一種基於邏輯保護放大電路的柵極驅動系統的製作方法
2023-11-06 23:08:27
一種基於邏輯保護放大電路的柵極驅動系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於邏輯保護放大電路的柵極驅動系統，主要由開關電流源，變壓器T，驅動晶片M，串接於驅動晶片M的VCC管腳與BOOST管腳之間的二極體D1，串接於驅動晶片M的BOOST管腳與TG管腳之間的電容C3，串接於驅動晶片M的TG管腳與TS管腳之間的電阻R7等組成，其特徵在於，在驅動晶片M與開關功率放大電路之間還串接有邏輯保護放大電路。本發明不僅具有短路保護、過壓保護及開路保護的功能，而且其功耗較低，其啟動時間僅為傳統柵極驅動電路啟動時間的1/4。同時，本發明設有開關功率放大電路，因此能確保輸入驅動晶片M中的功率信號不會產生衰減，進而確保整體的性能穩定。
【專利說明】—種基於邏輯保護放大電路的柵極驅動系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種LED驅動電路，具體是指一種基於邏輯保護放大電路的柵極驅動系統。
【背景技術】
[0002]目前，由於LED燈具有能耗低、使用壽命長以及安全環保等特點，其已經成為了人們生活照明的主流產品之一。由於LED燈不同於傳統的白熾燈，因此其需要由專用的驅動電路來進行驅動。然而，當前人們廣泛使用的柵極驅動電路由於其設計結構的不合理性，導致了目前柵極驅動電路存在能耗較高、電流噪音較大以及啟動時間較長等缺陷。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在於克服目前柵極驅動電路存在的能耗較高、電流噪音較大以及啟動時間較長的缺陷，提供一種結構設計合理，能有效降低能耗和電流噪音，明顯縮短啟動時間的一種基於邏輯保護放大電路的柵極驅動系統。
[0004]本發明的目的通過下述技術方案實現:一種基於邏輯保護放大電路的柵極驅動系統，主要由開關電流源，變壓器T，驅動晶片M，串接於驅動晶片M的VCC管腳與BOOST管腳之間的二極體Dl，串接於驅動晶片M的BOOST管腳與TG管腳之間的電容C3，串接於驅動晶片M的TG管腳與TS管腳之間的電阻R7，串接於開關電流源與驅動晶片M之間的開關功率放大電路，以及基極與驅動晶片M的TG管腳相連接、集電極順次經電容C4和電容C5後接地、而發射極接地的電晶體Q4組成；所述開關功率放大電路則由功率放大器Pl,功率放大器P2，功率放大器P3，串接在功率放大器Pl的輸出端與負極輸入端之間的電阻R9和電容C6，串接在功率放大器P2的輸出端與正極輸入端之間的電阻RlO和電容C7，基極與功率放大器Pl的輸出端相連接、集電極經電阻Rll後與功率放大器P3的正極輸入端相連接的三極體Q5，基極與三極體Q5的發射極相連接、集電極經電阻R12後與功率放大器P3的負極輸入端相連接的三極體Q6，基極經電阻R14後與功率放大器P2的輸出端相連接、集電極經電阻R13後與三極體Q6的基極相連接的三極體Q7，正極與功率放大器P3的負極輸入端相連接、而負極與三極體Q6的發射極相連接並接地的電容C8，與電阻R14相併聯的電容C9，一端與三極體Q7的基極相連接、另一端外接-4V電壓的電阻R15，一端與三極體Q7的發射極相連接、另一端外接-4V電壓的電阻R16，與電阻R16相併聯的電容ClO，以及N極與三極體Q5的集電極相連接、P極外接-4V電壓的二極體D2組成；所述功率放大器Pl的負極輸入端與功率放大器P2的正極輸入端相連接，功率放大器P3的輸出端與驅動晶片M的VCC管腳相連接，而功率放大器Pl的正極輸入端和功率放大器P2的負極輸入端則均與開關電流源相連接。
[0005]同時，在三極體Q7的集電極與驅動晶片M的INP管腳之間串接有邏輯保護放大電路，且該邏輯保護放大電路主要由功率放大器P4，功率放大器P5，與非門IC6，與非門IC7，負極與功率放大器P4的正極輸入端相連接、正極經電阻R20後與與非門IC7的負極輸入端相連接的極性電容C11，一端與與非門IC6的負極輸入端相連接、另一端與功率放大器P4的正極輸入端相連接的電阻R17，串接在功率放大器P4的負極輸入端與輸出端之間的電阻R18，一端與與非門IC6的輸出端相連接、另一端與功率放大器P5的負極輸入端相連接的電阻R19，串接在功率放大器P5的正極輸入端與輸出端之間的極性電容C12，正極與與非門IC7的輸出端相連接、負極順次經穩壓二極體D3和電阻R21後與功率放大器P4的輸出端相連接的電容C13，P極與功率放大器P5的輸出端相連接、N極順次經電阻R23和電阻R22後與穩壓二極體D3和電阻R21的連接點相連接的二極體D4，以及N極與電容C13的負極相連接、P極與二極體D4和電阻R23的連接點相連接的穩壓二極體D5組成；所述與非門IC6的正極輸入端與功率放大器P4的負極輸入端相連接；功率放大器P5的輸出端與非門IC7的正極輸入端相連接，其正極輸入端則與功率放大器P4的輸出端相連接；所述極性電容Cll的正極則與三極體Q7的集電極相連接，而電阻R22和電阻R23的連接點則與驅動晶片M的INP管腳相連接。
[0006]所述變壓器T的原邊線圈的同名端與電容C4和電容C5的連接點相連接，其非同名端則與電晶體Q4的發射極相連接後接地；同時，電晶體Q4的發射極還與驅動晶片M的TS管腳相連接，所述變壓器T的副邊線圈上設有抽頭Yl和抽頭Y2。
[0007]所述的開關電流源由電晶體Ql，電晶體Q2,電晶體Q3,直流電源S,串接在電晶體Ql的集電極與電晶體Q2的集電極之間的電阻R1，串接在電晶體Ql的發射極與直流電源S的負極之間的RC濾波電路，串接在電晶體Ql的基極與直流電源S的負極之間的電阻R2，與直流電源S相併聯的電阻R5，串接在電晶體Q3的發射極與直流電源S的負極之間的電阻R6，串接在電晶體Q3的集電極與電晶體Q2的集電極之間的電阻R4，以及正極與電晶體Q2的集電極相連接、負極與直流電源S的負極相連接的極性電容C2組成；所述電晶體Q2的基極還與電晶體Ql的集電極相連接，而電晶體Q3的基極則分別與電晶體Q2的發射極和直流電源S的正極相連接；所述極性電容C2的正極與功率放大器Pl的正極輸入端相連接，其負極則與功率放大器P2的負極輸入端相連接。
[0008]為確保使用效果，所述驅動晶片M優先採用LTC4440A集成晶片來實現。
[0009]本發明較現有技術相比，具有以下優點及有益效果:
(I)本發明不僅具有短路保護、過壓保護及開路保護的功能，而且其功耗較低，其啟動時間僅為傳統柵極驅動電路啟動時間的1/4。
[0010](2)本發明設有自帶的開關電流源，因此能有效的避免外部電磁幹擾，同時，能顯著的降低電流噪音。
[0011](3)本發明設有開關功率放大電路，因此能確保輸入驅動晶片M中的功率信號不會產生衰減，進而確保整體的性能穩定。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明的整體結構示意圖。
[0013]圖2為本發明的邏輯保護放大電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合實施例對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限於此。實施例
[0015]如圖1所示，本發明由電晶體Q4、變壓器T、驅動晶片Μ、開關電流源、二極體D1、電容C3、電阻R7、電容C4、電容C5，開關功率放大電路，以及邏輯保護放大電路組成。連接時，開關電流源的輸出端需要與開關功率放大電路的輸入端相連接，而開關功率放大電路的輸出端則需要與驅動晶片M相連接。所述的二極體Dl串接於驅動晶片M的VCC管腳與BOOST管腳之間，以確保當變壓器T損壞時，其外部電流不會對驅動晶片M造成損害。電容C3串接於驅動晶片M的BOOST管腳與TG管腳之間，而電阻R7則串接於驅動晶片M的TG管腳與TS管腳之間。
[0016]所述電晶體Q4的基極與驅動晶片M的TG管腳相連接，其集電極順次經電容C4和電容C5後接地，其發射極接地。同時，該電晶體Q4的集電極還需要外接+6V的驅動電壓，以確保電晶體Q4能正常運行。
[0017]其中，變壓器T的原邊線圈的同名端與電容C4和電容C5的連接點相連接，其非同名端則與電晶體Q4的發射極相連接後接地。同時，電晶體Q4的發射極還與驅動晶片M的TS管腳相連接。
[0018]變壓器T的副邊線圈上設有抽頭Yl和抽頭Y2，即通過該抽頭Yl和抽頭Y2，本發明在變壓器T的副邊線圈上形成有4個輸出端，即副邊線圈的同名端，Yl抽頭、Y2抽頭和副邊線圈的非同名端。
[0019]所述的開關功率放大電路，主要由功率放大器Pl，功率放大器P2，功率放大器P3，三極體Q5，三極體Q6，三極體Q7，串接在功率放大器Pl的輸出端與負極輸入端之間的一級RC濾波電路，串接在功率放大器P2的輸出端與正極輸入端之間的二級RC濾波電路，以及電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、電阻R16、電容C8、電容C9、電容ClO及二極體D2組成。
[0020]其中，所述的一級RC濾波電路由電阻R9和電容C6並聯而成，即電阻R9和電容C6均串接在功率放大器Pl的負極輸入端與輸出端之間；所述的二級RC濾波電路則由電阻RlO和電容C7並聯而成，即電阻RlO和電容C7均串接在功率放大器P2的正極輸入端與輸出端之間。同時，功率放大器Pl的負極輸入端還與功率放大器P2的正極輸入端相連接。
[0021]三極體Q5的基極與功率放大器Pl的輸出端相連接，其集電極經電阻Rll後與功率放大器P3的正極輸入端相連接，其發射極則與三極體Q6的基極相連接；三極體Q6的集電極經電阻R12後與功率放大器P3的負極輸入端相連接，同時，該三極體Q6的集電極還外接+1V電壓。
[0022]三極體Q7的基極經電阻R14後與功率放大器P2的輸出端相連接，其集電極則經電阻R13後與三極體Q6的基極相連接。電容C9則與電阻R14相併聯，為確保效果，該電容C9優先採用電解電容來實現。連接時，電容C9的負極與三極體Q7的基極相連接，其正極則與功率放大器P2的輸出端相連接。電容C8的正極與功率放大器P3的負極輸入端相連接，其負極則與三極體Q6的發射極相連接。同時，該電容CS的負極和三極體Q6的發射極均接地。
[0023]電阻R15的一端與三極體Q7的基極相連接，其另一端外接-4V的電壓；而電阻R16的一端與三極體Q7的發射極相連接，其另一端則同樣外接-4V的電壓。電容ClO則與電阻R16相併聯。同樣，所述電容ClO和電容C8也均採用電解電容來實現。
[0024]所述二極體D2的N極與三極體Q5的集電極相連接，其P極在外接_4V的電壓。為確保功率放大器Pl和功率放大器P2的正常運行，該電容C6和電容C7均優先採用貼片電容來實現。
[0025]所述開關電流源用於向開關功率放大電路和驅動晶片M提供工作電源，其由電晶體Q1，電晶體Q2，電晶體Q3,直流電源S,串接在電晶體Ql的集電極與電晶體Q2的集電極之間的電阻R1，串接在電晶體Ql的發射極與直流電源S的負極之間的RC濾波電路，串接在電晶體Ql的基極與直流電源S的負極之間的電阻R2，與直流電源S相併聯的電阻R5，串接在電晶體Q3的發射極與直流電源S的負極之間的電阻R6，串接在電晶體Q3的集電極與電晶體Q2的集電極之間的電阻R4，以及正極與電晶體Q2的集電極相連接、負極與直流電源S的負極相連接的極性電容C2組成。
[0026]同時，該電晶體Q2的基極還與電晶體Ql的集電極相連接，電晶體Q3的基極則分別與電晶體Q2的發射極和直流電源S的正極相連接。所述極性電容C2的正極要與功率放大器Pl的正極輸入端相連接，而極性電容C2的負極則要與功率放大器P2的負極輸入端相連接。
[0027]所述的RC濾波電路則由電阻R3和電容Cl並聯而成，即電阻R3和電容Cl並聯後，其一個公共端與電晶體Ql的發射極相連接、其另一個公共端則與直流電源S的負極相連接。
[0028]為確保使用效果，該驅動晶片M優先採用凌力爾特公司生產的高頻率N溝道MOSFET柵極驅動晶片，即LTC4440A集成晶片。該驅動晶片能以高達80V的輸入電壓工作，在高達100V瞬態時可連續工作。
[0029]所述邏輯保護放大電路的結構如圖2所示，即該邏輯保護放大電路主要由功率放大器P4，功率放大器P5，與非門IC6，與非門IC7，負極與功率放大器P4的正極輸入端相連接、正極經電阻R20後與與非門IC7的負極輸入端相連接的極性電容C11，一端與與非門IC6的負極輸入端相連接、另一端與功率放大器P4的正極輸入端相連接的電阻R17，串接在功率放大器P4的負極輸入端與輸出端之間的電阻R18, —端與與非門IC6的輸出端相連接、另一端與功率放大器P5的負極輸入端相連接的電阻R19，串接在功率放大器P5的正極輸入端與輸出端之間的極性電容C12，正極與與非門IC7的輸出端相連接、負極順次經穩壓二極體D3和電阻R21後與功率放大器P4的輸出端相連接的電容C13，P極與功率放大器P5的輸出端相連接、N極順次經電阻R23和電阻R22後與穩壓二極體D3和電阻R21的連接點相連接的二極體D4，以及N極與電容C13的負極相連接、P極與二極體D4和電阻R23的連接點相連接的穩壓二極體D5組成。
[0030]同時，所述與非門IC6的正極輸入端與功率放大器P4的負極輸入端相連接；功率放大器P5的輸出端與非門IC7的正極輸入端相連接，其正極輸入端則與功率放大器P4的輸出端相連接。
[0031]所述極性電容Cll的正極需要與三極體Q7的集電極相連接，而電阻R22和電阻R23的連接點則與驅動晶片M的INP管腳相連接。
[0032]如上所述，便可以很好的實現本發明。
【權利要求】
1.一種基於邏輯保護放大電路的柵極驅動系統，主要由開關電流源，變壓器I，驅動晶片1，串接於驅動晶片1的似管腳與80031管腳之間的二極體01，串接於驅動晶片1的80081管腳與％管腳之間的電容03，串接於驅動晶片1的％管腳與13管腳之間的電阻尺7，串接於開關電流源與驅動晶片1之間的開關功率放大電路，以及基極與驅動晶片1的％管腳相連接、集電極順次經電容(?和電容⑶後接地、而發射極接地的電晶體04組成；所述開關功率放大電路則由功率放大器？1，功率放大器？2，功率放大器？3，串接在功率放大器？1的輸出端與負極輸入端之間的電阻四和電容⑶，串接在功率放大器？2的輸出端與正極輸入端之間的電阻町0和電容07，基極與功率放大器？1的輸出端相連接、集電極經電阻尺11後與功率放大器？3的正極輸入端相連接的三極體05，基極與三極體陰的發射極相連接、集電極經電阻[2後與功率放大器？3的負極輸入端相連接的三極體06，基極經電阻814後與功率放大器？2的輸出端相連接、集電極經電阻813後與三極體06的基極相連接的三極體識，正極與功率放大器？3的負極輸入端相連接、而負極與三極體06的發射極相連接並接地的電容⑶，與電阻814相併聯的電容⑶，一端與三極體07的基極相連接、另一端外接-價電壓的電阻町5，一端與三極體07的發射極相連接、另一端外接-價電壓的電阻[6，與電阻尺16相併聯的電容010，以及~極與三極體05的集電極相連接、？極外接-價電壓的二極體02組成；所述功率放大器？1的負極輸入端與功率放大器？2的正極輸入端相連接，功率放大器？3的輸出端與驅動晶片1的似管腳相連接，而功率放大器？1的正極輸入端和功率放大器？2的負極輸入端則均與開關電流源相連接，其特徵在於，在三極體07的集電極與驅動晶片1的I冊管腳之間串接有邏輯保護放大電路，且該邏輯保護放大電路主要由功率放大器？4，功率放大器？5，與非門106，與非門107，負極與功率放大器？4的正極輸入端相連接、正極經電阻820後與與非門107的負極輸入端相連接的極性電容011，一端與與非門106的負極輸入端相連接、另一端與功率放大器？4的正極輸入端相連接的電阻町7，串接在功率放大器？4的負極輸入端與輸出端之間的電阻018，一端與與非門106的輸出端相連接、另一端與功率放大器？5的負極輸入端相連接的電阻町9，串接在功率放大器？5的正極輸入端與輸出端之間的極性電容012，正極與與非門107的輸出端相連接、負極順次經穩壓二極體03和電阻821後與功率放大器？4的輸出端相連接的電容013，？極與功率放大器？5的輸出端相連接4極順次經電阻以3和電阻以2後與穩壓二極體03和電阻821的連接點相連接的二極體04，以及~極與電容013的負極相連接、？極與二極體04和電阻823的連接點相連接的穩壓二極體05組成；所述與非門106的正極輸入端與功率放大器？4的負極輸入端相連接；功率放大器？5的輸出端與非門107的正極輸入端相連接，其正極輸入端則與功率放大器？4的輸出端相連接；所述極性電容011的正極則與三極體07的集電極相連接，而電阻822和電阻823的連接點則與驅動晶片1的爪？管腳相連接。
2.根據權利要求1所述的一種基於邏輯保護放大電路的柵極驅動系統，其特徵在於，所述變壓器I的原邊線圈的同名端與電容04和電容⑶的連接點相連接，其非同名端則與電晶體04的發射極相連接後接地；同時，電晶體04的發射極還與驅動晶片1的13管腳相連接，所述變壓器I的副邊線圈上設有抽頭打和抽頭12。
3.根據權利要求2所述的一種基於邏輯保護放大電路的柵極驅動系統，其特徵在於，所述的開關電流源由電晶體01，電晶體02，電晶體03，直流電源3，串接在電晶體01的集電極與電晶體02的集電極之間的電阻81，串接在電晶體的發射極與直流電源3的負極之間的％濾波電路，串接在電晶體的基極與直流電源3的負極之間的電阻82，與直流電源8相併聯的電阻陽，串接在電晶體03的發射極與直流電源3的負極之間的電阻86，串接在電晶體03的集電極與電晶體02的集電極之間的電阻財，以及正極與電晶體02的集電極相連接、負極與直流電源3的負極相連接的極性電容02組成；所述電晶體02的基極還與電晶體的集電極相連接，而電晶體03的基極則分別與電晶體02的發射極和直流電源3的正極相連接；所述極性電容02的正極與功率放大器？1的正極輸入端相連接，其負極則與功率放大器？2的負極輸入端相連接。
4.根據權利要求1?3任一項所述的一種基於邏輯保護放大電路的柵極驅動系統，其特徵在於，所述驅動晶片1為1扣4440八集成晶片。
【文檔編號】H05B37/02GK104411056SQ201410699831
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月27日 優先權日:2014年11月27日
【發明者】羅婭, 車容俊 申請人:成都措普科技有限公司