專利名稱：快速啟動柵極驅動裝置及其控制模塊的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種快速啟動柵極驅動裝置及其控制模塊。
背景技術：
圖1為傳統的柵極驅動控制系統，包括電阻R1、電容Cl、二極管D1、電阻R2、電阻R3、變壓器Tl (包括原邊繞組，副邊繞組及輔助繞組)、M0S管Ml、電阻R4，二極管D2、輸出電容C2、LED燈以及控制電路11。其中，電阻Rl的一端接輸入電壓Vin，Rl的另一端與電容Cl的一端、二極管Dl的一端以及控制電路的電源端口 VCC相連。電容Cl的另一端接地，二極管Dl的另一端接變壓器Tl的輔助繞組以及電阻R2的一端，變壓器Tl的輔助繞組的另一端接地，電阻R2的另一端接控制電路11的反饋端口 FB，并且與電阻R3的一端相連，電阻R3的另一端接地。變壓器Tl的原邊繞組一端接輸入電壓Vin，另一端接MOS管Ml的漏端，MOS管Ml的柵端接控制電路11的驅動信號輸出端口 DRV，MOS管Ml的源端接控制電路11的片選端口 CS，并且與電阻R4的一端相連，電阻R4的另一端接地。變壓器Tl的副邊繞組的一端接二極管D2的正極，二極管D2的負極接輸出電容C2的一端，并且與負載LED燈的一端相連，電容C2的另一端與負載LED燈的另端接在一起，共地。圖1所示的恒流驅動控制系統，由于需要給控制電路11及驅動電路供電，因此電容Cl的電容值通常比較大，使得系統在啟動時啟動時間較長，特別是在90V下啟動時，啟動時間往往會大于IS。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種快速啟動柵極驅動裝置及其控制模塊，能夠縮短啟動時間。為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種快速啟動柵極驅動裝置，包括:控制電路，所述控制電路具有電源端口，所述電源端口經由第一電容接地；變壓器，其初級繞組的同名端接收輸入信號，其輔助繞組的異名端經由第一二極管連接至所述電源端口，其輔助繞組的同名端接地，其中第一二極管的正極連接所述輔助繞組的異名端，所述第一二極管的負極連接所述電源端口 ；開關管，其輸入端連接所述初級繞組的異名端；其中，所述控制電路還檢測所述電源端口的電壓，并根據檢測結果產生開關切換信號；所述快速啟動柵極驅動裝置還包括:開關電路，在所述開關切換信號的控制下，將所述開關管的控制端切換為接收所述輸入信號或者接收所述控制電路輸出的驅動信號，將所述開關管的輸出端切換為連接所述控制電路的片選端口或連接所述控制電路的電源端口。根據本實用新型的一個實施例，所述快速啟動柵極驅動裝置還包括:第一電阻，其第一端接收所述輸入信號；第二二極管，其負極連接所述第一電阻的第二端，其正極接地；[0014]根據本實用新型的一個實施例，所述開關電路包括:第一開關，其第一端連接所述第一電阻的第二端，其第二端連接所述開關管的控制端，其控制端接收所述開關切換信號；第二開關，其第一端接收所述驅動信號，其第二端連接所述開關管的控制端，其控制端接收所述開關切換信號；第三開關，其第一端連接所述開關管的輸出端，其第二端連接所述電源端口，其控制端接收所述開關切換信號；第四開關，其第一端連接所述開關管的輸出端，其第二端連接所述片選端口，其控制端接收所述開關切換信號。根據本實用新型的一個實施例，所述開關電路包括:第一開關，其第一端連接所述第一電阻的第二端，其第二端連接所述開關管的控制端，其控制端接收所述開關切換信號；第二開關，其第一端接收所述驅動信號，其第二端連接所述開關管的控制端，其控制端接收所述開關切換信號；第三開關，其第一端連接所述開關管的輸出端，其第二端經由第四電阻連接所述電源端口，其控制端接收所述開關切換信號；第四開關，其第一端連接所述開關管的輸出端，其第二端連接所述片選端口，其控制端接收所述開關切換信號。根據本實用新型的一個實施例，所述快速啟動柵極驅動裝置還包括:第二電阻，其第一端連接所述輔助繞組的異名端，其第二端連接所述控制電路的反饋端口 ；第三電阻，其第一端連接所述第二電阻的第二端，其第二端接地。根據本實用新型的一個實施例，所述片選端口經由第四電阻接地。根據本實用新型的一個實施例，所述快速啟動柵極驅動裝置還包括:輸出二極管，其正極連接所述變壓器的副邊繞組的異名端，所述副邊繞組的同名端接地；輸出電容，其一端連接所述輸出二極管的負極，其第二端接地，所述輸出電容配置為與負載并聯。本實用新型還提供了一種快速啟動柵極驅動裝置的控制模塊，包括以上任一項所述的控制電路和開關電路。與現有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:本實用新型實施例的快速啟動柵極驅動裝置中，采用開關電路來切換電源端口的充電過程，在初始上電時通過變壓器的初級繞組和開關管對電源端口進行充電，充電電流較大，因此啟動速度很快，并且在正常工作時可以實現與常規(guī)的柵極驅動電路相同的功能。經過驗證，本實用新型實施例的快速啟動柵極驅動裝置的啟動時間可以減小到200mS以下，能夠滿足快速啟動要求。

圖1是現有技術中的一種柵極驅動裝置的電路圖；[0035]圖2是本發(fā)明的一個實施例的快速啟動柵極驅動裝置的電路圖；圖3是本發(fā)明的另一個實施例的快速啟動柵極驅動裝置的電路圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，但不應以此限制本實用新型的保護范圍。參考圖2，本實施例的快速啟動柵極驅動裝置主要包括:控制模塊20、變壓器T、開關管Ml、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第一二極管D2、第二二極管D1、輸出二極管D3、輸出電容C2以及負載23。控制模塊20包括控制電路21和開關電路22。其中，控制電路21包括電源端口(圖中未標示)、驅動信號輸出端口 DRI1、片選端口 Cs、反饋端口 fb、開關切換信號輸出端口 UVL0。其中，控制電路21的電源端口與控制模塊20的電源端口 VCC相連，控制電路21的驅動信號輸出端口 DRI1、開關切換信號輸出端口 UVLO與開關電路22相連，控制電路21的片選端口 Cs與控制模塊20的片選端口 CS相連，控制電路21的反饋端口 fb和控制模塊20的反饋端口 FB相連。需要說明的是，為了簡化，在圖2中控制模塊20的電源端口 VCC并未與控制電路21相連，但本領域技術人員應當理解，控制電路21的電源端口與控制模塊20的電源端口 VCC之間是電連接的。其中，控制電路21的電源端口、驅動信號輸出端口 DRI1、片選端口 cs、反饋端口 fb以及與這些端口相關的內部電路與現有技術中的控制電路相同。與現有技術類似地，控制電路21產生驅動信號并通過驅動信號輸出端口 DRIl輸出，控制電路21的片選端口 cs和控制模塊20的片選端口 CS經由第四電阻Rs接地，電源端口 VCC經由第一電容Cl接地。本實施例中，控制電路21還檢測電源端口(也即控制模塊的電源端口 VCC)的電壓，并根據檢測結果產生開關切換信號，該開關切換信號經由開關切換信號輸出端口 UVLO輸出，用于控制開關電路22中各個開關狀態(tài)的切換。例如，控制電路21中可以包括比較器，用于檢測電源端口 VCC的電壓，當VCC電壓高于第一設定值時，開關切換信號輸出端口UVLO輸出一個預設的信號，當VCC電壓低于第二設定值時，開關切換信號輸出端口 UVLO輸出的信號發(fā)生翻轉，其中，第一設定值要高于第二設定值。此外，本實施例中的控制模塊20還包括端口 VST和端口 COMP，分別連接至控制電路21的端口 vst和端口 comp，其中端口 VST經由第一電阻Rl接收輸入信號Vin，并經由第二電容Dl接地，其中端口 VST連接第二電容Dl的負極，第二電容Dl的正極接地。端口COMP經由電容C3接地，用于環(huán)路補償。變壓器T的初級繞組LI的同名端接收輸入信號Vin，初級繞組LI的異名端連接開關管Ml的輸入端。該開關管Ml例如可以是MOS晶體管。變壓器T的副邊繞組L2的同名端接地，副邊繞組L2的異名端連接輸出二極管D3的正極，輸出二極管D3的負極連接輸出電容C2的一端，輸出電容C2的另一端接地，輸出電容C2配置為與負載23并聯。該負載例如可以是LED燈等。變壓器T的輔助繞組L3的異名端經由第一二極管D2連接至電源端口 VCC，輔助繞組L3的同名端接地，其中第一二極管D2的正極連接輔助繞組L3的異名端，第一二極管D2的負極連接電源端口 VCC。另外，輔助繞組L3的異名端連接第二電阻R2的第一端，第二電阻R2的第二端連接第三電阻R3的第一端，第三電阻R3的第二端接地。此外，反饋端口 FB連接第三電阻的第一端。開關電路22在開關切換信號的控制下，將開關管Ml的控制端DRI切換為接收輸入信號Vin或者接收控制電路21輸出的驅動信號，以及將開關管Ml的輸出端切換為連接控制模塊20的片選端口 CS (也即控制電路21的片選端口 cs)或者連接控制模塊20的電源端口 VCC (也即控制電路21的電源端口)。更加具體而言，在電源端口 VCC的電壓小于預設的啟動電壓時(即剛上電時)，開關切換信號控制開關電路22將開關管Ml的控制端DRI切換為接收輸入信號Vin，并將開關管Ml的輸出端SW切換為連接控制模塊20的電源端口 VCC (也即控制電路21的電源端口)，通過初級繞組LI和開關管Ml對電源端口 VCC的第一電容Cl進行充電；在電源端口 VCC的電壓達到該啟動電壓時，開關切換信號控制開關電路22將開關管Ml的控制端DRI切換為接收控制電路21輸出的驅動信號，并將開關管Ml的輸出端SW切換為連接控制電路21的片選端口 CS，整個柵極驅動裝置恢復常規(guī)工作狀態(tài)。作為一個非限制性的例子，開關電路22可以包括:第一開關K1，其第一端連接第一電阻Rl的第二端，其第二端連接開關管Ml的控制端DRI，其控制端接收開關切換信號(即連接開關切換信號輸出端UVL0);第二開關K2，其第一端接收驅動信號(即連接驅動信號輸出端DRI1)，其第二端連接開關管Ml的控制端DRI，其控制端接收開關切換信號(即連接開關切換信號輸出端UVL0);第三開關K3，其第一端連接開關管Ml的輸出端SW，其第二端連接電源端口 VCC，其控制端接收開關切換信號(即連接開關切換信號輸出端UVL0);第四開關K4，其第一端連接開關管Ml的輸出端SW，其第二端連接片選端口 CS (也即控制電路21的片選端口 cs)，其控制端接收開關切換信號(即連接開關切換信號輸出端UVL0)。如圖3所示，開關電路還可以為另外一種電路結構，與圖2所示的開關電路不同之處在于，第三開關K3，其第一端連接開關管Ml的輸出端SW，其第二端連接第四電阻的一端，第四電阻的另一端連接電源端口 VCC，其控制端接收開關切換信號(即連接開關切換信號輸出端UVLO )。本領域技術人員應當理解，開關電路22還可以采用其他任何適當的具體電路結構，只要能夠實現以下功能即可:在開關切換信號的控制下，將開關管Ml的控制端DRI切換為接收輸入信號Vin或者接收控制電路21輸出的驅動信號，將開關管Ml的輸出端SW切換為連接控制電路21的片選端口 cs或連接控制電路21的電源端口。圖2所示的快速啟動柵極驅動裝置的工作原理如下:當系統初始上電時，第一電阻Rl流過電流，通過第二二極管Dl進行穩(wěn)壓，控制電路21檢測電源端口 VCC的電壓，在電源端口 VCC的電壓上升到預設的啟動電壓之前，開關切換信號控制第一開關Kl開通、第二開關K2斷開、第三開關K3開通、第四開關K4斷開，開關管Ml導通，輸入信號Vin通過變壓器T的初級繞組L1、開關管Ml和第三開關K3給電源端口 VCC快速充電，當電源端口 VCC的電壓充電至啟動電壓時，開關切換信號控制第一開關Kl斷開、第二開關K2導通、第三開關K3斷開、第四開關K4導通，控制電路21接收反饋端口 FB和片選端口 CS的信號，并且通過端口 COMP的電容C3進行環(huán)路補償。至此，該快速啟動柵極驅動裝置完成啟動過程，開始正常工作。綜上，本實施例的快速啟動柵極驅動裝置在初始上電時，連接在電源端口 VCC的電容Cl通過變壓器初級繞組LI和開關管Ml充電，充電電流可以設置較大，啟動速度很快，而在正常工作時又與常規(guī)的柵極驅動裝置一樣。因此可以得到很快的啟動時間，啟動時間可以減小到200mS以下，可以滿足快速啟動要求。本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本實用新型，任何本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本實用新型的保護范圍應當以本實用新型權利要求所界定的范圍為準。
權利要求1.一種快速啟動柵極驅動裝置，包括: 控制電路，所述控制電路具有電源端口，所述電源端口經由第一電容接地； 變壓器，其初級繞組的同名端接收輸入信號，其輔助繞組的異名端經由第一二極管連接至所述電源端口，其輔助繞組的同名端接地，其中第一二極管的正極連接所述輔助繞組的異名端，所述第一二極管的負極連接所述電源端口； 開關管，其輸入端連接所述初級繞組的異名端； 其特征在于，所述控制電路還檢測所述電源端口的電壓，并根據檢測結果產生開關切換信號；所述快速啟動柵極驅動裝置還包括: 開關電路，在所述開關切換信號的控制下，將所述開關管的控制端切換為接收所述輸入信號或者接收所述控制電路輸出的驅動信號，將所述開關管的輸出端切換為連接所述控制電路的片選端口或連接所述控制電路的電源端口。
2.根據權利要求1所述的快速啟動柵極驅動裝置，其特征在于，還包括: 第一電阻，其第一端接收所述輸入信號； 第二二極管，其負極連接所述第一電阻的第二端，其正極接地。
3.根據權利要求2所述的快速啟動柵極驅動裝置，其特征在于，所述開關電路包括: 第一開關，其第一端連接所述第一電阻的第二端，其第二端連接所述開關管的控制端，其控制端接收所述開關切換信號； 第二開關，其第一端接收所述驅動信號，其第二端連接所述開關管的控制端，其控制端接收所述開關切換信號； 第三開關，其第一端連接所述開關管的輸出端，其第二端連接所述電源端口，其控制端接收所述開關切換信號； 第四開關，其第一端連接所述開關管的輸出端，其第二端連接所述片選端口，其控制端接收所述開關切換信號。
4.根據權利要求2所述的快速啟動柵極驅動裝置，其特征在于，所述開關電路包括: 第一開關，其第一端連接所述第一電阻的第二端，其第二端連接所述開關管的控制端，其控制端接收所述開關切換信號； 第二開關，其第一端接收所述驅動信號，其第二端連接所述開關管的控制端，其控制端接收所述開關切換信號； 第三開關，其第一端連接所述開關管的輸出端，其第二端經由第四電阻連接所述電源端口，其控制端接收所述開關切換信號； 第四開關，其第一端連接所述開關管的輸出端，其第二端連接所述片選端口，其控制端接收所述開關切換信號。
5.根據權利要求1所述的快速啟動柵極驅動裝置，其特征在于，還包括: 第二電阻，其第一端連接所述輔助繞組的異名端，其第二端連接所述控制電路的反饋端口 ； 第三電阻，其第一端連接所述第二電阻的第二端，其第二端接地。
6.根據權利要求1所述的快速啟動柵極驅動裝置，其特征在于，所述片選端口經由第四電阻接地。
7.根據權利要求1所述的快速啟動柵極驅動裝置， 其特征在于，還包括:輸出二極管，其正極連接所述變壓器的副邊繞組的異名端，所述副邊繞組的同名端接地； 輸出電容，其一端連接所述輸出二極管的負極，其第二端接地，所述輸出電容配置為與負載并聯。
8.一種快速啟動柵極驅動裝置的控制模塊， 其特征在于，包括權利要求1至7中任一項所述的控制電路和開關電路。
專利摘要本實用新型提供了一種快速啟動柵極驅動裝置及其控制模塊，該柵極驅動裝置包括控制電路，具有電源端口并經由第一電容接地，根據所述電源端口電壓的檢測結果產生開關切換信號；變壓器，其初級繞組的同名端接收輸入信號，其輔助繞組的異名端經由第一二極管連接至電源端口，其輔助繞組的同名端接地，其中第一二極管的正極連接輔助繞組的異名端，第一二極管的負極連接電源端口；開關管，其輸入端連接初級繞組的異名端；開關電路，在開關切換信號的控制下，將開關管的控制端切換為接收輸入信號或者接收控制電路輸出的驅動信號，將開關管的輸出端切換為連接控制電路的片選端口或連接控制電路的電源端口。本實用新型能夠縮短柵極驅動裝置的啟動時間。
文檔編號H02M1/36GK203014666SQ20122074727
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者王棟, 吳建興 申請人:杭州士蘭微電子股份有限公司