[发明专利]功率三极管驱动电路和驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种功率三极管驱动电路和驱动方法。

背景技术

目前的电源转换器大致可划分为线形变换器和开关变换器两种。与线性变换器相比，开关变换器以其高效率、小体积、较轻的重量等优势目前占据绝对的主导地位。而作为开关变换器核心部分之一的开关管通常会选用功率晶体管。功率晶体管大致可分为场效应晶体管、双极型晶体管以及绝缘栅极晶体管。在小功率电源转换器领域，由于双极型晶体管良好的开关特性和低廉的价格等优势，也被广泛的使用。

如图1所示，为传统开关电源适配器解决方案的电路图。在现有传统方案中，一般采用功率MOSFET作为主边的开关控制器件。相对于功率三极管而言，功率MOSFET具有较快的开关速度和较低的导通损耗。但是，较快的开关速度会导致较大的开关噪声，同时在小功率应用领域，功率三极管相对低廉的价格亦使其极具诱惑力。与传统功率MOSFET开关的电压型驱动不同的是，功率三极管需要电流型的驱动方式以提供足够的基极电流用以放大。因此，在传统方案中，一般会对传统的推挽驱动器做相应的优化以适应功率三极管的驱动需要。

以下对功率三极管的驱动过程进行简单介绍。如图2所示，为传统的功率三极管驱动电路示意图。如图2所示，如果要使用传统的推挽驱动器用以驱动功率三极管Q1，则需增加一些外围元器件以保证功率三极管Q1正常开关动作。其中，功率三极管Q1的基极与R1相连，功率三极管Q1的集电极与HVDC(高压直流输电)相连，功率三极管Q1的发射极通过电阻接地，R1可在功率三极管开通期间提供合适的基极电流以保证功率三极管Q1工作在饱和区。同时，为了保证功率三极管Q1能够迅速关闭，二极管D1(一般采用肖特基二极管)和电容C1用于快速抽取开通期间储存在功率三极管Q1基区的少数载流子。

现有技术存在的缺点是，由于现有技术中增加了一些器件如电容C1和二极管D1等，因此不可避免的带来了成本上的增加，削弱了功率三极管的成本优势，给功率三极管在电源转换方面的应用带来了困难。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决现有技术中功率三极管驱动电路成本高的问题。

为达到上述目的，本发明一方面提出一种功率三极管驱动电路，包括：串联的恒流源驱动模块和关闭模块，功率三极管的基极连接在所述恒流源驱动模块和关闭模块之间；且在所述恒流源驱动模块中有恒流源，以在开启所述功率三极管时为所述功率三极管的基极提供恒定的基极电流，所述关闭模块接地，以在关闭所述功率三极管时将所述功率三极管的基极短路。

本发明另一方面还提出一种驱动方法，功率三极管驱动电路包括串联的恒流源驱动模块和关闭模块，所述功率三极管的基极连接在所述恒流源驱动模块和关闭模块之间，所述方法包括以下步骤：在开启所述功率三极管时，开启所述恒流源驱动模块并关闭所述关闭模块，以使所述恒流源驱动模块中的恒流源为功率三极管的基极提供恒定的基极电流；在关闭所述功率三极管时，关闭所述恒流源驱动模块并开启所述关闭模块，以通过所述关闭模块将所述功率三极管的基极短路。

通过本发明提出的新型功率三极管驱动电路，无需增加任何外围元器件就可直接驱动功率三极管，节省了成本，提高了功率三极管的应用范围。并且本发明在提升功率三极管的开关速度的同时也降低了开关损耗。另外本发明独特的恒流源驱动模块以及关闭模块可利用功率三极管的最高耐压特性以保证功率三极管在开关期间的安全。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为传统开关电源适配器解决方案的电路图；

图2为传统的功率三极管驱动电路示意图；

图3为本发明实施例一的功率三极管驱动电路的示意图；

图4为本发明实施例二的功率三极管驱动电路示意图；

图5为本发明实施例三的功率三极管驱动电路示意图；

图6为本发明实施例四的功率三极管驱动电路示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。