本发明专利技术涉及一种ＢＵＣＫ调整器，特别涉及ＢＵＣＫ调整器中Ｐ沟道ＭＯＳＦＥＴ的驱动电路，包括钳位二极管、电阻和输出电容，所述钳位二极管和电阻并联在Ｐ沟道ＭＯＳＦＥＴ源极和栅极之间，阴极连接所述Ｐ沟道ＭＯＳＦＥＴ的源极，驱动信号通过所述输出电容连接到Ｐ沟道ＭＯＳＦＥＴ的栅极。本发明专利技术驱动电路使用电容和二极管隔离直流电位传递方波驱动信号实现开关管的栅极驱动和ＰＷＭ调节，驱动信号由低电平变为高电平时，这个电压变化通过电容传递到栅极，栅极电压上升，控制Ｐ沟道ＭＯＳＦＥＴ关断。由于二极管的钳位，栅极电压不能超过输入电压Ｖｉｎ。启动时使用三极管钳位栅源极电压，三极管延迟一段时间关断后再发出驱动信号，避免开关管误动作。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种BUCK调整器，特别涉及BUCK调整器中P沟 道MOSFET的驱动电路。
技术介绍
取代线性调整器的开关型调整器早在20世纪60年代就开始使 用，它将快速通断的晶体管置于输入与输出之间通过调节通断比例 来控制输出方波脉冲的宽度，使用合适的LC滤波器将方波脉冲平滑 成直流输出。这种调整器称为BUCK调整器。如图1中所示，为BUCK型调整器的原理。其中开关器件Ql作 为单刀单掷开关与直流输入电压Vin串联。Ql导通时VI点电压为 Vin。 Ql关断时，Vl点电压迅速下降，因为续流二极管D的导通Vl 点电压被钳位在0V (设二极管D的压降为0)。则VI点电压波形 为矩形波。LC滤波器接于Vl和VO电压之间，使输出VO为直流电 压。由于MOSFET ( MetalOxide Semicoductor Field Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应管)管具有更高的开关速度， 和更低的导通损耗，在大多数BUCK变换器中都使用MOSFET作为 开关器件。开关的门极驱动虽然不会成为问题，但是很麻烦。难处 在于驱动N沟道的MOSFET时，门极电压至少要比输入电压高5V， 或更有可能是高出10V(分别对1V和5V逻辑电压的MOSFET来说)， 这导致电路中需要一个辅助电源提供高于输入电压的驱动电路供 电，并且产生驱动信号的控制电路与主开关电路难以共地，影响其他辅助功能(如遥控)的实现。解决这个问题最容易的办法，毫无疑问是选用P沟道的 MOSFET，这样只要把门极电平拉低就可以开通了。但是传统电路使用下拉关断电阻实现P沟道MOSFET的栅极驱动，如图2中所 示，P沟道MOSFET的驱动电路一般使用下拉关断电阻传递驱动信 号，用稳压二极管钳位栅源极之间电压不超出安全范围(除非是输入 电压很低的变换器)，当驱动脉冲为高电平时Q2导通Q1栅源之间 电压^Vir^R1/(Rl+R2 )当这个电压大于稳压二极管Dl的稳压值时 Dl击穿，将栅源极之间电压限制在安全范围，Dl的反向工作电流 全部流经R2到地，开关管Q1导通。当驱动脉冲为低电平时Q2截止， 电流流经R1， R2给Q2的漏源极寄生电容Cj充电，直到Q1栅极电 压接近输入电压时Q1关断。在这个电路中电阻R1和R2的取值非常 困难，如果取值较小可以提高寄生电容的充电速度使Q1关断时间縮 短，有利于提高效率，但这样做会增大Q2导通期间流过R1， R2， Dl的电流，增加损耗，不利于提高效率。这样的电路无法得到与所 期望效率相对应的开关速度。而且启动时开关管Q1栅极电压因寄生 电容充电速度慢会在短时间内低于源级，造成开关管误导通。可见，这种电路带来的缺点是幵关速度慢，驱动损耗大，输出 效率低。开机时开关管源极电压快速上升，栅极电压因寄生电容充 电速度慢会在短时间内低于源级，造成开关管误导通。还有两种常用于N沟道MOSFET的驱动电路也可以用于P沟道 MOSFET的驱动。图3为使用高速光耦隔离驱动的BUCK型调整器的原理图，使 用高速光耦隔离传送驱动信号，增加不共地的辅助电源提供驱动能量。这种电路驱动MOSFET的速度可以很快。但使用器件很多成本 高，体积大。图4为使用隔离变压器的驱动电路的BUCK型调整器的原理 图，使用隔离变压器直接驱动。虽然这种电路相比而言成本低廉， 而且工作性能良好。但受到最大占空比的限制，因为变压器需要时 间复位。有时需要在变压器副边增加辅助电源和图腾柱来提高驱动 能力。
技术实现思路
为了克服了上述缺点，本专利技术选用P沟道MOS管，可以省去隔 离器件简化驱动电路，提供一种驱动结构简单、既保证栅源之间电 压不超出安全范围，又有很小的驱动损耗的BUCK调整器中P沟道 MOSFET的驱动电路。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是 一种BUCK调整 器中P沟道MOSFET的驱动电路，包括钳位二极管、电阻和输出电 容，所述钳位二极管和电阻并联在P沟道MOSFET源极和栅极之 间，阴极连接所述P沟道MOSFET的源极，驱动信号通过所述输出 电容连接到P沟道MOSFET的栅极。还包括一个钳位电路和一个启动延时电路，所述钳位电路包括 三极管、二极管和场效应管，所述三极管的集电极连接所述P沟道 MOSFET的源极，发射极通过正向连接的所述二极管连接到所述P 沟道MOSFET的栅极，所述场效应管的漏极经过一个电阻连接到所 述三极管的基极，源极接地，栅极连接到所述启动延时电路的控制 输出端。所述启动延时电路包括两个比较电路，第一比较电路的反向输入端通过电阻将基准电压分压获得翻转阈值，同相输入端连接有第 一电容，输出端连接到钳位电路中所述场效应管的栅极，第二比较 电路的反向输入端通过电阻将输入电压分压获得翻转阈值，同相输 入端连接有第二电容。本专利技术驱动电路使用电容和二极管隔离直流电位传递方波驱动 信号实现开关管的栅极驱动和PWM调节。驱动信号由高电平变为低 电平时，这个电压变化通过电容传递到栅极，栅极电压下降，控制P沟道MOSFET开通。输入电压开始通过栅极、源极之间并联的电 阻给电容充电，使P沟道MOSFET栅极电压缓慢上升。因为充电时 间常数取值远远大于开通时间，不影响P沟道MOSFET正常工作。 驱动信号由低电平变为高电平时，这个电压变化通过电容传递到栅 极，栅极电压上升，控制P沟道MOSFET关断。由于二极管的钳 位，栅极电压不能超过输入电压Vin。此外，使用三极管钳位栅、源 极电压，开机时三极管CE结导通，使栅极电压的上升速度同源极基 本一致，待栅极电压上升结束，栅极、源极电压相等时控制电路发 出信号关断三极管，延迟一段时间再发出驱动信号，避免了开机时 开关管误导通。在使用P沟道MOSFET作为开关管的BUCK调整器 中，应用此电路可以简化驱动电路，减小驱动损耗，提高开关频 率，避免开机时开关管误导通，由此可以形成提高功率密度，提高 可靠性的效果。 附图说明图1为BUCK型调整器的原理图2为传统采用P沟道MOSFET驱动电路的BUCK型调整器的 原理图；图3为使用高速光耦隔离驱动的BUCK型调整器的原理图4为使用隔离变压器的驱动电路的BUCK型调整器的原理图； 图5为使用本专利技术驱动电路的BUCK型调整器的原理图6为驱动电路工作时序；图7为栅极电压钳位电路工作时序。具体实施例方式如图1中所示，采用本专利技术驱动电路的BUCK型调整器包括P 沟道M0SFETQ1，在Q1的源极和栅极之间并联有二极管Dl和电阻 Rl，所述二极管Dl的阴极连接Ql的源极，即电源输入端Vin， PWM控制和驱动电路输出的脉宽驱动信号通过电容C1连接到Q1的 栅极。其中，所述PWM控制和驱动电路为已有技术，这里不再赘 述。本专利技术驱动电路还包括一个钳位电路和一个启动延时电路，所 述钳位电路主要包括三极管VT1、 二极管D2和场效应管Q2等，所 述三极管VT1的集电极连接电源输入端Vin，发射极依次通过电阻 R6、正向连接的二极管D2连接到所述P沟道MOSFETQl的栅极， 场效应管Q2的漏极经过电阻R4连接到所述三极管VT1的基极，源 极接地，栅极连接到所述启动延时电路的控制输出端。所述启动延时电路包括两个由运放IC1A和IC1B构成的比较电 路，IC本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种ＢＵＣＫ调整器中Ｐ沟道ＭＯＳＦＥＴ的驱动电路，其特征在于：包括钳位二极管、电阻和输出电容，所述钳位二极管和电阻并联在Ｐ沟道ＭＯＳＦＥＴ源极和栅极之间，阴极连接所述Ｐ沟道ＭＯＳＦＥＴ的源极，驱动信号通过所述输出电容连接到Ｐ沟道ＭＯＳＦＥＴ的栅极。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郑晓云，杜永生，
申请(专利权)人：北京新雷能科技股份有限公司，深圳市雷能混合集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。