门极驱动电路、充电装置的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种门极驱动电路、一种充电装置。

背景技术：

随着开关电源以及电机控制技术的发展，金属-氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor，mosfet)门极驱动电路也随之发展，市场出现了各式各样的mosfet门极驱动电路。驱动电路的作用是通过一个低压的信号控制mosfet的通断操作。

参见图1，如图1所示，现有的变压器一般在绕制时有两种绕法，一种为原副线并绕，一种为原副线单绕。原副线并绕时，耦合度高，漏感小，驱动能力大，但产生的共模电压较大；原副线单绕时，漏感大，驱动能力较小，共模电压小。

常见的门极驱动电路如图2所示，此电路有如下缺点：由于驱动变压器t1采用原副线单绕的绕制方法，因此变压器t1存在较大漏感，电压较小，所以变压器t1对mosfet门极驱动电路提供的驱动能力小，无法导通驱动电路中的金属-氧化物-半导体管(metal-oxide-semiconductor，mos)从而为外接电路提供能量。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供了一种门极驱动电路、一种充电装置，能够避免现有技术中由于原副线单绕而导致变压器群动能力不足的问题，有效增强了变压器对mosfet门极驱动电路提供的驱动能力，从而导通mos管。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种门极驱动电路，所述门极驱动电路包括：整流电路、供能电路、放大电路、电阻器、mos管和变压器。所述变压器的第一端连接所述放大电路的第一端和所述整流电路的第一端，所述变压器的第二端连接mos管的源极和所述供能电路的第二端；所述整流电路的第二端连接所述供能电路的第一端和所述放大电路的第二端；所述放大电路的第三端连接所述电阻器的第一端；所述电阻器的第二端连接所述mos管的栅极；所述mos管的漏极连接外接电路；所述变压器用于产生驱动信号，当所述驱动信号流经所述整流电路时，所述整流电路用于控制所述供能电路进行充电，所述放大电路用于对所述供能电路输出的信号和所述变压器产生的驱动信号进行放大，所述放大电路输出的信号用于对所述mos管进行驱动，所述电阻器用于对所述放大电路输出的信号进行限流。

在一个实施方式中，所述变压器包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈包括第一端和第二端，所述第二线圈包括第一端和第二端，所述第一线圈的第一端和所述第二线圈的第一端为同名端，所述变压器的第一端为所述第二线圈的第一端，所述变压器的第二端为所述第二线圈的第二端。

在一个实施方式中，所述整流电路包括第一整流二极管和第二整流二极管；所述第二线圈的第一端连接所述第一整流二极管的阴极和所述第二整流二极管的阳极。

在一个实施方式中，所述供能电路包括第一电容和第二电容，所述第二线圈的第二端连接所述第一电容的第一端和所述第二电容的第一端，所述第一整流二极管的阳极连接所述第一电容的第二端，所述第二整流二极管的阴极连接所述第二电容的第二端。

在一个实施方式中，所述放大电路包括第一半导体三极管和第二半导体三极管；所述第二线圈的第一端连接所述第一半导体三极管的基极和所述第二半导体三极管的基极；所述第一半导体三极管的发射极和所述第二半导体三极管的发射极连接所述电阻器的第一端；所述第二整流二极管的阴极连接所述第二半导体三极管的集电极，所述第一整流二极管的阳极连接所述第一半导体三极管的集电极。

在一个实施方式中，所述第一半导体三极管为pnp型半导体三极管，所述第二半导体三极管为npn型半导体三极管。

在一个实施方式中，所述门极驱动电路还包括：输入电路，所述输入电路用于对所述变压器提供驱动信号；所述输入电路包括：第三电容和电源驱动装置，所述第三电容的第一端连接所述变压器第一线圈的第一端；所述电源驱动装置的正极连接所述第三电容的第二端，所述电源驱动装置的负极连接所述变压器的第一线圈的第二端。所述电源驱动装置用于为所述门极驱动电路提供驱动信号，所述第三电容用于消除所述驱动信号中的直流成分。

在一个实施方式中，所述mos管的导通电压不超过20伏特。

在一个实施方式中，所述第一电容产生的能量大于所述变压器驱动信号产生的能量。

第二方面，本实用新型实施例还提供了一种充电装置，该装置包含第一方面及其可选实施例所描述的门极驱动电路。

实施本实用新型实施例，变压器产生驱动信号，当驱动信号流经整流电路时，整流电路控制供能电路进行充电，放大电路对供能电路输出的信号进行放大，放大电路输出的信号用于对mos管进行驱动，本实用新型实施例将变压器产生的驱动信号进行放大，有效提高了变压器对门极电路的驱动能力。

附图说明

下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是现有技术中的一种变压器原副线绕制的结构示意图；

图2是现有技术中的一种门极驱动电路的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种门极驱动电路的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的另一种门极驱动电路的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的又一种门极驱动电路的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的一种充电装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行描述。应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同的对象，而并非用于描述特定的顺序。

需要说明的是，在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

图3是本实用新型实施例提供的一种门极驱动电路的结构示意图。由图3可知，门极驱动电路300包括：整流电路301、供能电路302、放大电路303、电阻器r1、mos管和变压器t1。

下面针对本实用新型实施例所提供的门极驱动电路300的结构和功能做详细介绍。

如图3所示，变压器t1的第一端3001连接整流电路301的第一端3011和放大电路303的第一端3031，变压器t1的第二端3002连接供能电路的第二端3022和mos管的源极；整流电路301的第二端3012连接供能电路302的第一端3021和放大电路303的第二端3032；放大电路303的第三端连接电阻器r1的第一端3003；电阻器r1的第二端3004连接mos管的栅极，mos管的漏极连接外接电路。

本实用新型实施例提供的门极驱动电路工作原理如下：变压器t1用于产生驱动信号，当所述驱动信号流经整流电路301时，整流电路301控制供能电路302进行充电，放大电路303用于对供能电路302输出的信号和变压器t1产生的驱动信号进行放大，放大电路303输出的信号用于对所述mos管进行驱动，当驱动信号达预定阈值时mos管导通。电阻器r1用于对所述放大电路303输出的信号进行限流，起到保护电路的作用。本实用新型实施例将变压器t1产生的驱动信号进行放大，有效提高了变压器t1对门极电路的驱动能力。

可选的，预定阈值依据实际需求而定，本实用新型实施例对此不做具体限定。

具体的，mos管的漏极连接的外接电路可以是光感电路，耦合电路或者其它外接电路，本实用新型实施例提供的门极驱动电路可用于对外接电路进行导通或断开。

图4是本实用新型实施例提供的另一种门极驱动电路的结构示意图；可选的，如图4所示，变压器t1包括第一线圈s1和第二线圈s2，第二线圈s2包括第一端3001和第二端3002，第一线圈s1包括第一端3005和第二端3006，第二线圈s2的第一端3001和第一线圈s1的第一端3005为同名端，变压器t1的第一端为第二线圈s2的第一端3001，变压器的第二端为第二线圈s2的第二端3002。

可选的，整流电路301包括第一整流二极管d1和第二整流二极管d2；供能电路302包括第一电容c1和第二电容c2，放大电路303包括第一半导体三极管q1和第二半导体三极管q2。

其中，变压器t1的第二线圈s2的第一端3001连接第二半导体三极管q2的基极和第一半导体三极管q1的基极；变压器t1的第二线圈s2的第一端3001连接第一整流二极管d1的阴极和第二整流二极管d2的阳极。变压器t1第二线圈s2的第二端3002连接第一电容c1的第一端3024和第二电容c2的第一端3026，第一整流二极管d1的阳极连接第一电容c1的第二端3023，第二整流二极管d2的阴极连接第二电容c2的第二端3025；第一整流二极管d1的阳极连接所述第一半导体三极管q1的集电极，第二整流二极管d2的阴极连接第二半导体三极管q2的集电极。

可选的，放大电路303的第三端连接电阻器r1的第一端，包括：

第一半导体三极管q1的发射极和第二半导体三极管q2的发射极连接电阻器r1的第一端。

可选的，第一半导体三极管q1为pnp型半导体三极管，第二半导体三极管q2为npn型半导体三极管。

本实用新型实施例中，当变压器t1产生驱动信号，驱动信号通过第二整流二极管d2流向第二电容c2，最终回流到变压器t1，为第二电容c2提供驱动能量，此时第一电容c1处于断开状态。第二电容c2向外释放驱动能量，驱动能量流向第二半导体三极管q2的集电极，变压器t1产生的驱动信号流向第二半导体三极管q2的基极，第二电容c2的驱动能量和变压器的驱动信号通过第二半导体三极管q2放大后，从第二半导体三极管q2的发射极流向mos管，当驱动信号达到预定阈值时导通mos管，这时第一半导体三极q1管处于截止状态。当变压器t1的驱动信号消失，mos管向门极驱动电路释放能量，此时能量通过第一半导体三极管q1回流到第一电容c1，为第一电容c1提供驱动能量，此时第二电容c2处于断开状态，第二半导体三极管q2处于截止状态。这样可以有效保障供能电路存储的驱动能量和mos管的可靠关断，并且有效提高门极驱动电路的驱动信号。

图5是本实用新型实施例提供的又一种门极驱动电路的结构示意图；

可选的，如图5所示，上述门极驱动电路还包括：输入电路304，所述输入电路用于对变压器提供驱动信号；输入电路包括：第三电容c3和电源驱动装置，电源驱动装置用于为门极驱动电路提供驱动信号，第三电容c3用于消除驱动信号中的直流成分。

由图5可知，第三电容c3的第二端3042连接所述变压器t1第一线圈s1的第一端3005；所述电源驱动装置的正极连接所述第三电容c3的第一端3041，所述电源驱动装置的负极连接所述变压器t1的第一线圈s1的第二端3006。

本实用新型实施例中，电源驱动装置产生的驱动信号通过第三电容c3流向变压器t1，第三电容c3消除驱动信号中的直流成分，有效保障驱动信号电路的可靠性。

可选的，本实用新型实施例中的电源驱动装置的电流值依据实际需求而定，本实用新型实施例对此不做限定。

可选的，mos管的导通电压不超过20伏特，第一电容产生的能量大于所述变压器驱动信号产生的能量。

本实用新型实施例中，若mos管的导通电压过大，相应的对门极驱动电路的驱动信号也需求增大，对半导体三极管和电容的群动能量也需求增大，因此硬件耗费和能量成本增大，因此控制mos管的导通电压可以减少硬件和能量的成本。由于变压器产生的驱动信号小，mos管的导通能量大部分是通过电容的驱动能量，因此第一电容的能量大于变压器驱动信号产生的能量可以保证门极驱动电路对mos管的关断作用。

可以理解的是，本实用新型实施例提供的门极驱动电路可以应用在scale、asic等具有驱动作用的芯片上，也可以应用在具有驱动作用的器件或者电子产品上，本实用新型实施例对此不做限定。

请参见图6，图6为本实用新型实施例提供的一种充电装置的硬件结构示意图。充电装置600包括：存储器601、与所述存储器601耦合的处理器602，以及门极驱动电路603。存储器601用于存储指令，处理器602用于执行指令，门极驱动电路603用于向其他元器件提供能量。

可选的，上述充电装置600还可以包括收发器605，收发器605用于在处理器602的控制下与其他设备进行通信。

其中，处理器602可以是中央处理器(英文：centralprocessingunit，简称：cpu)，通用处理器，数字信号处理器(英文：digitalsignalprocessor，简称：dsp)，专用集成电路(英文：application-specificintegratedcircuit，简称：asic)，现场可编程门阵列(英文：fieldprogrammablegatearray，简称：fpga)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本实用新型实施例公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，dsp和微处理器的组合等等。收发器605可以是通信接口、收发电路等，其中，通信接口是统称，可以包括一个或多个接口。

可选地，充电装置还可以包括总线604。其中，存储器601、收发器605、处理器602以及门极驱动电路603可以通过总线604相互连接；总线604可以是外设部件互连标准(英文：peripheralcomponentinterconnect，简称：pci)总线或扩展工业标准结构(英文：extendedindustrystandardarchitecture，简称：eisa)总线等。总线604可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

除了图6所示的存储器601、收发器605、处理器602、门极驱动电路603以及上述总线604之外，本实用新型实施例中充电装置通常根据该充电装置的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。可选的，该装置能实现上述门极驱动电路所具备的有益效果，门极驱动电路603的结构和功能可以参考前述实施例中的相关描述，此处不再赘述。

在本实用新型又一实施例中，还提供一种芯片，该芯片可以是第一方面所描述的门极驱动电路的芯片，也可以是集成第一方面所描述的门极驱动电路和上述外接电路的芯片。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型实施例的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型实施例的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型实施例的保护范围，凡在本实用新型实施例的技术方案的基础之上，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型实施例的保护范围之内。