一种基于逻辑保护放大电路的栅极驱动系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于逻辑保护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等组成，其特征在于，在驱动芯片M与开关功率放大电路之间还串接有逻辑保护放大电路。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】—种基于逻辑保护放大电路的栅极驱动系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种LED驱动电路，具体是指一种基于逻辑保护放大电路的栅极驱动系统。
【背景技术】
[0002]目前，由于LED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LED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一种基于逻辑保护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:一种基于逻辑保护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Dl，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；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R15，一端与三极管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ClO，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，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。
[0005]同时，在三极管Q7的集电极与驱动芯片M的INP管脚之间串接有逻辑保护放大电路，且该逻辑保护放大电路主要由功率放大器P4，功率放大器P5，与非门IC6，与非门IC7，负极与功率放大器P4的正极输入端相连接、正极经电阻R20后与与非门IC7的负极输入端相连接的极性电容C11，一端与与非门IC6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R17，串接在功率放大器P4的负极输入端与输出端之间的电阻R18，一端与与非门IC6的输出端相连接、另一端与功率放大器P5的负极输入端相连接的电阻R19，串接在功率放大器P5的正极输入端与输出端之间的极性电容C12，正极与与非门IC7的输出端相连接、负极顺次经稳压二极管D3和电阻R21后与功率放大器P4的输出端相连接的电容C13，P极与功率放大器P5的输出端相连接、N极顺次经电阻R23和电阻R22后与稳压二极管D3和电阻R21的连接点相连接的二极管D4，以及N极与电容C13的负极相连接、P极与二极管D4和电阻R23的连接点相连接的稳压二极管D5组成；所述与非门IC6的正极输入端与功率放大器P4的负极输入端相连接；功率放大器P5的输出端与非门IC7的正极输入端相连接，其正极输入端则与功率放大器P4的输出端相连接；所述极性电容Cll的正极则与三极管Q7的集电极相连接，而电阻R22和电阻R23的连接点则与驱动芯片M的INP管脚相连接。
[0006]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。
[0007]所述的开关电流源由晶体管Ql，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。
[0008]为确保使用效果，所述驱动芯片M优先采用LTC4440A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:
(I)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。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本发明的整体结构示意图。
[0013]图2为本发明的逻辑保护放大电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]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
[0015]如图1所示，本发明由晶体管Q4、变压器T、驱动芯片Μ、开关电流源、二极管D1、电容C3、电阻R7、电容C4、电容C5，开关功率放大电路，以及逻辑保护放大电路组成。连接时，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M相连接。所述的二极管Dl串接于驱动芯片M的VCC管脚与BOOST管脚之间，以确保当变压器T损坏时，其外部电流不会对驱动芯片M造成损害。电容C3串接于驱动芯片M的BOOST管脚与TG管脚之间，而电阻R7则串接于驱动芯片M的TG管脚与TS管脚之间。
[0016]所述晶体管Q4的基极与驱动芯片M的TG管脚相连接，其集电极顺次经电容C4和电容C5后接地，其发射极接地。同时，该晶体管Q4的集电极还需要外接+6V的驱动电压，以确保晶体管Q4能正常运行。
[0017]其中，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。
[0018]变压器T的副边线圈上设有抽头Yl和抽头Y2，即通过该抽头Yl和抽头Y2，本发明在变压器T的副边线圈上形成有4个输出端，即副边线圈的同名端，Yl抽头、Y2抽头和副边线圈的非同名端。
[0019]所述的开关功率放大电路，主要由功率放大器Pl，功率放大器P2，功率放大器P3，三极管Q5，三极管Q6，三极管Q7，串接在功率放大器Pl的输出端与负极输入端之间的一级RC滤波电路，串接在功率放大器P2的输出端与正极输入端之间的二级RC滤波电路，以及电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C8、电容C9、电容ClO及二极管D2组成。
[0020]其中，所述的一级RC滤波电路由电阻R9和电容C6并联而成，即电阻R9和电容C6均串接在功率放大器Pl的负极输入端与输出端之间；所述的二级RC滤波电路则由电阻RlO和电容C7并联而成，即电阻RlO和电容C7均串接在功率放大器P2的正极输入端与输出端之间。同时，功率放大器Pl的负极输入端还与功率放大器P2的正极输入端相连接。
[0021]三极管Q5的基极与功率放大器Pl的输出端相连接，其集电极经电阻Rll后与功率放大器P3的正极输入端相连接，其发射极则与三极管Q6的基极相连接；三极管Q6的集电极经电阻R12后与功率放大器P3的负极输入端相连接，同时，该三极管Q6的集电极还外接+1V电压。
[0022]三极管Q7的基极经电阻R14后与功率放大器P2的输出端相连接，其集电极则经电阻R13后与三极管Q6的基极相连接。电容C9则与电阻R14相并联，为确保效果，该电容C9优先采用电解电容来实现。连接时，电容C9的负极与三极管Q7的基极相连接，其正极则与功率放大器P2的输出端相连接。电容C8的正极与功率放大器P3的负极输入端相连接，其负极则与三极管Q6的发射极相连接。同时，该电容CS的负极和三极管Q6的发射极均接地。
[0023]电阻R15的一端与三极管Q7的基极相连接，其另一端外接-4V的电压；而电阻R16的一端与三极管Q7的发射极相连接，其另一端则同样外接-4V的电压。电容ClO则与电阻R16相并联。同样，所述电容ClO和电容C8也均采用电解电容来实现。
[0024]所述二极管D2的N极与三极管Q5的集电极相连接，其P极在外接_4V的电压。为确保功率放大器Pl和功率放大器P2的正常运行，该电容C6和电容C7均优先采用贴片电容来实现。
[0025]所述开关电流源用于向开关功率放大电路和驱动芯片M提供工作电源，其由晶体管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。
[0026]同时，该晶体管Q2的基极还与晶体管Ql的集电极相连接，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的正极要与功率放大器Pl的正极输入端相连接，而极性电容C2的负极则要与功率放大器P2的负极输入端相连接。
[0027]所述的RC滤波电路则由电阻R3和电容Cl并联而成，即电阻R3和电容Cl并联后，其一个公共端与晶体管Ql的发射极相连接、其另一个公共端则与直流电源S的负极相连接。
[0028]为确保使用效果，该驱动芯片M优先采用凌力尔特公司生产的高频率N沟道MOSFET栅极驱动芯片，即LTC4440A集成芯片。该驱动芯片能以高达80V的输入电压工作，在高达100V瞬态时可连续工作。
[0029]所述逻辑保护放大电路的结构如图2所示，即该逻辑保护放大电路主要由功率放大器P4，功率放大器P5，与非门IC6，与非门IC7，负极与功率放大器P4的正极输入端相连接、正极经电阻R20后与与非门IC7的负极输入端相连接的极性电容C11，一端与与非门IC6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R17，串接在功率放大器P4的负极输入端与输出端之间的电阻R18, —端与与非门IC6的输出端相连接、另一端与功率放大器P5的负极输入端相连接的电阻R19，串接在功率放大器P5的正极输入端与输出端之间的极性电容C12，正极与与非门IC7的输出端相连接、负极顺次经稳压二极管D3和电阻R21后与功率放大器P4的输出端相连接的电容C13，P极与功率放大器P5的输出端相连接、N极顺次经电阻R23和电阻R22后与稳压二极管D3和电阻R21的连接点相连接的二极管D4，以及N极与电容C13的负极相连接、P极与二极管D4和电阻R23的连接点相连接的稳压二极管D5组成。
[0030]同时，所述与非门IC6的正极输入端与功率放大器P4的负极输入端相连接；功率放大器P5的输出端与非门IC7的正极输入端相连接，其正极输入端则与功率放大器P4的输出端相连接。
[0031]所述极性电容Cll的正极需要与三极管Q7的集电极相连接，而电阻R22和电阻R23的连接点则与驱动芯片M的INP管脚相连接。
[0032]如上所述，便可以很好的实现本发明。
【权利要求】
1.一种基于逻辑保护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80031管脚之间的二极管01，串接于驱动芯片1的80081管脚与％管脚之间的电容03，串接于驱动芯片1的％管脚与13管脚之间的电阻尺7，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(?和电容⑶后接地、而发射极接地的晶体管04组成；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町0和电容07，基极与功率放大器？1的输出端相连接、集电极经电阻尺11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识，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[6，与电阻尺16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，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，其特征在于，在三极管07的集电极与驱动芯片1的I册管脚之间串接有逻辑保护放大电路，且该逻辑保护放大电路主要由功率放大器？4，功率放大器？5，与非门106，与非门107，负极与功率放大器？4的正极输入端相连接、正极经电阻820后与与非门107的负极输入端相连接的极性电容011，一端与与非门106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7，串接在功率放大器？4的负极输入端与输出端之间的电阻018，一端与与非门106的输出端相连接、另一端与功率放大器？5的负极输入端相连接的电阻町9，串接在功率放大器？5的正极输入端与输出端之间的极性电容012，正极与与非门107的输出端相连接、负极顺次经稳压二极管03和电阻821后与功率放大器？4的输出端相连接的电容013，？极与功率放大器？5的输出端相连接4极顺次经电阻以3和电阻以2后与稳压二极管03和电阻821的连接点相连接的二极管04，以及~极与电容013的负极相连接、？极与二极管04和电阻823的连接点相连接的稳压二极管05组成；所述与非门106的正极输入端与功率放大器？4的负极输入端相连接；功率放大器？5的输出端与非门107的正极输入端相连接，其正极输入端则与功率放大器？4的输出端相连接；所述极性电容011的正极则与三极管07的集电极相连接，而电阻822和电阻823的连接点则与驱动芯片1的爪？管脚相连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于逻辑保护放大电路的栅极驱动系统，其特征在于，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打和抽头12。
3.根据权利要求2所述的一种基于逻辑保护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82，与直流电源8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86，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。
4.根据权利要求1?3任一项所述的一种基于逻辑保护放大电路的栅极驱动系统，其特征在于，所述驱动芯片1为1扣4440八集成芯片。
【文档编号】H05B37/02GK104411056SQ201410699831
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】罗娅, 车容俊 申请人:成都措普科技有限公司