基于光束激发式开关功率放大电路的栅极驱动系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了基于光束激发式开关功率放大电路的栅极驱动系统，主要由开关电流源，变压器T，驱动芯片M，串接于驱动芯片M的VCC管脚与BOOST管脚之间的二极管D1，串接于驱动芯片M的BOOST管脚与TG管脚之间的电容C3，串接于驱动芯片M的TG管脚与TS管脚之间的电阻R7，串接于开关电流源与驱动芯片M之间的开关功率放大电路组成，其特征在于，在开关电流源与驱动芯片M之间还串接有光束激发式逻辑放大电路。本发明不仅具有短路保护、过压保护及开路保护的功能，而且其功耗较低，其启动时间仅为传统栅极驱动电路启动时间的1/4。同时，本发明设有开关功率放大电路，因此能确保输入驱动芯片M中的功率信号不会产生衰减，进而确保整体的性能稳定。
【专利说明】基于光束激发式开关功率放大电路的栅极驱动系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种[￡0驱动电路，具体是指基于光束激发式开关功率放大电路的栅极驱动系统。
【背景技术】
[0002]目前，由于120灯具有能耗低、使用寿命长以及安全环保等特点，其已经成为了人们生活照明的主流产品之一。由于120灯不同于传统的白炽灯，因此其需要由专用的驱动电路来进行驱动。然而，当前人们广泛使用的栅极驱动电路由于其设计结构的不合理性，导致了目前栅极驱动电路存在能耗较高、电流噪音较大以及启动时间较长等缺陷。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服目前栅极驱动电路存在的能耗较高、电流噪音较大以及启动时间较长的缺陷，提供一种结构设计合理，能有效降低能耗和电流噪音，明显缩短启动时间的基于光束激发式开关功率放大电路的栅极驱动系统。
[0004]本发明的目的通过下述技术方案实现:基于光束激发式开关功率放大电路的栅极驱动系统，主要由开关电流源，变压器I，驱动芯片1，串接于驱动芯片1的似管脚与8003丁管脚之间的二极管01，串接于驱动芯片1的80031管脚与％管脚之间的电容03，串接于驱动芯片1的％管脚与13管脚之间的电阻87，串接于开关电流源与驱动芯片1之间的开关功率放大电路，以及基极与驱动芯片1的％管脚相连接、集电极顺次经电容04和电容⑶后接地、而发射极接地的晶体管04组成。同时，在开关电流源与驱动芯片1之间还串接有光束激发式逻辑放大电路；该光束激发式逻辑放大电路主要由功率放大器？4，与非门XI，与非门102，与非门103，负极与功率放大器？的正极输入端相连接、正极经光二极管03后接地的极性电容011，一端与极性电容011的正极相连接、另一端经二极管04后接地的电阻尺17，正极与电阻817和二极管04的连接点相连接、负极接地的极性电容013，一端与与非门101的负极输入端相连接、另一端与功率放大器？4的正极输入端相连接的电阻尺18，串接在功率放大器？4的负极输入端与输出端之间的电阻819，一端与与非门101的输出端相连接、另一端与与非门103的负极输入端相连接的电阻820，正极与与非门102的输出端相连接、负极与与非门103的负极输入端相连接的电容012，以及一端与极性电容013的正极相连接、另一端与与非门102的负极输入端相连接的电阻821组成；所述与非门101的正极输入端与功率放大器？4的负极输入端相连接，其输出端与与非门102的正极输入端相连接；与非门103的正极输入端与功率放大器？4的输出端相连接，其输出端则与驱动芯片1的丁0管脚相连接，而功率放大器？4的正极输入端则与开关电流源相连接。
[0005]所述开关功率放大电路则由功率放大器？1，功率放大器？2，功率放大器？3，串接在功率放大器？1的输出端与负极输入端之间的电阻四和电容⑶，串接在功率放大器？2的输出端与正极输入端之间的电阻810和电容07，基极与功率放大器？1的输出端相连接、集电极经电阻后与功率放大器？3的正极输入端相连接的三极管05，基极与三极管阴的发射极相连接、集电极经电阻[2后与功率放大器？3的负极输入端相连接的三极管06，基极经电阻814后与功率放大器？2的输出端相连接、集电极经电阻813后与三极管06的基极相连接的三极管07，正极与功率放大器？3的负极输入端相连接、而负极与三极管06的发射极相连接并接地的电容⑶，与电阻814相并联的电容⑶，一端与三极管07的基极相连接、另一端外接-价电压的电阻町5，一端与三极管07的发射极相连接、另一端外接-价电压的电阻町6，与电阻816相并联的电容010，以及~极与三极管05的集电极相连接、？极外接-价电压的二极管02组成；所述功率放大器？1的负极输入端与功率放大器？2的正极输入端相连接，功率放大器？3的输出端与驱动芯片1的似管脚相连接，三极管07的集电极与驱动芯片1的I册管脚相连接，而功率放大器？1的正极输入端和功率放大器？2的负极输入端则均与开关电流源相连接。
[0006]进一步地，所述变压器I的原边线圈的同名端与电容04和电容⑶的连接点相连接，其非同名端则与晶体管04的发射极相连接后接地；同时，晶体管04的发射极还与驱动芯片1的13管脚相连接，所述变压器I的副边线圈上设有抽头VI和抽头12。
[0007]所述的开关电流源由晶体管01，晶体管02，晶体管03，直流电源3，串接在晶体管01的集电极与晶体管02的集电极之间的电阻81，串接在晶体管的发射极与直流电源3的负极之间的％滤波电路，串接在晶体管的基极与直流电源3的负极之间的电阻以，与直流电源3相并联的电阻奶，串接在晶体管03的发射极与直流电源3的负极之间的电阻尺6，串接在晶体管03的集电极与晶体管02的集电极之间的电阻财，以及正极与晶体管02的集电极相连接、负极与直流电源3的负极相连接的极性电容02组成；所述晶体管02的基极还与晶体管的集电极相连接，而晶体管03的基极则分别与晶体管02的发射极和直流电源3的正极相连接；所述极性电容02的正极与功率放大器？1的正极输入端相连接，其负极则与功率放大器？2的负极输入端相连接；所述功率放大器？4的正极输入端则与直流电源3的负极相连接。
[0008]为确保本发明的使用效果，所述驱动芯片1优先采用[1(:4440八集成芯片来实现。
[0009]本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果:
(1)本发明不仅具有短路保护、过压保护及开路保护的功能，而且其功耗较低，其启动时间仅为传统栅极驱动电路启动时间的1/4。
[0010](2)本发明设有自带的开关电流源，因此能有效的避免外部电磁干扰，同时，能显著的降低电流噪音。
[0011](3)本发明设有开关功率放大电路，因此能确保输入驱动芯片1中的功率信号不会产生衰减，进而确保整体的性能稳定。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明的整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例
[0014]如图1所示，本发明由晶体管04、变压器1、驱动芯片1、开关电流源、二极管01、电容03、电阻87、电容04、电容⑶、开关功率放大电路以及光束激发式逻辑放大电路组成。
[0015]其中，该光束激发式逻辑放大电路主要由功率放大器？4，与非门XI，与非门102，与非门103，负极与功率放大器？的正极输入端相连接、正极经光二极管03后接地的极性电容011，一端与极性电容011的正极相连接、另一端经二极管04后接地的电阻町7，正极与电阻[7和二极管04的连接点相连接、负极接地的极性电容013，一端与与非门101的负极输入端相连接、另一端与功率放大器？4的正极输入端相连接的电阻町8，串接在功率放大器？4的负极输入端与输出端之间的电阻019，一端与与非门101的输出端相连接、另一端与与非门103的负极输入端相连接的电阻820，正极与与非门102的输出端相连接、负极与与非门103的负极输入端相连接的电容012，以及一端与极性电容013的正极相连接、另一端与与非门102的负极输入端相连接的电阻821组成。
[0016]所述与非门101的正极输入端与功率放大器？4的负极输入端相连接，其输出端与与非门102的正极输入端相连接；与非门103的正极输入端与功率放大器？4的输出端相连接。
[0017]所述开关电流源的输出端需要与开关功率放大电路的输入端相连接，而开关功率放大电路的输出端则需要与驱动芯片1相连接。所述的二极管01串接于驱动芯片妨的乂⑶管脚与80031管脚之间，以确保当变压器I损坏时，其外部电流不会对驱动芯片1造成损害。电容03串接于驱动芯片1的80031管脚与％管脚之间，而电阻87则串接于驱动芯片1的％管脚与！'3管脚之间。
[0018]所述晶体管04的基极与驱动芯片1的％管脚相连接，其集电极顺次经电容(?和电容⑶后接地，其发射极接地。同时，该晶体管04的集电极还需要外接+67的驱动电压，以确保晶体管04能正常运行。同时，所述与非门103的输出端还需要与驱动芯片1的丁0管脚相连接。
[0019]所述变压器I'的原边线圈的同名端与电容04和电容⑶的连接点相连接，其非同名端则与晶体管04的发射极相连接后接地。同时，晶体管04的发射极还与驱动芯片1的18管脚相连接。
[0020]变压器I的副边线圈上设有抽头VI和抽头12，即通过该抽头VI和抽头12，本发明在变压器I的副边线圈上形成有4个输出端，即副边线圈的同名端，VI抽头、12抽头和副边线圈的非同名端。
[0021]所述的开关功率放大电路，主要由功率放大器？1，功率放大器？2，功率放大器？3，三极管05，三极管06，三极管07，串接在功率放大器？1的输出端与负极输入端之间的一级%滤波电路，串接在功率放大器？2的输出端与正极输入端之间的二级％滤波电路，以及电阻尺11、电阻812、电阻813、电阻814、电阻815、电阻816、电容⑶、电容⑶、电容010及二极管02组成。
[0022]其中，所述的一级％滤波电路由电阻四和电容?:6并联而成，即电阻四和电容⑶均串接在功率放大器？1的负极输入端与输出端之间；所述的二级％滤波电路则由电阻尺10和电容07并联而成，即电阻810和电容07均串接在功率放大器？2的正极输入端与输出端之间。同时，功率放大器？1的负极输入端还与功率放大器？2的正极输入端相连接。
[0023]三极管阴的基极与功率放大器？1的输出端相连接，其集电极经电阻611后与功率放大器？3的正极输入端相连接，其发射极则与三极管06的基极相连接；三极管06的集电极经电阻[2后与功率放大器？3的负极输入端相连接，同时，该三极管06的集电极还外接+107电压。
[0024]三极管07的基极经电阻814后与功率放大器？2的输出端相连接，其集电极则经电阻[3后与三极管06的基极相连接。电容⑶则与电阻814相并联，为确保效果，该电容09优先采用电解电容来实现。连接时，电容⑶的负极与三极管07的基极相连接，其正极则与功率放大器？2的输出端相连接。电容⑶的正极与功率放大器？3的负极输入端相连接，其负极则与三极管06的发射极相连接。同时，该电容⑶的负极和三极管06的发射极均接地。
[0025]电阻[5的一端与三极管07的基极相连接，其另一端外接-价的电压；而电阻尺16的一端与三极管07的发射极相连接，其另一端则同样外接-价的电压。电容010则与电阻尺16相并联。同样，所述电容010和电容⑶也均采用电解电容来实现。
[0026]所述二极管02的~极与三极管05的集电极相连接，其？极在外接-价的电压。为确保功率放大器？1和功率放大器？2的正常运行，该电容⑶和电容07均优先采用贴片电容来实现。
[0027]所述开关电流源用于向开关功率放大电路和驱动芯片1提供工作电源，其由晶体管01，晶体管02，晶体管03，直流电源3，串接在晶体管01的集电极与晶体管02的集电极之间的电阻町，串接在晶体管的发射极与直流电源3的负极之间的％滤波电路，串接在晶体管的基极与直流电源3的负极之间的电阻82，与直流电源3相并联的电阻阳，串接在晶体管03的发射极与直流电源3的负极之间的电阻册，串接在晶体管03的集电极与晶体管收的集电极之间的电阻财，以及正极与晶体管02的集电极相连接、负极与直流电源3的负极相连接的极性电容02组成。
[0028]同时，该晶体管02的基极还与晶体管的集电极相连接，晶体管03的基极则分别与晶体管02的发射极和直流电源3的正极相连接。所述极性电容02的正极要与功率放大器？1的正极输入端相连接，而极性电容02的负极则要与功率放大器？2的负极输入端相连接。
[0029]所述的％滤波电路则由电阻…和电容并联而成，即电阻…和电容并联后，其一个公共端与晶体管的发射极相连接、其另一个公共端则与直流电源5的负极相连接。所述功率放大器？4的正极输入端还要与直流电源3的负极相连接。
[0030]为确保使用效果，该驱动芯片1优先采用凌力尔特公司生产的高频率~沟道108？21栅极驱动芯片，即[1(:4440八集成芯片。该驱动芯片能以高达807的输入电压工作，在高达1007瞬态时可连续工作。
[0031]如上所述，便可以很好的实现本发明。
【权利要求】
1.基于光束激发式开关功率放大电路的栅极驱动系统，主要由开关电流源，变压器T，驱动芯片Μ,串接于驱动芯片M的VCC管脚与BOOST管脚之间的二极管D1，串接于驱动芯片M的BOOST管脚与TG管脚之间的电容C3，串接于驱动芯片M的TG管脚与TS管脚之间的电阻R7，串接于开关电流源与驱动芯片M之间的开关功率放大电路，以及基极与驱动芯片M的TG管脚相连接、集电极顺次经电容C4和电容C5后接地、而发射极接地的晶体管Q4组成，其特征在于，在开关电流源与驱动芯片M之间还串接有光束激发式逻辑放大电路；该光束激发式逻辑放大电路主要由功率放大器P4，与非门ICl，与非门IC2，与非门IC3，负极与功率放大器P的正极输入端相连接、正极经光二极管D3后接地的极性电容C11，一端与极性电容Cll的正极相连接、另一端经二极管D4后接地的电阻R17，正极与电阻R17和二极管D4的连接点相连接、负极接地的极性电容C13，一端与与非门ICl的负极输入端相连接、另一端与功率放大器P4的正极输入端相连接的电阻R18，串接在功率放大器P4的负极输入端与输出端之间的电阻R19，一端与与非门ICl的输出端相连接、另一端与与非门IC3的负极输入端相连接的电阻R20，正极与与非门IC2的输出端相连接、负极与与非门IC3的负极输入端相连接的电容C12，以及一端与极性电容C13的正极相连接、另一端与与非门IC2的负极输入端相连接的电阻R21组成；所述与非门ICl的正极输入端与功率放大器P4的负极输入端相连接，其输出端与与非门IC2的正极输入端相连接；与非门IC3的正极输入端与功率放大器P4的输出端相连接，其输出端则与驱动芯片M的TD管脚相连接，而功率放大器P4的正极输入端则与开关电流源相连接。
2.根据权利要求1所述的基于光束激发式开关功率放大电路的栅极驱动系统，其特征在于，所述开关功率放大电路则由功率放大器Pl，功率放大器P2,功率放大器P3，串接在功率放大器Pl的输出端与负极输入端之间的电阻R9和电容C6，串接在功率放大器P2的输出端与正极输入端之间的电阻RlO和电容C7，基极与功率放大器Pl的输出端相连接、集电极经电阻Rll后与功率放大器P3的正极输入端相连接的三极管Q5，基极与三极管Q5的发射极相连接、集电极经电阻R12后与功率放大器P3的负极输入端相连接的三极管Q6，基极经电阻R14后与功率放大器P2的输出端相连接、集电极经电阻R13后与三极管Q6的基极相连接的三极管Q7，正极与功率放大器P3的负极输入端相连接、而负极与三极管Q6的发射极相连接并接地的电容C8，与电阻R14相并联的电容C9，一端与三极管Q7的基极相连接、另一端外接-4V电压的电阻R15,—端与三极管Q7的发射极相连接、另一端外接-4V电压的电阻R16，与电阻R16相并联的电容C10，以及N极与三极管Q5的集电极相连接、P极外接-4V电压的二极管D2组成；所述功率放大器Pl的负极输入端与功率放大器P2的正极输入端相连接，功率放大器P3的输出端与驱动芯片M的VCC管脚相连接，三极管Q7的集电极与驱动芯片M的INP管脚相连接，而功率放大器Pl的正极输入端和功率放大器P2的负极输入端则均与开关电流源相连接。
3.根据权利要求2所述的基于光束激发式开关功率放大电路的栅极驱动系统，其特征在于，所述变压器T的原边线圈的同名端与电容C4和电容C5的连接点相连接，其非同名端则与晶体管Q4的发射极相连接后接地；同时，晶体管Q4的发射极还与驱动芯片M的TS管脚相连接，所述变压器T的副边线圈上设有抽头Yl和抽头Y2。
4.根据权利要求3所述的基于光束激发式开关功率放大电路的栅极驱动系统，其特征在于，所述的开关电流源由晶体管Q1，晶体管Q2，晶体管Q3，直流电源S，串接在晶体管Ql的集电极与晶体管Q2的集电极之间的电阻R1，串接在晶体管Ql的发射极与直流电源S的负极之间的RC滤波电路，串接在晶体管Ql的基极与直流电源S的负极之间的电阻R2，与直流电源S相并联的电阻R5，串接在晶体管Q3的发射极与直流电源S的负极之间的电阻R6，串接在晶体管Q3的集电极与晶体管Q2的集电极之间的电阻R4，以及正极与晶体管Q2的集电极相连接、负极与直流电源S的负极相连接的极性电容C2组成；所述晶体管Q2的基极还与晶体管Ql的集电极相连接，而晶体管Q3的基极则分别与晶体管Q2的发射极和直流电源S的正极相连接；所述极性电容C2的正极与功率放大器Pl的正极输入端相连接，其负极则与功率放大器P2的负极输入端相连接；所述功率放大器P4的正极输入端则与直流电源S的负极相连接。
5.根据权利要求1?4任一项所述的基于光束激发式开关功率放大电路的栅极驱动系统，其特征在于，所述驱动芯片M为LTC4440A集成芯片。
【文档编号】H05B37/02GK104394627SQ201410686124
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】谢静 申请人:成都创图科技有限公司