[发明专利]一种钳位驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于开关电源的低功耗的钳位驱动电路。

背景技术

众所周知，开关电源技术已经得到了广泛的应用。在开关电源中，用于驱动功率开关器件的信号高电平一般不需要过高的电压，这是因为驱动损耗与高电平电压的平方成正比，而且，过高的驱动电压会使功率开过器件的选型受到限制。为此，从安全和性能的方面考虑，需要对驱动电压进行钳位处理。

目前，常用的钳位驱动电路如图1所示，该电路由偏置电流源101、反相器102、驱动电流镜103、钳位二极管111和图腾柱输出驱动电路104组成，其中，反相器102包括第一MOS管109和第二MOS管110；驱动电流镜103包括第三MOS管107和第四MOS管108；图腾柱输出驱动电路104包括上驱动管112和下驱动管113。该电路的工作过程如下：当输入信号IN为高电平时，反相器102的输出电压VX为低电平，图腾柱输出驱动电路104的上驱动管112关断，下驱动管113开启，输出的驱动信号OUT为低电平；当输入信号IN为低电平时，图腾柱输出驱动电路104的上驱动管112开启，下驱动管113关断，驱动电流镜103的输出管108通过反相器102的第一MOS管109对图腾柱输出驱动电路104的上驱动管112的栅源极电容充电，反相器102的输出电压VX逐渐上升，驱动信号OUT随着输出电压VX而增加，驱动电流镜103的第四MOS管108的电流主要用于上驱动管112的栅源极电容充电；如果电源VCC的电压小于钳位二极管111的反向击穿电压，则反相器102的输出电压VX被充到VCC；如果电源VCC的电压大于钳位二极管111的反向击穿电压，则反相器102的输出电压VX被钳位在钳位二极管111反向击穿电压，前级驱动电流全部流过钳位二极管111。该电路存在的问题在于：当输入信号IN为低电平时，为了保证驱动信号OUT的上升速度，前级驱动电流必需足够大，这样会导致在钳位状态下，流过钳位二极管111的电流也非常大，从而造成非常大的功率损耗。

针对以上缺点，公开号为CN102185499的专利提出了这样一种解决方法，该方法是在图1所示钳位驱动电路的基础上，在驱动电流镜与钳位二极管之间加入了电流反馈环路。如果电源VCC的电压小于钳位二极管的反向击穿电压，则反馈环路不工作；如果电源VCC的电压大于钳位二极管反向击穿电压，则当钳位二极管反向击穿后，反馈环路工作，反馈环路减小了驱动电流镜提供的驱动电流，从而减小了钳位状态下的电流，降低电路功耗。

上述专利中的电路希望通过合适的电流镜比例设置，尽可能地减少钳位电流。然而，如果这个负电流负反馈环路内部参数设置不合理(包括电流镜比例)或者制造工艺的偏差很容易引起环路的震荡，从而导致钳位电压的不稳定。因此，为了保持电路稳定必需设置较大的裕量，也就是必需设置较大的钳位维持电流，否则，钳位电压会不稳定。由此可见，上述现有技术可靠性、稳定性较差，且对制造工艺的依赖程度过高。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种钳位驱动电路，以提高钳位电压的稳定性，减少对工艺的依赖程度，并降低电路功耗。

本发明所述的一种钳位驱动电路，其包括一偏置电流源、一带有第四MOS管的加速电流镜、一带有第五MOS管的反相器以及一带有上驱动管的图腾柱输出驱动器，其中，所述第四MOS管的漏极与所述第五MOS管的源极连接，该第五MOS管的漏极与所述上驱动管的栅极连接，该电路还包括：

一转换电流镜，其输入端与所述偏置电流源的输出端连接，其输出端与所述加速电流镜的输入端连接；

一用于开关所述转换电流镜的电流镜开关管，其漏极与源极与所述转换电流镜连接；

一连接在所述第四MOS管的源极与漏极之间的稳压维持电阻或恒流源；以及

一连接在所述上驱动管的栅极与地之间的钳位采样电路，其输出端与所述电流镜开关管的栅极连接。

在上述的钳位驱动电路中，所述转换电流镜包括第一MOS管和第二MOS管，其中，所述第一MOS管的漏极分别与其栅极以及所述偏置电流源的输出端连接，其源极与所述第二MOS管的源极相连后接地；所述第二MOS管的栅极与所述第一MOS管的栅极连接，其漏极与所述加速电流镜的输入端连接。

在上述的钳位驱动电路中，所述电流镜开关管的漏极与所述第一MOS管的漏极连接，其源级与所述第一MOS管的源级连接

在上述的钳位驱动电路中，所述钳位采样电路包括依次串联在所述上驱动管的栅极与地之间的第一电阻和第二电阻，所述电流镜开关管的栅极连接至所述第一电阻与第二电阻之间。