CN109980903A - 一种驱动电路和电源 - Google Patents

Abstract

一种驱动电路和电源，所述驱动电路包括原边驱动单元、变压器单元和至少一个副边整流单元，原边驱动单元接收控制信号，基于所述控制信号控制各开关管处于第一开关组合时，输出一正向电压信号使得所述原边绕组处于充电状态，副边整流单元将所述副边绕组与功率开关管导通，基于所述控制信号控制各开关管处于第二开关组合时，输出一反向电压信号使得所述原边绕组处于放电状态，副边整流单元将所述副边绕组与所述功率开关管断开。本申请提供的方案，通过变压器进行隔离，实现电容的无损充电以及放电的能量回收，实现无损驱动。

Description

一种驱动电路和电源

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤指一种驱动电路和电源。

背景技术

应用电力电子功率开关器件的开关电源因其效率高、体积小等优势，在整个工业设备供电领域占有主导地位。高效率和高功率密度是对开关电源不断提高的核心需求，提高功率开关器件的开关频率是进一步提高功率密度的重要手段。开关电源中，金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，简称Mosfet)等功率开关器件和电感、电容、变压器等无源器件组成了关键的功率电路，通过提高开关频率，可以减小无源器件的参数和体积，但同时带来开关器件开关损耗的增加。开关器件的开关损耗主要包括器件的输出寄生电容等在开关过程中带来的损耗，以及输入电容在驱动过程中引起的驱动损耗。在相关技术中，通常通过谐振电路等软开关方案实现对寄生电容能量的回收，但此类电路仅能降低输出电容引起的损耗，随着开关频率的进一步提高，由输入电容以及驱动电路引起的驱动损耗对效率的影响变得更加明显。

发明内容

本发明至少一实施例提供了一种驱动电路和电源，减少驱动损耗，提高驱动效率。

为了达到本发明目的，本发明至少一实施例提供了一种驱动电路，用于驱动功率开关管，所述驱动电路包括原边驱动单元、变压器单元和至少一个副边整流单元，所述变压器单元包括原边绕组和至少一个副边绕组，所述原边驱动单元耦接所述原边绕组的两端，每个副边绕组耦接一个所述副边整流单元，所述原边驱动单元包括至少两个开关管，所述副边整流单元包括至少两个开关管，其中：

所述原边驱动单元用于，接收控制信号，基于所述控制信号控制各开关管处于第一开关组合时，输出一正向电压信号使得所述原边绕组处于充电状态，基于所述控制信号控制各开关管处于第二开关组合时，输出一反向电压信号使得所述原边绕组处于放电状态；

所述副边整流单元用于，在所述原边绕组处于充电状态时，将所述副边绕组与所述功率开关管导通，使所述功率开关管处于驱动状态；在所述原边绕组处于放电状态时，将所述副边绕组与所述功率开关管断开。

本发明一实施例提供一种电源，包括电源转换电路和上述驱动电路，其中：

所述驱动电路用于，向所述电源转换电路中的各个功率开关管输出驱动信号；

所述电源转换电路用于，在所述驱动信号的控制下将接收到的电压转换并输出。

与相关技术相比，本发明一实施例提供的驱动电路，通过变压器进行隔离，实现电容的无损充电以及放电的能量回收，实现无损驱动。

此外，在本发明另一实施例中，还能实现一个原边驱动单元隔离驱动多个功率开关管，可以大大减小驱动器的数量，并进一步降低驱动损耗。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1是相关技术中的一种驱动电路示意图；

图2是相关技术中的一种谐振驱动电路示意图；

图3是相关技术中另一种谐振驱动电路示意图；

图4是本发明一实施例提供的驱动电路示意图；

图5是本发明一实施例提供的驱动电路示意图；

图6是本发明一实施例提供的驱动电路的控制和驱动波形示意图；

图7是本发明一实施例提供的驱动电路示意图；

图8是本发明一实施例提供的驱动电路的控制和驱动波形示意图；

图9为本发明一实施例提供的驱动电路示意图；

图10是本发明一实施例提供的另一驱动电路示意图；

图11是本发明一实施例提供的驱动电路示意图；

图12是本发明一实施例提供的驱动电路的驱动波形示意图；

图13是本发明一实施例提供的驱动电路示意图；

图14是本发明一实施例提供的驱动电路示意图；

图15是本发明一实施例提供的驱动电路示意图；

图16是本发明一实施例提供的驱动电路示意图；

图17是本发明一实施例提供的驱动电路示意图；

图18是本发明一实施例提供的驱动电路示意图；

图19是本发明一实施例提供的驱动电路示意图；

图20是本发明一实施例提供的驱动电路示意图；

图21是本发明一实施例提供的电源示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1为相关技术中常用的一种功率Mosfet驱动电路，由于用于功率处理电路的Mosfet有相比用于信号处理的Mosfet更大的输入寄生电容Cgs和Cgd，从控制器输出的控制信号Ctrl无法直接驱动，需要增加由两个开关管组成的驱动器101，并通过Vcc对Cgs和Cgd进行充放电，以达到Mosfet栅极的电压控制。该电路在一个开关驱动过程中，输入电容的充放电能量在回路阻抗Rg上被完全损耗，损耗的大小与开关频率和输入电容的大小成正比。

图2为相关技术中采用的另一种驱动方案示意图，如图2所示，采用电感与输入电容组成的谐振电路进行充放电驱动，可以把输入电容上的能量通过转移到电感储存进行回收，但该方案需要增加两个二极管对驱动电压进行钳位，并对电感续流实现能量回收。该方案电路复杂，通过二极管续流也增加了部分额外损耗，驱动Mosfet也不能实现软开关，存在开关损耗。

图3所示方案将图2所示方案的二极管改为Mosfet以减小续流损耗，但使控制变得更为复杂，此外与图2所示方案一样，要求Mosfet的源级与驱动电路的参考连接在一起。

相关技术的驱动电路中，存在驱动损耗且随开关频率提高驱动损耗增加的问题，另外，谐振驱动电路存在器件较多、控制复杂、损耗减小有限以及应用场合受限的问题。

为解决开关电源工作中存在功率开关管的驱动损耗，并且驱动损耗随开关频率上升变得更加显著的问题，提高开关电源在高开关频率下的转换效率，本申请提供了一种实现软开关充放电的无损驱动电路。以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。

如图4所示，本发明一实施例提供一种驱动电路，用于驱动功率开关管，包括原边驱动单元41、变压器单元42和至少一个副边整流单元43，所述变压器单元42包括原边绕组P0和至少一个副边绕组S0，所述原边驱动单元41耦接所述原边绕组P0的两端，每个副边绕组S0耦接一个所述副边整流单元43，副边整流单元和副边绕组一一对应，所述原边驱动单元41包括至少两个开关管，所述副边整流单元43包括至少两个开关管，其中：

所述原边驱动单元41用于，接收控制信号，基于所述控制信号控制各开关管处于第一开关组合时，输出一正向电压信号使得所述原边绕组P0处于充电状态，基于所述控制信号控制各开关管处于第二开关组合时，输出一反向电压信号使得所述原边绕组P0处于放电状态；

所述副边整流单元43用于，在所述原边绕组P0处于充电状态时，将所述副边绕组S0与所述功率开关管导通，使所述功率开关管处于驱动状态；在所述原边绕组P0处于放电状态时，将所述副边绕组S0与所述功率开关管断开。其中，使功率开关管处于驱动状态即导通功率开关管。副边绕组与功率开关管断开时，功率开关管处于关断状态。

其中，原边绕组P0和副边绕组S0绕在同一磁芯上构成变压器。

在一实施例中，所述原边驱动电路41还用于，基于所述控制信号控制各开关管处于第三开关组合时，输出相同电压至所述原边绕组的两端使得所述原边绕组处于续流状态；

所述副边整流单元还用于，在所述原边绕组处于续流状态时，将所述副边绕组与所述功率开关管断开。副边绕组与功率开关管断开时，功率开关管处于关断状态。

其中，原边驱动单元41可以是全桥或半桥的桥式电路。当然，也可以是其他驱动单元。

该实施例提供的驱动电路，通过变压器单元对原边和副边进行隔离，由变压器单元的寄生电感对功率开关管的输入电容进行充放电，实现电容的无损充电以及放电的能量回收，实现了无损驱动。

下面通过具体实施例进一步说明本申请。

实施例一

如图5所示，本实施例提供的驱动电路包括原边驱动单元41、变压器单元42和副边整流单元43，其中：

原边驱动单元41包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4，所述第一开关管Q1的控制极耦接第一控制信号，所述第一开关管Q1的第一极耦接所述第三开关管Q3的第一极、所述第一开关管Q1的第二极耦接所述第二开关管Q2的第一极；所述第一开关管Q1的第一极用于接收所述直流信号；所述第二开关管Q2的控制极耦接第二控制信号，所述第二开关管Q2的第二极耦接所述第四开关管Q4的第二极；所述第三开关管Q3的控制极耦接第三控制信号，所述第三开关管Q3的第二极耦接所述第四开关管Q4的第一极；所述第四开关管Q4的控制极耦接第四控制信号；所述第一开关管Q1的第二极耦接所述变压器单元42的原边绕组P0的一端，所述第三开关管Q3的第二极耦接所述变压器单元42的原边绕组P0的另一端。本实施例中，输入的直流信号即为一高电平信号VCC，本实施例中，第一开关管的第一极连接高电平信号VCC，第二开关管的第二极接地。

所述变压器单元42包括原边绕组P0和副边绕组S0；

所述副边整流单元43包括第五开关管Q5和第六开关管Q6，所述第五开关管Q5的控制极和所述第六开关管Q6的第一极耦接所述变压器单元42的副边绕组S0的一端，所述第五开关管Q5的第一极和所述第六开关管Q6的控制极耦接所述变压器单元42的副边绕组S0的另一端；所述第五开关管Q5的第二极耦接所述第六开关管Q6的第二极；所述第六开关管Q6的第一极和所述第六开关管Q6的第二极之间耦接待驱动的第一功率开关管P1。

其中，Lm为变压器单元42的寄生励磁电感。

本实施例中，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第五开关管Q5和第六开关管Q6为N型MOS管，控制极为栅极，第一极为漏极，第二极为源极。当然，本申请不限于此，第一极也可以是源极，第二极也可以是漏极。需要说明的是，开关管Q1～Q6不限于N型MOS管，也可以是其他类型的开关管，比如P型MOS管，本实施例中仅以N型MOS管为例进行说明。

该驱动电路用于驱动第一功率开关管P1。Cgs和Cgd为第一功率开关管P1的寄生输入电容。

本实施例中，原边驱动单元41将驱动供电电压Vcc变换成正负Vcc的交流信号，通过变压器单元42传递至副边整流单元43。副边整流单元43的第五开关管Q5的控制极连接至副边绕组S0的正端，当副边绕组S0电压为正时，第五开关管Q5导通，第一功率开关管P1的驱动电压Vgs等于绕组电压，实现第一功率开关管P1的导通控制；第六开关管Q6的控制极连接至副边绕组S0的负端，当S0电压为负时，第六开关管Q6导通，第一功率开关管P1的驱动电压Vgs等于0，实现对第一功率开关管P1的关断控制。

下面结合图6说明一下图5所示电路的具体的驱动过程以及无损驱动实现方式。图6中，第一控制信号G1、第二控制信号G2、第三控制信号G3、第四控制信号G4分别为第一功率开关管Q1～第四功率开关管Q4的控制信号，为方便表述，变压器单元42的原副边匝比设定为1：1，但本申请不限于此。第一功率开关管P1的寄生输入电容Cgs和Cgd在驱动过程中起的作用是一样的，以下仅以Cgs进行表述。

如图6所示，包括：

在t＝0时刻，第一开关管Q1和第三开关管Q3关断，第二开关管Q2和第四开关管Q4导通，励磁电感Lm的电流ILm通过第二开关管Q2和第三开关管Q3反向续流，变压器绕组电压为0，第一功率开关管P1的栅极和源极之间的电压Vgs＝0；

t＝t1时刻，第二开关管Q2关断，ILm通过第五开关管Q5的体二极管开始对副边的寄生输入电容Cgs充电，Vgs上升，变压器绕组电压同步正向上升。由于通过ILm的电流源方式充电，充电回路没有损耗，电感Lm的能量转移到电容Cgs。

t＝t2时刻，当变压器原边绕组电压上升至Vcc，第一开关管Q1的体二极管导通，变压器绕组电压被钳位至Vcc，此时第一开关管Q1上的压降为0，通过第一控制信号G1可以实现第一开关管Q1的零电压导通，没有驱动电路的开关损耗。第一开关管Q1导通后，Vcc通过第一开关管Q1和第四开关管Q4对Lm充电至正向电流；

t＝t3时刻，第一开关管Q1关断，ILm通过第五开关管Q5对Cgs放电，Vgs下降，电容Cgs能量转移至电感Lm；

t＝t4时刻，当变压器绕组电压下降至0，第二开关管Q2的体二极管导通，变压器绕组电压被钳位至0，此时第二开关管Q2上压降为0，通过第二控制信号G2可以实现第二开关管Q2的零电压导通，没有驱动电路的开关损耗。第二开关管Q2导通后，励磁电感电流ILm通过第二开关管Q2和第四开关管Q4续流保持不变。

t＝t5时刻，第四开关管Q4关断，励磁电感电流ILm通过第三开关管Q3的体二极管续流，变压器绕组电压负向增大，控制第六开关管Q6导通，第五开关管Q5关断，Cgs上电压保持为0，维持第一功率开关管P1的关断。

如上驱动过程中，第一功率开关器件P1的栅极电容Cgs的充放电由励磁电感电流ILm实现，没有传统驱动电路通过电压充电方式在充电回路损耗，以及关断时对电容Cgs能量的直接短路损耗，在本驱动的关断过程中，Cgs上的能量通过励磁电感电流ILm转移到了励磁电感上，即对Cgs的充放电驱动过程实际上是能量在Cgs和励磁电感Lm的互相转移过程，没有产生额外的损耗。此外，如上驱动过程所述，驱动电路所设计的开关管Q1～Q6，均能实现在电压为零时开关，因此也不会带来额外的开关损耗，实现无损驱动功能。

实施例二

图7为本发明实施例二提供的驱动电路的结构示意图，该驱动电路中，把变压器绕组的负向电压整流后驱动另一组功率开关管，实现单驱动电路驱动两组功率开关管，两组驱动信号移相180度。

本实施例提供的驱动电路，与实施例一的差别在于，在所述第五开关管Q5的第一极和所述第五开关管Q5的第二极之间耦接待驱动的第二功率开关管P2。

图7中，变压器副边绕组的负端连接至第二功率开关管P2的控制极，当变压器副边绕组电压为负时，第六开关管Q6导通，第二功率开关管P2的控制极电压Vgs等于变压器副边绕组电压的反向，实现第二功率开关管P2的导通。

图8为本发明实施例二所示的驱动电路的具体波形示意图，图8中，t2～t3时刻，第一功率开关管P1导通，第二功率开关管P2关断；t5～t6时刻，第一功率开关管P1关断，第二功率开关管P2导通；形成对第一功率开关管P1和第二功率开关管P2的交错导通控制，可应用于多相开关电路交错并联的场合。

特别地，如图8所示，在t4～t5时刻，第一开关管Q1和第三开关管Q3关断，第二开关管Q2和第四开关管Q4导通，通过变压器的励磁电感电流经第二开关管Q2、第四开关管Q4续流，驱动变压器绕组电压钳位至0，实现两路驱动的同时关闭，即对PWM(Pulse-WidthModulation，脉冲宽度调制)占空比小于50％控制信号的有效驱动，驱动电路可适用范围更广。

图8中，t4～t5时刻驱动变压器绕组电压为0，由于第五开关管Q5、第六开关管Q6通常存在阈值电压，即需要连接至控制极的绕组电压大于一定幅值时才能导通，因此在t4～t5时刻，第五开关管Q5、第六开关管Q6保持关断状态，第一功率开关管P1和第二功率开关管P2的驱动电压Vgs不能完全拉低至0，但也不会高于第五开关管Q5、第六开关管Q6的阈值电压，通常选用较低阈值电压的第五开关管Q5、第六开关管Q6。

需要说明的是，在其他实施例中，可以将第一功率开关管P1去掉，只驱动第二功率开关管P2。

实施例三

图9为本发明实施例三提供的驱动电路示意图。如图7所示，Lr为变压器副边的漏感，本实施例中，在驱动回路上增加了驱动电阻，用以抑制Lr与Cgs的振荡。

如图9所示，在图5所示电路的基础上，在第六开关管Q6的第一极和第一功率开关管P1的控制极之间增加第一电阻R1。

在另一实施例中，如果同时驱动两个功率开关管，则两个驱动回路上都增加驱动电阻来抑制振荡。如图10所示，在图7所示电路的基础上，在第六开关管Q6的第一极和第一功率开关管P1的控制极之间增加第一电阻R1，在第五开关管Q5的第一极和第二功率开关管P2的控制极之间增加第二电阻R2。

在另一实施例中，也可以去掉第一功率开关管和第一电阻R1，只保留第二功率开关管P2和第二电阻R2。

实施例四

为进一步增加对第一功率开关管P1和第二功率开关管P2在t4～t5时刻关断的可靠性，本实施例中增加了第一电容C1、第三电阻R3和第四电阻R4。如图11所示，本实施例提供的驱动电路其原边驱动单元的结构与之前的实施例一致，此处不再赘述。仅对副边整流单元进行说明。

如图11所示，本实施例提供的副边整流单元包括：

所述第五开关管Q5的控制极和所述第六开关管Q6的第一极耦接所述变压器单元的副边绕组的一端，所述第五开关管Q5的第一极和所述第六开关管Q6的控制极耦接所述变压器单元的副边绕组的另一端；所述第五开关管Q5的第二极耦接所述第六开关管Q6的第二极；

所述第三电阻R3的一端耦接所述第六开关管Q6的第一极，所述第三电阻R3的另一端耦接所述第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端耦接所述第五开关管Q5的第一极，所述第一电容C1的一端耦接在所述第五开关管Q5的第二极，所述第一电容C1的另一端耦接在所述第三电阻R3和所述第四电阻R4的连接点。

所述第六开关管Q6的第一极耦接待驱动的第一功率开关管P1的控制极，所述第六开关管Q6的第二极通过所述第一电容C1耦接所述第一功率开关管P1的源极，即即第一电容C1和第三电阻R3的连接点耦接所述第一功率开关管P1的源极；所述第五开关管Q5的第一极耦接待驱动的第二功率开关管P2的控制极，所述第五开关管Q5的第二极通过所述第一电容C1耦接所述第二功率开关管P2的源极，即第一电容C1和第四电阻R4的连接点耦接所述第二功率开关管P2的源极。

由于第一功率开关管P1、第二功率开关管P2的控制极(图中G端)和源极(图中S)端之间分别连接了第三电阻R1和第四电阻R2，在驱动电压Vgs为正时对第一电容C1进行放电，使C1上电压为负值，在变压器绕组电压为正时，第一功率开关管P1的驱动电压Vgs1等于变压器绕组电压加第一电容C1电压，在变压器绕组电压为0或负时，第一功率开关管P1的驱动电压Vgs等于第一电容C1电压，驱动电压为负。

图12为图11所示实施例的驱动波形示意图，图12中，第一功率开关管P1、第二功率开关管P2的驱动电压Vgs1、Vgs2在关断时呈现负压，可以进一步保证第一功率开关管P1、第二功率开关管P2的可靠关断，提高干扰抑制能力。

实施例五

由于图11所示实施例中，第三电阻R3和第四电阻R4在第一功率开关管P1、第二功率开关管P2开通时对第一电容C1放电，关断时通过对第一电容C1充电，导致第一电容C1上的负压幅值受开通关断的时间，即驱动信号的占空比控制，占空比越高，幅值越低。为稳定第一电容C1上的电压，可以在第一电容C1两端增加稳压管，限制第一电容C1的最低负压，如图13所示，在第一电容C1的两端增加稳压管D1，使得第一电容C1的最低负压为稳压管D1的击穿电压。

实施例六

本实施例中，将图13中所示的稳压管D1替换为二极管。如图14所示，在第一电容C1两端并联二极管，限制第一电容C1电压，具体的，将第一二极管D1和第二二极管D2串联后并联在第一电容C1的两端，且第一二极管D1的负极连接第六开关管Q6的第二极。图14中，第一电容C1的最低负压为第一二极管D1和第二二极管D2的导通压降之和。

在其他实施例中，也可以将更多或更少二极管串联后再并联在第一电容C1的两端。

实施例七

本实施例中，将图11中的第四电阻R4和第二功率开关管P2去掉，得到图15所示的驱动电路。需要说明的是，在图15所示电路中，也可以在第一电容C1的两端并联稳压管或二极管来限制第一电容C1的负向电压，具体实现参考图13和图14，此处不再赘述。

另外，在其他实施例中，也可以将图11中的第三电阻R3和第一功率开关管P1去掉，保留第四电阻R4和第二功率开关管P2。

实施例八

本实施例中，在图11所示电路上，在驱动回路上增加驱动电路，得到图16所示的驱动电路，如图16所示，原边驱动单元与前述实施例一致，此处不再赘述，副边整流单元包括第五开关管Q5、第六开关管Q6、第一电容C1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4，其中：

所述第五开关管Q5的控制极和所述第六开关管Q6的第一极耦接所述变压器单元的副边绕组的一端，所述第五开关管Q5的第一极和所述第六开关管Q6的控制极耦接所述变压器单元的副边绕组的另一端；所述第五开关管Q5的第二极耦接所述第六开关管Q6的第二极；

所述第一电阻R1的一端耦接所述第六开关管Q6的第一极，所述第一电阻R1的另一端耦接所述第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端耦接所述第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端耦接所述第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端耦接所述第五开关管Q5的第一极；

所述第一电容C1的一端耦接所述第六开关管Q6的第二极，所述第一电容C1的另一端耦接所述第三电阻R3和第四电阻R4的连接点；

所述第六开关管Q6的第一极通过所述第一电阻R1耦接待驱动的第一功率开关管P1的控制极，所述第六开关管Q6的第二极通过所述第一电容C1耦接待驱动的第一功率开关管P1的源极；即所述第一电阻41与所述第三电阻R3的连接点耦接待驱动的第一功率开关管P1的控制极，所述第一电容C1与所述第三电阻R3的连接点耦接待驱动的第一功率开关管P1的源极；

所述第五开关管Q5的第一极通过所述第二电阻R2耦接待驱动的第二功率开关管P2的控制极，所述第五开关管Q5的第二极通过所述第一电容C1耦接待驱动的第二功率开关管P2的源极；即所述第二电阻R2与所述第四电阻R4的连接点耦接待驱动的第二功率开关管P2的控制极，所述第一电容C1与所述第四电阻R4的连接点耦接待驱动的第二功率开关管P2的源极。

需要说明的是，在其他实施例中，副边整流单元也可以只包括第五开关管Q5、第六开关管Q6、第一电容C1、第一电阻R1、第三电阻R3，驱动电路只驱动第一功率开关管P1，或者，副边整流单元也可以只包括第五开关管Q5、第六开关管Q6、第一电容C1、第二电阻R1、第四电阻R3，该驱动电路只驱动第二功率开关管P2。

另外，也可以在第一电容C1的两端并联稳压管或二极管来限制第一电容C1的负向电压，具体实现参考图13和图14，此处不再赘述。

实施例九

图17为本实施例提供的原边驱动单元采用半桥电路的实施例。本实施例提供的驱动电路其副边整流单元同其他实施例，因此，仅对原边驱动单元进行说明。如图17所示，原边驱动单元包括第一开关管Q1、第二开关管Q2、第二电容C2和第三电容C3，其中：

所述第一开关管Q1的控制极耦接第一控制信号，所述第二开关管Q2的控制极耦接第二控制信号；所述第一开关管Q1的第一极接收一直流信号(本实施例中为高电平信号VCC)；

所述第二电容C2的一端耦接所述第一开关管Q1的第一极，所述第二电容C2的另一端耦接所述第三电容C3的一端，所述第三电C3容的另一端耦接所述第二开关管Q2的第二极，所述第一开关管Q1的第二极耦接所述第二开关管Q2的第一极，所述第二电容C2和第三电容C3的连接点耦接原边绕组的一端，所述原边绕组的另一端耦接所述第一开关管Q1的第二极；

第二电容C2、第三电容C3串联连接至驱动电压Vcc，电压分别为1/2Vcc，当第一开关管Q1导通时，变压器原边电压为1/2Vcc，当第二开关管Q2导通时，变压器原边电压为-1/2Vcc。图17所示实施例的驱动变压器电压为图5所示实施例的一半，可以通过调整驱动变压器的原副边匝数比来调节副边绕组的输出电压。

实施例十

图18为原边驱动单元采用另一种半桥电路的实施例，本实施例提供的驱动电路其副边整流单元同其他实施例。因此，仅对原边驱动单元进行说明。如图18所示，原边驱动单元包括第一开关管Q1、第二开关管Q2和第四电容C4，其中：

所述第一开关管Q1的控制极耦接第一控制信号，所述第二开关管Q2的控制极耦接第二控制信号；所述第一开关管Q1的第一极耦接直流信号(本实施例中为高电平信号VCC)；

所述第一开关管Q1的第二极耦接所述第四电容C4的一端，所述第四电容C4的另一端耦接所述原边绕组的一端，所述第二开关管Q2的第二极耦接所述原边绕组的另一端。

第四电容C4的电压Vc4＝1/2Vcc，第一开关管Q1导通时，变压器绕组电压为1/2Vcc，第一开关管Q2导通时，变压器绕组电压为-1/2Vcc。同样，可以通过调整驱动变压器的原副边匝数比来调节副边绕组的输出电压。

实施例十一

图19为驱动电路中变压器副边采用多个绕组的示意图。如图19所示，该驱动电路的副边绕组包括副边绕组S0～Sn_-1，每个副边绕组连接一个副边整流单元，分别驱动功率开关管P1～Pn，副边整流单元的结构可参考上述各实施例，各副边整流单元的结构可以相同也可以不同。绕组间通过磁芯隔离耦合，每组驱动可用于驱动隔离电路的原副边功率开关管或桥式电路的上下功率开关管，实现单驱动电路驱动一个开关电源中的多个功率开关管。

实施例十二

本实施例中，在图5所示驱动电路基础上，在原边增加两组功率开关管，进一步增强驱动电路的驱动能力和适用范围。如图20所示，增加第三功率开关管P3和第四功率开关管P4，第三功率开关管P3的控制极连接至第一开关管Q1和第二开关管Q2的中点，即第一开关管Q1的第二极，第四功率开关管P4的控制极连接至第三开关管Q3和第四开关管Q4的中点，即第三开关管的第二极。在驱动变压器励磁电感电流Ilm对副边第一功率开关管P的1输入电容充放电的同时，也给原边的第三功率开关管P3、第四功率开关管P4的输入电容充放电，实现不增加器件的情况下增加对原边两组功率开关的无损驱动功能。

实施例十三

本实施例还提供一种电源，如图21所示，包括电源转换电路211和上述驱动电路212，其中：

所述驱动电路212用于，向所述电源转换电路中的各个功率开关管210输出驱动信号；

所述电源转换电路211用于，在所述驱动信号的控制下将接收到的电压转换并输出。

比如，电源转换电路211可以包括功率开关管210和电压转换器213，电压转换器213将功率开关管210的输出电压转换为直流电压。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (12)

1.一种驱动电路，用于驱动功率开关管，其特征在于，所述驱动电路包括原边驱动单元、变压器单元和至少一个副边整流单元，所述变压器单元包括原边绕组和至少一个副边绕组，所述原边驱动单元耦接所述原边绕组的两端，每个副边绕组耦接一个所述副边整流单元，所述原边驱动单元包括至少两个开关管，所述副边整流单元包括至少两个开关管，其中：

所述原边驱动单元用于，接收控制信号，基于所述控制信号控制各开关管处于第一开关组合时，输出一正向电压信号使得所述原边绕组处于充电状态，基于所述控制信号控制各开关管处于第二开关组合时，输出一反向电压信号使得所述原边绕组处于放电状态；

所述副边整流单元用于，在所述原边绕组处于充电状态时，将所述副边绕组与所述功率开关管导通，使所述功率开关管处于驱动状态；在所述原边绕组处于放电状态时，将所述副边绕组与所述功率开关管断开。

2.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，

所述原边驱动电路还用于，基于所述控制信号控制各开关管处于第三开关组合时，输出相同电压至所述原边绕组的两端使得所述原边绕组处于续流状态；

所述副边整流单元还用于，在所述原边绕组处于续流状态时，将所述副边绕组与所述功率开关管断开。

3.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述副边整流单元包括第五开关管和第六开关管，其中：

所述第五开关管的控制极和所述第六开关管的第一极耦接所述变压器单元的副边绕组的一端，所述第五开关管的第一极和所述第六开关管的控制极耦接所述变压器单元的副边绕组的另一端；所述第五开关管的第二极耦接所述第六开关管的第二极；

所述第六开关管的第一极和所述第六开关管的第二极之间耦接待驱动的第一功率开关管；和/或，所述第五开关管的第一极和所述第五开关管的第二极之间耦接待驱动的第二功率开关管。

4.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述副边整流单元包括第五开关管、第六开关管和第一电阻，其中：

所述第五开关管的控制极和所述第六开关管的第一极耦接所述变压器单元的副边绕组的一端，所述第五开关管的第一极和所述第六开关管的控制极耦接所述变压器单元的副边绕组的另一端；所述第五开关管的第二极耦接所述第六开关管的第二极；

所述第六开关管的第一极耦接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端耦接待驱动的第一功率开关管的控制极，所述第六开关管的第二极耦接所述第一功率开关管的源极；

或者，

所述副边整流单元包括第五开关管、第六开关管和第二电阻，其中：

所述第五开关管的控制极和所述第六开关管的第一极耦接所述变压器单元的副边绕组的一端，所述第五开关管的第一极和所述第六开关管的控制极耦接所述变压器单元的副边绕组的另一端；所述第五开关管的第二极耦接所述第六开关管的第二极；

所述第五开关管的第一极耦接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端耦接待驱动的第二功率开关管的控制极，所述第五开关管的第二极耦接所述第二功率开关管的源极；

或者，所述副边整流单元包括第五开关管、第六开关管、第一电阻和第二电阻，其中：

所述第五开关管的控制极和所述第六开关管的第一极耦接所述变压器单元的副边绕组的一端，所述第五开关管的第一极和所述第六开关管的控制极耦接所述变压器单元的副边绕组的另一端；所述第五开关管的第二极耦接所述第六开关管的第二极；

所述第六开关管的第一极耦接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端耦接待驱动的第一功率开关管的控制极，所述第六开关管的第二极耦接所述第一功率开关管的源极；所述第五开关管的第一极耦接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端耦接待驱动的第二功率开关管的控制极，所述第五开关管的第二极耦接所述第二功率开关管的源极。

5.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述副边整流单元包括第五开关管、第六开关管、第一电容和第三电阻，其中：

所述第五开关管的控制极和所述第六开关管的第一极耦接所述变压器单元的副边绕组的一端，所述第五开关管的第一极和所述第六开关管的控制极耦接所述变压器单元的副边绕组的另一端；所述第五开关管的第二极耦接所述第六开关管的第二极；

所述第一电容的一端耦接在所述第六开关管的第二极，所述第一电容的另一端耦接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端耦接在所述第六开关管的第一极；

所述第六开关管的第一极耦接待驱动的第一功率开关管的控制极，所述第一电容与所述第三电阻的连接点耦接所述第一功率开关管的源极；

或者，所述副边整流单元包括第五开关管、第六开关管和第四电阻，其中：

所述第五开关管的控制极和所述第六开关管的第一极耦接所述变压器单元的副边绕组的一端，所述第五开关管的第一极和所述第六开关管的控制极耦接所述变压器单元的副边绕组的另一端；所述第五开关管的第二极耦接所述第六开关管的第二极；

所述第一电容的一端耦接在所述第五开关管的第二极，所述第一电容的另一端耦接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端耦接在所述第五开关管的第一极；

所述第五开关管的第一极耦接待驱动的第二功率开关管的控制极，所述第一电容与所述第四电阻的连接点耦接所述第二功率开关管的源极；

或者，所述副边整流单元包括第五开关管、第六开关管、第一电容、第三电阻和第四电阻，其中：

所述第五开关管的控制极和所述第六开关管的第一极耦接所述变压器单元的副边绕组的一端，所述第五开关管的第一极和所述第六开关管的控制极耦接所述变压器单元的副边绕组的另一端；所述第五开关管的第二极耦接所述第六开关管的第二极；

所述第三电阻的一端耦接所述第六开关管的第一极，所述第三电阻的另一端耦接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端耦接所述第五开关管的第一极，所述第一电容的一端耦接在所述第五开关管的第二极，所述第一电容的另一端耦接在所述第三电阻和所述第四电阻的连接点；

所述第六开关管的第一极耦接待驱动的第一功率开关管的控制极，所述第一电容与所述第三电阻的连接点耦接所述第一功率开关管的源极；所述第五开关管的第一极耦接待驱动的第二功率开关管的控制极，所述第一电容与所述第四电阻的连接点耦接所述第二功率开关管的源极。

6.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，

所述副边整流单元包括第五开关管、第六开关管、第一电容、第一电阻和第三电阻，其中：

所述第五开关管的控制极和所述第六开关管的第一极耦接所述变压器单元的副边绕组的一端，所述第五开关管的第一极和所述第六开关管的控制极耦接所述变压器单元的副边绕组的另一端；所述第五开关管的第二极耦接所述第六开关管的第二极；

所述第一电阻的一端耦接所述第六开关管的第一极，所述第一电阻的另一端耦接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端耦接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端耦接所述第六开关管的第二极；

所述第一电阻与所述第三电阻的连接点耦接待驱动的第一功率开关管的控制极，所述第一电容与所述第三电阻的连接点耦接待驱动的第一功率开关管的源极；

或者，所述副边整流单元包括第五开关管、第六开关管、第二电阻和第四电阻，其中：

所述第五开关管的控制极和所述第六开关管的第一极耦接所述变压器单元的副边绕组的一端，所述第五开关管的第一极和所述第六开关管的控制极耦接所述变压器单元的副边绕组的另一端；所述第五开关管的第二极耦接所述第六开关管的第二极；

所述第二电阻的一端耦接所述第五开关管的第一极，所述第二电阻的另一端耦接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端耦接所述第一电容的一端，所述第一电容的另一端耦接所述第五开关管的第二极；

所述第二电阻与所述第四电阻的连接点耦接待驱动的第二功率开关管的控制极，所述第一电容与所述第四电阻的连接点耦接待驱动的第二功率开关管的源极；

或者，所述副边整流单元包括第五开关管、第六开关管、第一电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，其中：

所述第五开关管的控制极和所述第六开关管的第一极耦接所述变压器单元的副边绕组的一端，所述第五开关管的第一极和所述第六开关管的控制极耦接所述变压器单元的副边绕组的另一端；所述第五开关管的第二极耦接所述第六开关管的第二极；

所述第一电阻的一端耦接所述第六开关管的第一极，所述第一电阻的另一端耦接所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端耦接所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端耦接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端耦接所述第五开关管的第一极；

所述第一电容的一端耦接所述第六开关管的第二极，所述第一电容的另一端耦接所述第三电阻和第四电阻的连接点；

所述第一电阻与所述第三电阻的连接点耦接待驱动的第一功率开关管的控制极，所述第一电容与所述第三电阻的连接点耦接待驱动的第一功率开关管的源极；

所述第二电阻与所述第四电阻的连接点耦接待驱动的第二功率开关管的控制极，所述第一电容与所述第四电阻的连接点耦接待驱动的第二功率开关管的源极。

7.如权利要求5或6所述的驱动电路，其特征在于，所述副边整流单元还包括箝位电路，耦接在所述第一电容的两端，用于控制所述第一电容与所述第一电阻和第二电阻的连接点的耦接的一端与该第一电容的另一端的电压不大于预设电压。

8.如权利要求7所述的驱动电路，其特征在于，所述箝位电路包括一个稳压管，或者，包括一个或多个串联二极管。

9.如权利要求1至6任一所述的驱动电路，其特征在于，所述原边驱动单元包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，其中：

所述第一开关管的控制极耦接第一控制信号，所述第一开关管的第一极耦接所述第三开关管的第一极、所述第一开关管的第二极耦接所述第二开关管的第一极；所述第一开关管的第一极用于接收所述直流信号；所述第二开关管的控制极耦接第二控制信号，所述第二开关管的第二极耦接所述第四开关管的第二极；所述第三开关管的控制极耦接第三控制信号，所述第三开关管的第二极耦接所述第四开关管的第一极；所述第四开关管的控制极耦接第四控制信号；

所述第一开关管的第二极耦接所述变压器单元的原边绕组的一端，所述第三开关管的第二极耦接所述变压器单元的原边绕组的另一端。

10.如权利要求1至6任一所述的驱动电路，其特征在于，所述原边驱动单元包括第一开关管、第二开关管、第二电容和第三电容，其中：

所述第一开关管的控制极耦接第一控制信号，所述第二开关管的控制极耦接第二控制信号；所述第一开关管的第一极接收所述直流信号；

所述第二电容的一端耦接所述第一开关管的第一极，所述第二电容的另一端耦接所述第三电容的一端，所述第三电容的另一端耦接所述第二开关管的第二极，所述第一开关管的第二极耦接所述第二开关管的第一极，所述第二电容和第三电容的连接点耦接所述原边绕组的一端，所述原边绕组的另一端耦接所述第一开关管的第二极；

或者，所述原边驱动单元包括第一开关管、第二开关管和第四电容，其中：

所述第一开关管的控制极耦接第一控制信号，所述第二开关管的控制极耦接第二控制信号；所述第一开关管的第一极耦接所述直流信号；

所述第一开关管的第二极耦接所述第四电容的一端，所述第四电容的另一端耦接所述原边绕组的一端，所述第二开关管的第二极耦接所述原边绕组的另一端。

11.如权利要求9所述的驱动电路，其特征在于，

所述第一开关管的第二极耦接待驱动的第三功率开关管的控制极；和/或，所述第三开关管的第二极耦接待驱动的第四功率开关管的控制极。

12.一种电源，其特征在于，包括电源转换电路和如权利要求1至11任一所述的驱动电路，其中：

所述驱动电路用于，向所述电源转换电路中的各个功率开关管输出驱动信号；

所述电源转换电路用于，在所述驱动信号的控制下将接收到的电压转换并输出。