一种Buck变换器自举驱动电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种Buck变换器自举驱动电路，包括主电路、辅助电源、控制电路、驱动芯片、自举电路、以及自举充电控制电路；所述控制电路为驱动芯片提供信号方波，所述驱动芯片根据信号方波输出相应的驱动信号给主电路和自举充电控制电路；所述自举电路与驱动芯片相连接并为驱动输出提供相应的电平转换，所述自举充电控制电路为自举电路提供充电回路。本实用新型专利技术的自举充电控制电路可以在电路启动过程中为自举电路中的自举电容提供充电回路，实现自举电路的自启动功能，且自启动功能不受负载条件的影响，同时自举充电控制电路仅在系统启动的时候才投入工作，避免了自启动电路的无条件工作，降低了系统的损耗，提升了系统的效率。

A Bootstrap Drive Circuit for Buck Converter

The utility model discloses a bootstrap driving circuit of a Buck converter, which comprises a main circuit, an auxiliary power supply, a control circuit, a driving chip, a bootstrap circuit and a bootstrap charging control circuit. The control circuit provides a signal square wave for the driving chip, and the driving chip outputs corresponding driving signals to the main circuit and the bootstrap charging control circuit according to the signal square wave. The circuit is connected with the driving chip and provides a corresponding level conversion for the driving output. The bootstrap charging control circuit provides a charging circuit for the bootstrap circuit. The bootstrap charging control circuit of the utility model can provide a charging circuit for the bootstrap capacitor in the bootstrap circuit during the start-up process of the circuit, realize the self-starting function of the bootstrap circuit, and the self-starting function is not affected by the load conditions. At the same time, the bootstrap charging control circuit only works when the system starts, avoiding the unconditional work of the self-starting circuit and reducing the system. The loss increases the efficiency of the system.

【技术实现步骤摘要】
一种Buck变换器自举驱动电路
本技术属于Buck拓扑的开关电源领域，特别地涉及一种Buck变换器自举驱动电路。
技术介绍
Buck电路作为电力电子中最基本的直流-直流变换器之一，其现阶段的发展已经非常成熟。由于其拓扑简单、元件数量少且参数易于设计等优点，被广泛应用于各类现代工业产品中，比如军工设备、航天领域、医疗设备、电力设备、通信设备、LED驱动、仪器仪表、工控设备以及一些中大功率的消费级电子产品或家用电器等众多领域。然而伴随Buck电路而来的缺点则是其电路拓扑中的开关管源极不接地，这不便于其驱动电路的设计，因为随着开关管开关状态的变化，其源极电位也随之不断跳变。现阶段Buck电路常用的驱动电路为自举驱动电路，并且已有多种发展成熟的自举驱动芯片供设计人员选择，然而为了使驱动电路可以自启动，这些自举驱动电路除了接辅助电源外，自举电容往往还需要从主电源取电，并且启动过程结束后，这一部分用于自启动的辅助回路往往还在工作中，这增加了系统的功率损耗，降低了系统的效率。并且在一些低压或者特殊负载等极端应用场合上，自举驱动电路往往不能完成自启动，导致电路无法正常工作。因此需要一种功耗低、能有效自启动的驱动电路来解决上述问题。
技术实现思路
本技术的主要目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种Buck变换器自举驱自举动电路，该电路是一种功耗低、能有效自启动的驱动电路。为实现以上目的，本技术采取如下技术方案：一种Buck变换器自举驱动电路，包括主电路和驱动电路,所述驱动电路包括辅助电源、控制电路、驱动芯片、自举电路、以及自举充电控制电路；所述控制电路连接驱动芯片和辅助电源；所述驱动芯片连接辅助电源、主电路、自举电路、以及自举充电控制电路；所述自举电路还与主电路和自举充电控制电路连接；所述控制电路为驱动芯片提供控制信号VG1和控制信号VG2的信号方波，所述驱动芯片根据信号方波输出相应的驱动信号给主电路和自举充电控制电路；所述自举电路与驱动芯片相连接并为驱动输出提供相应的电平转换，所述自举充电控制电路为自举电路提供充电回路。作为优选的技术方案，所述主电路包括第一Mos管M1、输入电源Vin、第一二极管D1、LC低通滤波器、以及负载RL，所述LC低通滤波器包括第一电容C1和第一电感L，所述第一Mos管M1的漏极连接输入电源Vin的正极，所述第一Mos管M1的源极、第一电感L的一端和第一二极管D1的阴极这三端相连接于节点Vs，所述第一电感L的另一端分别连接第一电容C1的一端和负载RL的一端，所述第一二极管D1的阳极分别连接输入电源Vin的负极、第一电容C1的另一端和负载RL的另一端；所述负载RL两端的电压为Vo，所述第一Mos管M1的门极连接驱动电路的电压输出端Vdrive。作为优选的技术方案，所述自举充电控制电路包括第二Mos管M2、第二二极管D2、第一电阻R1和第二电阻R2；所述第二二极管D2的阳极分别连接主电路的节点Vs和驱动芯片的VS脚，所述第二二极管D2的阴极连接第一电阻R1的一端连接，所述第一电阻R1的另一端连接第二Mos管M2的漏极，所述第二Mos管M2的源极与地相连接，第二Mos管M2的门极连接第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端连接驱动芯片的LO脚。作为优选的技术方案，所述驱动电路具体包括第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5、第三二极管D3、第四二极管D4、第五稳压二极管D5、第三电阻R3、第四电阻R4、驱动芯片T1、辅助电源、以及自举充电控制电路；所述驱动芯片T1的引脚包括VCC脚、VB脚、VS脚、HO脚、LO脚、IN脚、SD脚、以及COM脚；所述辅助电源的输出端分别连接第三电容C3的一端、第三二极管D3的阳极、驱动芯片T1的VCC脚，第三电容C3的另一端接地，所述第三二极管D3的阴极分别连接驱动芯片T1的VB脚、第二电容C2的一端和第五稳压二极管D5的一端，所述第二电容C2的另一端和第五稳压二极管D5的另一端均分别连接驱动芯片T1的VS脚和主电路的节点Vs；所述驱动芯片T1的HO脚分别连接第三电阻R3的一端和第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端连接第四二极管D4的阴极，所述第三电阻R3的另一端连接第四二极管D4的阳极，最后形成第一Mos管M1的驱动输出Vdrive，所述驱动芯片T1的LO脚连接自举充电控制电路的输入端，所述驱动芯片T1的IN脚和SD脚分别接控制驱动输出HO脚的控制信号VG1和LO脚的控制信号VG2，COM脚接地；所述第四电容C4的一端连接驱动芯片T1的IN脚，另一端连接数字地；所述第五电容C5的一端连接驱动芯片T1的SD脚，另一端连接数字地。作为优选的技术方案，所述驱动芯片T1采用通用的双输入的半桥驱动芯片。作为优选的技术方案，所述辅助电源为12V。作为优选的技术方案，所述自举充电控制电路，在系统电路启动过程中为自举电路中的自举第二电容C2提供充电回路，实现自举电路的自启动功能；自举充电控制电路在系统电路启动的时候控制第二Mos管M2导通，此时节点Vs通过第二二极管D2和第一电阻R1拉低电位，故辅助电源通过自举电路对自举第二电容C2迅速充电，从而为驱动主电路的第一Mos管M1提供充足的能量，完成Buck电路的自启动；所述第二Mos管M2在第一Mos管M1关断的时候才允许导通，且二者之间设置死区时间。作为优选的技术方案，所述自举充电控制电路在完成启动功能后停止工作；在检测到输出的负载电压Vo低于阈值Vth时，将自举充电控制电路投入工作，完成系统电路的启动，从而主电路的输出逐渐建立起所需的电压；在检测到输出的负载电压Vo大于阈值Vth时，即系统电路已经进入正常工作状态，则让自举充电控制电路停止工作，即关断第二Mos管M2。作为优选的技术方案，设置自举充电控制电路投入工作与否的阈值电压Vth＝0.5Vo。本技术相对于现有技术具有如下的优点和效果：(1)本技术的驱动电路能有效地完成自启动功能，且仅在启动的时候才投入工作，电源系统正常工作的时候能将自举充电控制电路停止工作，避免了自举充电控制电路的无条件工作，降低了系统的损耗，提升了系统的效率。(2)本技术的自举充电控制电路的功能不受到负载条件的影响，对于任意负载，无论是轻载、重载还是电池负载等，都能有效地完成自启动功能。附图说明图1为本技术Buck变换器自举驱动电路的原理示意图；图2(a)-图2(b)为本技术的一个具体实施例；其中图2(a)为Buck变换器的主电路，图2(b)为改进的Buck变换器驱动电路；图3为本实施例的Buck变换器自举驱动电路的输出电压Vo的波形图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细描述。实施例如图1所示，一种Buck变换器自举驱动电路，包括主电路和驱动电路，所述驱动电路包括辅助电源、控制电路、驱动芯片、自举电路、以及自举充电控制电路；所述控制电路连接驱动芯片和辅助电源；所述驱动芯片连接辅助电源、主电路、自举电路、以及自举充电控制电路；所述自举电路还与主电路和自举充电控制电路连接；所述控制电路为驱动芯片提供控制信号VG1和控制信号VG2的信号方波，所述驱动芯片根据信号方波输出相应的驱动信号给主电路和自举充电控制电路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Buck变换器自举驱动电路，其特征在于，包括主电路和驱动电路,所述驱动电路包括辅助电源、控制电路、驱动芯片、自举电路、以及自举充电控制电路；所述控制电路连接驱动芯片和辅助电源；所述驱动芯片连接辅助电源、主电路、自举电路、以及自举充电控制电路；所述自举电路还与主电路和自举充电控制电路连接；所述控制电路为驱动芯片提供控制信号VG1和控制信号VG2的信号方波，所述驱动芯片根据信号方波输出相应的驱动信号给主电路和自举充电控制电路；所述自举电路与驱动芯片相连接并为驱动输出提供相应的电平转换，所述自举充电控制电路为自举电路提供充电回路。

【技术特征摘要】
1.一种Buck变换器自举驱动电路，其特征在于，包括主电路和驱动电路,所述驱动电路包括辅助电源、控制电路、驱动芯片、自举电路、以及自举充电控制电路；所述控制电路连接驱动芯片和辅助电源；所述驱动芯片连接辅助电源、主电路、自举电路、以及自举充电控制电路；所述自举电路还与主电路和自举充电控制电路连接；所述控制电路为驱动芯片提供控制信号VG1和控制信号VG2的信号方波，所述驱动芯片根据信号方波输出相应的驱动信号给主电路和自举充电控制电路；所述自举电路与驱动芯片相连接并为驱动输出提供相应的电平转换，所述自举充电控制电路为自举电路提供充电回路。2.根据权利要求1所述的Buck变换器自举驱动电路，其特征在于，所述主电路包括第一Mos管(M1)、输入电源(Vin)、第一二极管(D1)、LC低通滤波器、以及负载(RL)，所述LC低通滤波器包括第一电容(C1)和第一电感(L)，所述第一Mos管(M1)的漏极连接输入电源(Vin)的正极，所述第一Mos管(M1)的源极、第一电感(L)的一端和第一二极管(D1)的阴极这三端相连接于节点(Vs)，所述第一电感(L)的另一端分别连接第一电容(C1)的一端和负载(RL)的一端，所述第一二极管(D1)的阳极分别连接输入电源(Vin)的负极、第一电容(C1)的另一端和负载(RL)的另一端；所述负载(RL)两端的电压为Vo，所述第一Mos管(M1)的门极连接驱动电路的电压输出端Vdrive。3.根据权利要求1所述的Buck变换器自举驱动电路，其特征在于，所述自举充电控制电路包括第二Mos管(M2)、第二二极管(D2)、第一电阻(R1)和第二电阻(R2)；所述第二二极管(D2)的阳极分别连接主电路的节点(Vs)和驱动芯片的VS脚，所述第二二极管(D2)的阴极连接第一电阻(R1)的一端连接，所述第一电阻(R1)的另一端连接第二Mos管(M2)的漏极，所述第二Mos管(M2)的源极与地相连接，第二Mos管(M2)的门极连接第二电阻(R2)的一端，所述第二电阻(R2)的另一端连接驱动芯片的LO脚。4.根据权利要求1所述的Buck变换器自举驱动电路，其特征在于，所述驱动电路具体包括第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(C4)、第五电容(C5)、第三二极管(D3)、第四二极管(D4)、第五稳压二极管(D5)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、驱动芯片(T1)、辅助电源、以及自举充电控制电路；所述驱动芯片(T1)的引脚包括VCC脚、VB脚、VS脚、HO脚、LO脚、IN脚、SD脚、以及COM脚；所述辅助电源的输出端分...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖文勋，沈锐耿，胡建雨，张波，黄子田，
申请(专利权)人：华南理工大学，东莞市石龙富华电子有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44