[发明专利]低功耗PWM输出驱动钳位电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于AC-DC变换器控制芯片的PWM输出驱动钳位电路，特别是涉及一种低功耗PWM输出驱动钳位电路。

背景技术

AC-DC变换器已广泛应用于几乎所有电子设备中。图2示出一种典型的反激式AC-DC变换电路，它主要包含一个开关变压器30、整流管40、滤波电容50、输出电压采样电路60、控制芯片10、功率开关管20，所述的开关变压器30用于隔离输入和输出，控制芯片10根据负载(即输出端电压Vo)的变化用软件运算出一个其占空比随之变化的PWM(脉冲宽度调制)信号，并通过一个PWM输出驱动电路驱动后从OUT端输出，从而通过调节开关管20的导通时间来控制输入电压V_in每个周期从变压器原边传到副边的能量，最终使输出电压V_O跟随设置值而保持不变。通常，功率开关管20充分导通的电压约6-10V，因此控制芯片10的驱动输出电压VCC只要12V左右就完全足够了，输出驱动电压VCC过高不但会危及功率开关管20的安全，而且很大一部分能量会浪费在给功率开关管20的栅源极间电容的充电上，特别是当开关频率很高时，过高的驱动输出电压VCC带来的功率损耗将变得非常可观。因此几乎所有的控制芯片都会对驱动输出进行钳位，在保证功率开关管充分导通的同时节省开关损耗并确保开关管的安全。

目前最常用的PWM输出驱动电路如图3所示，它由驱动电流镜100、反相器200、图腾柱式驱动输出电路300和钳位稳压管211构成。该电路的工作过程是：当PWM信号为高电平时，反相器200的输出电压VH为低电平，则驱动输出电路300中的上驱动管207关断，而驱动输出电路300中的下驱动管209处于导通状态，这时，PWM输出驱动电压VG为低电平；当PWM信号为低电平时，反相器200的上管204导通，其下管205截止，同时，驱动输出电路300中的下驱动管209截止，这时，驱动电流镜100所产生的电流I1(I1＝N＊I0)通过上管204给驱动输出电路300中上驱动管207的栅源极充电，当充电电压VH达到上驱动管207栅源极的导通电压时，上驱动管207导通，并且随着电压VH的升高，输出电压VG也随之升高，如果在该电压上升期间VCC没有超过额定值，则电压VH被充至VCC，这时稳压管211没有被击穿，则驱动电流I1全部用来给上驱动管207的栅源极充电，从而保证了输出电压VG的上升速度；如果在此电压上升期间VCC超过额定值，则稳压管211被击穿，这时，驱动电流I1全部通过稳压管212流向地，此时，I1＝Iz，则结点212上的电压VH被钳位在稳压管212的反向击穿电压上，从而使输出端电压VG得到钳位。该电路存在的问题是：在PWM信号为低电平时，为了保证驱动输出电压VG的上升速度，就必须使结点212的电压VH上升速度足够快，这就要求前级驱动电流I1必须足够大，使得在钳位状态时流过稳压管的电流Iz也相当大，从而造成很高的功耗。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术中存在的缺点，提供一种结构简单、容易实现的低功耗PWM输出驱动钳位电路，使该电路的功耗得到有效地降低。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

它具有一个镜像比为1∶N的驱动电流镜，在该驱动电流镜的镜像电流输出端串接一个反相器，该反相器的输入端与PWM信号端相接，该反相器的输出端接有一个图腾柱式输出驱动器，该图腾柱式输出驱动器的上驱动管的输入端与反相器的输出端相接，并且在所述上驱动管的输入端还接有一个钳位稳压管，所述腾柱式输出驱动器的下驱动管的输入端与PWM信号端相接，其改进之处是：在所述的驱动电流镜与钳位稳压管之间接有一个电流反馈环路，该电流反馈环路由镜像比为1∶K的第一反馈电流镜和镜像比为1∶1的第二反馈电流镜连接构成，所述第一反馈电流镜中的镜像管串联在钳位稳压管的支路中，所述第一反馈电流镜中的源流管与所述第二反馈电流镜中的源流管串联，所述第二反馈电流镜中的镜像电流输出端并接在所述驱动电流镜1的控制端上。

通过上述技术方案可以看出，本发明在现有PWM输出驱动钳位电路中设置一个电流反馈环路，从而在不影响正常驱动能力的前提下极大地降低了钳位电流，节省了电路的功耗，同时，本发明电路还具有结构简单，便于集成，容易实现和成本低的特点。

附图说明

图1、本发明的电路原理图。

图2、反激式AC-DC变换器电路原理图。

图3、现有PWM输出钳位电路原理图。

具体实施方式

下面结构附图详细说明本发明的电路结构和工作原理。