[实用新型]一种复合功率开关及开关电源

说明书

本实用新型公开了一种复合功率开关及开关电源。所述复合功率开关通过使用小功耗的上拉晶体管来驱动大功耗的主功率器件，以驱动复合功率开关的导通，可以降低驱动损耗。通过增加小功耗的下拉晶体管，可以在需要关断复合功率开关的时候，快速下拉主功率器件的控制端电压，加快主功率器件的关断速度，降低开关损耗。本实施例所述的复合功率开关可以兼顾实现低驱动损耗和低成本的目的。

技术领域

本实用新型涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种可以实现低驱动损耗和低成本的复合功率开关及开关电源。

背景技术

开关电源又称交换式电源、开关变换器，是一种高频化电能转换装置，是电源供应器的一种。开关电源的输入一般为交流电源(例如市电)或是直流电源，其输出一般为需要直流电源的设备，例如手机，笔记本电脑等，开关电源即用于实现进行两者之间电压及电流的转换。开关电源利用半导体功率开关器件在全开模式(饱和区)及全闭模式(截止区)之间切换，这两个模式都有低耗散的特点；模式切换之间的转换会有较高的耗散，但时间很短，因此比较节省能源，生成废热较少。理想上，开关电源本身是不会消耗电能的。但实际上，在电流较大的情况下，功率开关器件的导通阻抗引起的损耗不可忽略。尤其在小型化便携电源中，功率开关器件的导通电阻的选用成为电源设计中的重点。

常用的功率开关器件有双极型NPN晶体管以及N型金属-氧化物-半导体晶体管(NMOS 管)。双极型NPN晶体管具有价格低和导通阻抗小的特点，被广泛应用于小功率开关电源中。但是双极型NPN晶体管是电流驱动型开关器件，需要在其基极输入较大电流才能使其导通，增加了驱动功耗和驱动难度，该缺点在中大功率开关电源应用中尤为明显。NMOS管是一种电压驱动型开关器件，只需在其栅极施加一个高于其开启阈值的电压，就可以使其导通，驱动方便。通过增大NMOS管的大小可以线性降低导通电阻，故NMOS管在中大功率开关电源应用中被广泛应用。但NMOS管的制造工艺较复杂，如果要得到相接近的导通效果，NMOS管的成本要比双极型NPN的成本高，且随着导通电阻的进一步减小，两者之间的成本差异会越来越大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对现有技术中存在的技术问题，提供一种复合功率开关及开关电源，可以实现低驱动损耗和低成本的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种复合功率开关，具有第一端口、第二端口、第三端口、第四端口以及第五端口；所述复合功率开关包括：上拉晶体管，其第一端连接所述第一端口，其第二端连接一内部节点，其控制端连接所述第三端口，所述上拉晶体管被配置为响应第一驱动信号而导通，以在所述内部节点生成一导通驱动信号；下拉晶体管，其第一端连接所述内部节点，其第二端连接所述第五端口，其控制端连接所述第四端口，所述下拉晶体管被配置为响应第二驱动信号而导通，以拉低所述内部节点的电压；主功率器件，其第一端连接所述第一端口，其第二端连接所述第二端口，其控制端连接所述内部节点，所述主功率器件被配置为响应所述导通驱动信号而导通，或在所述内部节点的电压被拉低后关断；其中，同一时间，所述上拉晶体管与所述下拉晶体管仅其中之一处于导通状态，所述上拉晶体管以及所述下拉晶体管的驱动功耗均小于所述主功率器件的驱动功耗。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种开关电源，包括接收输入电压的电磁感应元件，以及连接所述电磁感应元件的开关；所述开关采用本实用新型所述的复合功率开关；所述复合功率开关的第一端口连接所述电磁感应元件，所述复合功率开关的第二端口接地或通过一电流检测电阻接地，所述复合功率开关的第五端口接地或连接至所述第二端口，所述复合功率开关的第三端口接收一第一驱动信号，所述复合功率开关的第四端口接收一第二驱动信号；其中，所述复合功率开关的主功率器件导通时，所述电磁感应元件的感应电流上升。

本实用新型的优点在于：本实用新型提供了一种复合功率开关，通过使用小功耗的 NMOS管来驱动大功耗的NPN型三极管，以驱动复合功率开关的导通，可以降低驱动损耗；通过增加小功耗的NMOS管，可以在需要关断复合功率开关的时候，快速下拉NPN型三极管的基极电压，加快NPN型三极管的关断速度，降低开关损耗。采用本实用新型复合功率开关的开关电源，可以兼顾实现低驱动损耗和低成本的目的。