[发明专利]一种无负向电流的BUCK变换器自举驱动电路

说明书

本发明涉及一种无负向电流的BUCK变换器自举驱动电路，至少包括第一开关管、第二开关管以及分别驱动所述第一开关管、第二开关管、BUCK变换器中的主开关管的驱动组件，所述第一开关管与所述第二开关管彼此串联，并且所述驱动组件配置为基于第一驱动信号驱动所述主开关管和第二开关管，并基于第二驱动信号驱动所述第一开关管，所述第一驱动信号与所述第二驱动信号彼此互补以避免所述第一开关管与所述第二开关管同时导通或者减少所述第一开关管与所述第二开关管同时导通的时间。

技术领域

本发明涉及于Buck拓扑的开关电源技术领域，尤其涉及一种无负向电流的BUCK变换器自举驱动电路。

背景技术

BUCK电路作为电力电子中最基本的直流-直流变换器之一，其现阶段的发展已经非常成熟。由于其拓扑简单、元件数量少且参数易于设计等优点，被广泛应用于各类现代工业产品中，比如军工设备、航天领域、医疗设备、电力设备、通信设备、LED驱动、仪器仪表、工控设备以及一些中大功率的消费级电子产品或家用电器等众多领域。

如图3所示，BUCK变换器(即BUCK电路)一般包括MOS型的主开关管Q₁、续流二极管D₁、储能电感L、输出滤波电容C₂以及输入滤波电容C₁。输入滤波电容C₁一侧连接有输入电源。输出滤波电容C₂一侧连接有负载。BUCK变换器的工作原理如下：

主开关管Q₁的导通与关断受控制电路输出的驱动脉冲控制；当控制电路脉冲输出高电平时，主开关管Q₁导通，并且续流二极管D₁的阳极电压为零，阴极电压为输入电源的电压，因此续流二极管D₁反向截止；输入电源的电流流过储能电感L并向负载供电，此时储能电感L的电流逐渐上升；在储能电感L的两端中产生左端为正、右端为负的自感电势阻碍电流上升，储能电感L将电能转换为磁能存储起来。经过导通时间后，控制电路脉冲为低电平，主开关管Q₁关断，但是储能电感L中的电流不能突变，此时储能电感L两端产生右端为正、左端为负的自感电势阻碍电流下降，从而使得续流二极管D₁正向偏置导通，因此储能电感L中的电流流向续流二极管D₁构成回路。此时，回路中的电流值逐渐下降，储能电感L中存储的磁能转换为电能，并释放出来为负载供电。经过关断时间后，控制电路脉冲输出高电平，使得主开关管Q₁导通，并重复上述过程。BUCK变换器中的滤波电容的作用是降低输出电压的波动。续流二极管D₁是必不可少少的元件，若无此二极管，BUCK变换器不仅不能正常工作，而且在主开关管Q₁由导通变为关断的情况下，储能电感L两端将产生很高的自感电势从而损坏主开关管Q₁。BUCK变换器有两种工作模式，根据储能电感L电流是否连续，即每个脉冲周期开始储能电感L电流是否从零开始，将BUCK变换器分为电感电流连续工作模式和电感电流断续工作模式。

然而对于上述基本的二极管续流型BUCK电路，由于其主开关管Q₁处于高端，驱动该主开关管Q₁需要建立其源极为基准的驱动电压，但是因为随着主开关管Q₁开关状态的变化，其源极电位也随之不断跳变，不利于其自举驱动电路的设计。现阶段BUCK电路常用的驱动电路为自举驱动电路，并且已有多种发展成熟的自举驱动组件供设计人员选择，然而为了使自举驱动电路可以自启动，这些自举驱动电路除了需要接入辅助电源外，自举电容往往还需要从主电源取电，并且启动过程结束后，这一部分用于自启动的辅助回路往往还在工作中，这增加了系统的功率损耗，降低了系统的效率。此外，在一些低压或者特殊负载等极端应用场合中，自举驱动电路往往不能完成自启动，导致电路无法正常工作。因此需要一种功耗低、成本低且能有效自启动的驱动电路来解决上述问题。