[发明专利]驱动电路

说明书

本案为一种驱动电路，用以驱动功率开关，驱动电路包含电感和至少一驱动开关，驱动电路与功率开关等效成等效电路，等效电路包含：第一等效电容，至少反映功率开关的输入电容；等效电感，包含驱动电路的电感，且与第一等效电容串联连接；第二等效电容，反映驱动电路的至少一驱动开关的寄生参数，且与第一等效电容及等效电感串联连接；在第一等效电容充电过程中，从电感的电流为零至输入电容的电压值为设定电压值时，第一等效电容上的电荷变化量大于或等于从电感的电流为零至输入电容的电压值达到最终稳态值时第二等效电容上的电荷变化量。本发明驱动电路中无需提供恒流源，电感感量减少，电感体积减少，且电阻的损耗较小，系统成本降低。

技术领域

本案关于一种驱动电路，特别涉及一种用于驱动功率开关的驱动电路。

背景技术

近年来，由于轻巧型电子设备越来越流行，为了减小电子设备中的开关电源的体积及重量，开关电源的工作频率越来越高，以此来减小开关电源中的无源元件(如电感、电容等)的体积。然而，在开关电源的工作频率越来越高的情况下，开关电源内的开关的驱动损耗也会越来越高，如图1所示。此外，由于能源节约运动在世界上广泛推行，在要求开关电源体积减小的同时，电子设备中的电源变换器的效率也不能降低，甚至需要更高。因此，有效减少开关的驱动损耗变得尤为重要。

图2为传统的开关的驱动电路。如图2所示，此驱动电路主要由驱动开关S11、S12以及电阻R所构成，而电容Ciss为功率开关(未图示)的输入电容。驱动开关S11用于使功率开关的输入电容充电，驱动开关S12用于使功率开关的输入电容放电，电阻R为充放电回路上的寄生电阻。

以目前常用的金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor，以下简称MOSFET)为例，如图3所示，输入电容Ciss定义为：若MOSFET的栅极(G)和源极(S)间电压变化为Vgs，而对应的漏极(D)与栅极间电压变化为Vgd时，则输入电容Ciss＝Cgs+Cgd*(Vgd/Vgs)，即MOSFET被驱动时所有流入或流出栅极的电荷对应到栅极-源极间电压变化Vgs时的电容量，其中Cgs为栅极(G)和源极(S)间的电容效应，Cgd为栅极(G)和漏极(D)间的电容效应。通常MOSFET的规格书中都会给出输入电容Ciss的量值曲线。

传统的驱动电路具体的工作时序为：当功率开关的输入电容Ciss需要充电时，驱动开关S11导通，驱动开关S12截止，输入源则通过驱动开关S11和电阻R而使输入电容Ciss充电至电压值Vcc，且驱动开关S11、S12的状态一直保持到输入电容Ciss的充电过程结束。于此充电过程中，电阻R消耗了0.5*Ciss*Vcc²的能量。当功率开关的输入电容Ciss需要放电时，驱动开关S11截止，驱动开关S12导通，输入电容Ciss则通过驱动开关S12和电阻R放电至零，且驱动开关S11、S12的状态一直保持至输入电容Ciss的放电过程结束。于此放电过程中，电阻R又消耗了0.5*Ciss*Vcc²的能量。因此，每次驱动电路的电阻R在充放电过程中的能量总损耗为Ciss*Vcc²。