一端连接所述第一开关管的第一连接端、所述第二开关管的控制端和所述第三开关管的控制端。
8.根据权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,所述倍压电路包括:
第一隔离二极管,所述第一隔离二极管的正极连接所述电源的正极;
储能电容,所述储能电容的一端连接所述节点,另一端连接所述第一隔离二极管的负极;
第二隔离二极管,所述第二隔离二极管的正极连接所述第一隔离二极管的负极和所述储能电容,负极连接所述开关晶体管。
9.根据权利要求8所述的驱动电路,其特征在于,所述驱动电路还包括:
稳压电容,所述稳压电容的一端连接所述电源的正极,另一端连接所述第二隔离二极管的负极。
10.根据权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,所述驱动电路还包括:
关断模块,分别连接中断控制端、所述开关晶体管的栅极和接地端,用于根据所述中断控制端提供的中断控制信号使得所述开关晶体管的栅极和所述接地端连通,以关闭所述开关晶体管。
11.根据权利要求10所述的驱动电路,其特征在于,所述关断模块包括:
限流电阻,所述限流电阻的一端连接所述开关晶体管的栅极;
控制晶体管,所述控制晶体管的漏极连接限流电阻的另一端,源极连接接地端,栅极连接所述中断控制端。
12.根据权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,所述驱动电路还包括:
稳压模块,所述稳压模块一端连接所述开关晶体管的源极,另一端连接所述开关晶体管的栅极,用于限制开关晶体管的源极与栅极之间的压差;
负载电阻,所述负载电阻一端连接所述开关晶体管的栅极,另一端连接所述开关晶体管的源极。
13.一种电源管理***,其特征在于,包括电源、开关晶体管和权利要求1-12任一项所述的驱动电路,所述开关晶体管设置于所述电源的正极供电路径。
14.根据权利要求13所述的电源管理***,其特征在于,所述电源管理***还包括熔断电阻,所述熔断电阻连接所述电源。
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