专利名称：有源嵌位驱动电路及其反向功率晶体管保护电路的制作方法
技术领域：
本实用新型电路涉及用于电源领域的驱动电路，具体是用于有源嵌位的驱动保护电路。
背景技术：
随着电源在各领域的广泛使用，市场对电源的要求售价越来越低，可靠性要求越来越高，原有的有源嵌位技术其驱动基本都是由驱动芯片所构成，成本较高，难以降低，或者直接由反向用功率场效应管驱动图腾柱放大器，反向用功率场效应管并无较好的保护装置，则场效应管很可能会因过流或功耗太大而永久损坏。
发明内容本实用新型的目的就是解决以上问题，提供一种可有效保护有源嵌位的反向功率晶体管，延长电源使用寿命的驱动电路及其反向功率晶体管的保护电路。
为实现上述目的，本实用新型电路提出了一种有源嵌位驱动电路，包括反向功率晶体管Q3、上拉电阻R6、限流电阻R1和图腾柱放大器；所述反向功率晶体管第一导通极连接所述上拉电阻和所述图腾放大器输入端；所述阻流电阻一端连接所述反向功率晶体管第二导通极，另一端接地，还包括过流保护电路，其采样端连接所述反向功率晶体管第二导通极，输出端连接所述反向功率晶体管控制极。
本实用新型公开的上述用于有源嵌位驱动电路中反向功率晶体管的过流保护电路，包括放大晶体管Q4、第二分压电阻R2和第三分压电阻R3，所述第二分压电阻一端连接所述反向功率晶体管第二导通极，一端连接所述第三分压电阻，所述第三分压电阻另一端接地；所述放大晶体管输入极连接所述第二分压电阻和第三分压电阻的公共端，输出极接地，偏置极连接所述反向功率晶体管控制极。所述放大晶体管是三极管或场效应管。所述三极管优选NPN三极管。所述过流保护电路还包括第四电阻R4，一端连接于所述放大晶体管偏置极，另一端连接第二分压电阻、限流电阻的公共端。
上述的有源嵌位驱动电路，所述反向功率晶体管Q3是场效应管或三极管。
本实用新型增设过流保护电路，将驱动、反向和限流技术同时用于有源嵌位的嵌位管的驱动之中，理想地抑制了反向用功率晶体管过高的漏级电流，保护了功率晶体管，极大的提高了有源嵌位驱动的可靠性；同时大大提高了电源电路的使用寿命。
电路简单可靠，易实现，成本低廉。
本电路已在有源嵌位电路中做了试验，能够很好地抑制漏级电流，也已经过批量生产的验证，其电路工作稳定可靠。
图1为传统反向驱动用的驱动电路图；图2为本实用新型电路实施例一的电路原理图；图3为本实用新型电路实施例二的电路原理图；图4为本实用新型电路实施例三的电路原理图；图5为本实用新型电路实施例四的电路原理图；图6为采用了图2保护电路的有源嵌位驱动电路实施例电路原理图。
具体实施方式以下附图的具体实施电路对本新型实用电路做详细的描述。
实施例一有源箝位主开关场效应管和箝位场效应管的驱动信号基本上说是呈反逻辑的，具体电路如图6所示。有源箝位电路在实际的工作过程中，主开关管Q1，(见图6)关断与嵌位管Q2开通之间存在一定的死区时间，这个死区时间可以通过调节Q1的驱动延时而得到。实际的驱动DVR信号(PWM波)与主开关管Q1的驱动波形(VGS)的上升沿有200-300mS时间差。PNP三极管Q5、Q6组成图腾放大器，驱动信号DVR通过R5驱动Q3，在几十纳秒的时间内就会让反向功率晶体管即本例中的功率场效应管Q3导通，但是此时Q1还未导通，Q1的漏源级(DS)间还存在有较高的电压(由输入电压及嵌位电容的电压叠加所组成)。而且Q2关断是以Q3导通为前提的，所以当Q3导通时，幅值为Vin+Vcl的电压，会通过PNP三极管Q6的集电级与基级(CB节)加在Q3上，则功率场效应管Q3会有很大的尖峰电流流过Q3，此时若没有保护元器件，则电阻R1、功率场效应管Q3以及PNP三极管Q6都可能会因过电流而造成永久损坏。
本例中，在Q3的栅极与源极之间，增设一个过流保护电路，如图2、图6所示，上拉电阻连接在Q3的漏极与电源VCC之间，阻流电阻R1串在功率场效应管Q3的源级和地之间，在Q3开通时电阻R1起限流及电流检测作用，流经电阻R1的电流取样成电压信号后，经第二分压电阻R2与第三分压电阻R3的分压，在R3上获得的电压供给放大晶体管的输入极，即本例中采用的NPN三极管Q4基级，以调节NPN三极管Q4处于放大状态，调整功率场效应管Q3的栅级电压，使其也处于放大状态，这样就改变了流过功率管漏源级(DS级)间的电流，起到了保护作用。
例如若对于DC-DC电源，输入为36-72VDC的情况，稳态时，主开关管Q1的VDS峰值约为 输出异常时(比如输出短路或其他情况)，主开关管的VDS峰值可上升到190V左右(和不同的开环占空比D级其他特性有关)，则如不加限流装置，此电压在Q3、Q6支路上产生的电流很大，可能会击毁三极管Q6或场效应管Q3。电阻R1的选取要考虑到异常情况，如输出短路等。电阻R2、R3与三极管Q4起双重保护作用。当Q3的Id过大，Q4会处于放大情况，拉低Q3的VGS，使Q3处于放大状态，这样减小R1的电压，也达到减小Id，保护Q3的作用。
实施例二如图3所示，本例与实施例一的不同之处在于，反向功率晶体管Q3采用NPN三极管，其基极为控制极，第二导通极即发射极通过阻流电阻R1接地，第一导通极即集电极连接上拉电阻R6。
实施例三如图4所示，本例与实施例一的不同之处在于，过流保护电路的放大晶体管Q4采用场效应管，其输入极即栅极连接R2、R3的公共端，输出极即源极接地，偏置极即漏极接反向功率场效应管Q3的控制极。
实施例四如图5所示，本例与实施例一的不同之处在于，过流保护电路的放大晶体管Q4采用场效应管，其输入极即栅极连接R2、R3的公共端，输出极即源极接地，偏置极即漏极接反向功率场效应管Q3的控制极。反向功率晶体管Q3采用NPN三极管，其基极为控制极，第二导通极即发射极通过阻流电阻R1接地，第一导通极即集电极连接上拉电阻R6。
权利要求1.一种有源嵌位驱动电路，包括反向功率晶体管(Q3)、上拉电阻(R6)、限流电阻(R1)和图腾柱放大器；所述反向功率晶体管第一导通极连接所述上拉电阻和所述图腾放大器输入端；所述阻流电阻一端连接所述反向功率晶体管第二导通极，另一端接地，其特征是还包括过流保护电路，其采样端连接所述反向功率晶体管第二导通极，输出端连接所述反向功率晶体管控制极。
2.如权利要求1所述的有源嵌位驱动电路，其特征是所述过流保护电路包括放大晶体管(Q4)、第二分压电阻(R2)和第三分压电阻(R3)，所述第二分压电阻一端连接所述反向功率晶体管第二导通极，一端连接所述第三分压电阻，所述第三分压电阻另一端接地；所述放大晶体管输入极连接所述第二分压电阻和第三分压电阻的公共端，输出极接地，偏置极连接所述反向功率晶体管控制极。
3.如权利要求2所述的有源嵌位驱动电路，其特征是所述放大晶体管是三极管或场效应管。
4.如权利要求3所述的有源嵌位驱动电路，其特征是所述三极管是NPN三极管。
5.如权利要求2-4中任一项所述的有源嵌位驱动电路，其特征是所述过流保护电路还包括第四电阻(R4)，一端连接于所述放大晶体管偏置极，另一端连接第二分压电阻、限流电阻的公共端。
6.如权利要求1-4中任一项所述的有源嵌位驱动电路，其特征是所述反向功率晶体管(Q3)是场效应管或三极管。
专利摘要本实用新型公开了一种有源嵌位驱动电路及其反向功率晶体管的保护电路，该保护电路包括放大晶体管(Q4)、第二分压电阻(R2)和第三分压电阻(R3)，第二分压电阻一端连接反向功率晶体管第二导通极，一端连接第三分压电阻，第三分压电阻另一端接地；放大晶体管输入极连接第二分压电阻和第三分压电阻的公共端，输出极接地，偏置极连接反向功率晶体管控制极；本实用新型将驱动、反向和限流技术用于有源嵌位的嵌位管的驱动之中，理想地抑制了反向用功率晶体管过高的漏极电流，保护了功率晶体管，极大的提高了有源嵌位驱动的可靠性。
文档编号H02H7/122GK2792013SQ20042010549
公开日2006年6月28日 申请日期2004年12月3日 优先权日2004年12月3日
发明者李战伟, 王庆棉, 朱红伟 申请人:深圳市核达中远通电源技术有限公司