电源常用电路—驱动电路详解

Release time：2023-10-26
author：AMEYA360
source：网络
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　　本篇将主要针对电源的驱动电路进行讲解。

　　一 驱动电路概述

　　1、驱动电路的作用

　　驱动电路位于电源主电路和数字控制核心之间，其本质是将数字控制核心产生的PWM信号进行功率放大，以驱动功率开关器件的开断。优良的驱动电路能够提高数字电源的可靠性，减少器件的开关损耗，提高能量转换效率并降低EMI/EMC。

电源常用电路—驱动电路详解

　　2、驱动电路的分类

电源常用电路—驱动电路详解

　　驱动电路按照功率器的件接地类型分为直接接地驱动和浮动接地驱动。直接接地驱动电路中功率器件的接地端电位恒定，常用的有推挽驱动以及图腾柱驱动等。浮动接地驱动的功率器件接地端电位会随电路状态变化而浮动。典型的浮动接地驱动电路为自举驱动电路，它通过电平位移电路连接驱动电路与器件接地参考控制信号。自举电容器 CBST、图腾柱双极驱动器和常规栅极电阻器都可作为电平位移电路。此外，一些驱动芯片已内置自举电路，可直接将自举信号接入功率器件基准端。

　　驱动电路按照电路结构分为隔离型驱动和非隔离型驱动。隔离型驱动电路是指包含光耦、变压器、电容等具有电气隔离功能器件的驱动电路。非隔离驱动电路不具有电气隔离结构，多采用电阻、二极管、三极管或非隔离型驱动芯片。

　　3、常见驱动电路形式

　　1)直接驱动

　　直接驱动电路是由单个电子元器件(如二极管、三极管、电阻、电容等)连接起来组成的驱动电路，电路中不具备电气隔离，多用于功能简单的小功率驱动场合。在复杂的数字电源系统中，直接驱动电路由于集成度低、故障率高等原因，已被逐渐淘汰。

　　2)隔离驱动

　　电路包含隔离器件，常用的有光耦驱动、变压器驱动以及隔离电容驱动等。其中光耦驱动电路具有简单、可靠、开关性能好等特点。而变压器驱动电路不仅可以起到驱动作用，还可用于电压隔离和阻抗匹配。

　　3)专用驱动集成芯片

　　目前专用驱动芯片在数字电源中应用广泛，许多驱动芯片自带保护和隔离功能。根据其控制的功率器件数量，驱动芯片可以分为单驱芯片与双驱芯片。其中双驱芯片通常用于半桥、全桥等电源拓扑，因为需要一对互补的控制信号。而单驱芯片则更适用于buck、boost、反激等电源拓扑。

　　二 功率开关管常用驱动

　　1、MOSFET驱动

　　MOSFET常用于中小功率数字电源，其驱动电压范围一般在-10~20V之间。MOSFET对驱动电路的功率要求不高，在低频场合可利用三极管直接驱动，而在高频场合多采用变压器或专用芯片进行驱动。

　　1)三极管驱动电路

　　三级管驱动电路是最基本的MOS管驱动电路，下面以N—MOS三极管驱动电路为例。

电源常用电路—驱动电路详解

　　如图，当控制核心输出高电平时，三极管Q1导通，N-MOS管Q2控制极(G)被拉低，MOS管截止;当控制核心输出低电平时，三极管Q1截止，电阻R3和R4对电源(V+)分压，MOS管导通并达到饱和状态。

　　G极电压为:

电源常用电路—驱动电路详解

　　2)推挽驱动电路

　　当电源IC驱动能力不足时可使用推挽驱动电路。推挽驱动电路能提升电流供给能力并能快速完成栅极输入电容充电。

电源常用电路—驱动电路详解

　　如图所示，推挽驱动电路包含一个PNP三极管及一个NPN三极管，采用互补输出。输入高电平时，上管NPN开启，下管PNP关闭，驱动MOS管开启;输入低电平时，上管NPN关闭，下管PNP开启，驱动MOS管关闭。

　　3)双端变压器耦合栅极驱动

　　双端变压器耦合栅极驱动电路可同时驱动两个MOS管，多用于高功率半桥和全桥转换器中，其电路结构如图。

电源常用电路—驱动电路详解

　　在第一个周期内OUTA 开启，给变压器一次绕组施加正电压，上管感应导通。在接下来的一个周期内，OUTB 开启(开启时间与OUTA相同)，在磁化电感上提供极性相反的电压，下管导通。电路会产生两个双极性对称的栅极驱动电压输出，符合半桥电路的控制要求。

　　2、IGBT驱动

　　IGBT常被用于中大功率数字电源开发，其驱动电压范围为-15~15V。

　　IGBT驱动电路分为正压驱动和负压驱动，两者的区别在于关断时的门极电位。采用负压关断可以避免因米勒电容对门极电压的抬升作用而产生的误导通风险，还可以加快关断速度，减小关断损耗，从一定程度上提高耐压。

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为什么电源会出现输出电压偏低的情况？
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为什么电源会出现输出电压偏低的情况？

　　电源出现输出电压偏低的情况可能由多种因素导致，具体有哪些因素导致的呢?就让我们一起来看看吧！　　01开关管性能下降：　　开关管是电源中的关键元件，如果其性能下降，可能导致无法正常导通，从而使电源的内阻增加，负载能力下降，最终导致输出电压偏低。　　02滤波电容不良：　　电源中的滤波电容对于保持输出电压的稳定至关重要。如果滤波电容，特别是300V滤波电容性能不良，那么电源的带负载能力会变差，一旦接入负载，输出电压就会下降。　　03负载短路故障：　　当电源的负载发生短路故障，尤其是DC/DC变换器短路或性能不良时，输出电压也会受到影响而偏低。此时，断开开关电源电路的所有负载，检查是开关电源电路故障还是负载电路有故障，有助于确定问题的根源。　　04开关变压器不良：　　开关变压器的性能问题不仅可能导致输出电压下降，还可能造成开关管激励不足，从而损坏开关管。　　05输出端元件失效：　　输出电压端的滤波电容或整流二极管如果失效，同样可能导致输出电压偏低。这类问题可以通过替换相关元件来判断和解决。　　06外部电路问题：　　电源外部连接的电路或设备也可能影响输出电压。例如，输出线路过长或过细可能导致线路压降过大，从而降低了负载两端的电压。　　为了准确判断并解决电源输出电压偏低的问题，可能需要使用专业的测试设备和方法，对电源的各个部分进行逐一排查。如果问题较为复杂或不确定如何处理，建议寻求专业技术人员的帮助。
2025-08-13 16:06 reading：422
电源管理芯片是什么？
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电源管理芯片是什么？

　　随着电子科技的飞速发展，电子设备的复杂性不断提高，电源管理成为确保设备稳定、安全、高效运行的关键环节。电源管理芯片作为现代电子系统中的“核心调度者”，在各类电子设备中扮演着至关重要的角色。　　01电源管理芯片的定义　　电源管理芯片是一类专门设计用于控制和管理电子设备电源的集成电路。它集成了多种电源转换、调节和监控功能，旨在提供稳定的电压和电流，优化能耗，并保护设备免受电源相关问题的影响。它可以包括各种功能模块，如降压转换器、升压转换器、线性稳压器、电池充电管理、电压监控、电流监控等。　　02电源管理芯片的工作原理　　电源管理芯片通过内部的电路实现对电源的调控。具体来说，其主要工作原理包括：　　电压转换与调节：根据设备需求，将输入电压转换为不同的稳定电压输出，确保各个部分工作在合适的电压范围内。　　能量效率优化：采用高效的DC-DC转换技术，最大程度减少能量损耗，延长电池续航或降低功耗。　　监控保护：实时监测电压、电流，发出保护信号(如过压、欠压、过流保护)以保障设备安全。　　电池管理：包括充电控制、健康状态监测和电池保护等，确保电池安全、延长寿命。　　系统控制：实现设备启动、关闭、节能模式等功能，提升整机的智能化水平。　　03电源管理芯片的主要作用　　电源管理芯片的作用非常多样，主要可以归纳为以下几个方面：　　1. 提供稳定的电源输出　　电子设备的不同模块对供电电压和电流的要求不同，电源管理芯片通过多路电源输出(如多路降压转换器、线性稳压器等)，确保每个模块获得稳定的电压，从而提升设备的可靠性和性能。　　2. 提高能源利用效率，延长续航时间　　尤其是在移动设备如智能手机、平板电脑、便携式传感器等中，电源管理芯片通过高效的DC-DC转换技术降低能量浪费，延长电池的使用时间。例如，采用同步降压技术可以将能量利用率提高至90%以上。　　3. 保护设备安全　　电源管理芯片内置多种保护机制，包括过压保护、欠压保护、过流保护、短路保护和热保护。当检测到异常时，自动关闭电源或调整输出参数，避免损坏电子元件。　　4. 实现智能节能控制　　现代电源管理芯片可以根据系统运行状态动态调整电源策略，例如进入省电模式、调节供电电压等，从而实现更高的能效比。这在无线通信设备、物联网设备中尤为重要。　　5. 管理充电过程　　对于便携式设备，电源管理芯片还负责电池的充电管理。它控制充电电流和电压，确保电池以最佳方式充电，防止过充、过放、温度异常等问题，延长电池寿命。　　6. 促进系统的集成化与小型化　　将多种电源调节与监控功能集成在单一芯片中，极大减小了电路板空间，提高了系统的集成度，有助于电子设备向更小、更轻、更强大的方向发展。　　04电源管理芯片的应用领域　　电源管理芯片的应用范围极为广泛，几乎涉及所有电子设备与系统中关键的电源环节，主要包括：　　移动设备：智能手机、平板电脑、智能手表等，提升续航和充电效率。　　消费电子：数码相机、便携音响、VR设备等，保障正常运行。　　通信设备：路由器、基站设备，提供稳定的电源供应。　　医疗设备：便携式监护仪、电子手术设备，保障设备安全。　　汽车电子：车载娱乐系统、辅助驾驶传感器、电池管理系统。　　物联网：传感器节点、智能家居设备、可穿戴设备等。　　电源管理芯片作为电子设备中的“电源大脑”，在保障设备稳定、高效、安全运行中扮演着不可替代的角色。
2025-07-09 17:56 reading：492
电源模块的概述及结构特点分析
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电源模块的概述及结构特点分析

　　在现代电子设备和电气系统中，电源模块扮演着至关重要的角色。它不仅为各种电路提供稳定、可靠的电能，还能实现多种功能，比如电压转换、滤波、保护等。　　电源模块的概述　　电源模块，简称为“电源”或“电源单元”，主要任务是将输入的电能(交流或直流)转换为设备所需的直流电压形式，供应给各种电子电路。根据应用场景的不同，电源模块的设计也存在多样性，包括线性电源、开关电源、适配器和高压电源等。　　主要功能　　电压转换：将输入电压转换为所需的输出电压(如5V、12V、±15V等)。　　稳压：保持输出电压的稳定性，避免因负载变化而引起的波动。　　滤波：降低噪声和干扰，确保输出信号干净、稳定。　　保护功能：过载保护、短路保护、过压保护和过温保护，保障设备安全。　　隔离：实现输入和输出的电气隔离，增强安全性和稳定性。　　分类　　线性电源：结构简单，噪声低，响应快，但效率较低，体积较大。　　开关电源：效率高、体积小、能量转换效率高，但设计复杂，可能引入电磁干扰(EMI)。　　模块化电源：即插即用，易于维护和扩展。　　电源模块的结构特点分析　　电源模块的结构设计是保证其性能的关键，合理的结构布局能有效提升效率和可靠性。一般来说，电源模块由输入端、变换部分、滤波部分、控制部分以及输出端等几大部分组成，下面详述其结构特点。　　1. 变换部分　　核心变换部分主要是电感、电容、晶体管(包括MOSFET、晶闸管等)等元件组成的开关电路。它实现直流到直流(DC-DC)或交流到直流(AC-DC)的转换。开关电源中的开关元件通过高速开关控制实现能量的高效转换，具有高效率的特点。　　2. 控制电路　　控制电路负责调节开关元件的导通时间，以实现稳定的输出电压。这部分通常包括PWM控制器、反馈电路和比较器等。通过反馈系统，电源能实时监测输出电压变化，并调整开关频率和占空比，确保输出电压的稳定。　　3. 滤波和保护电路　　滤波电路包含各种电感和电容，用于降低输出电压中的纹波和噪声，提高信号质量。同时，保护电路如过载保护、短路保护、过压保护和热保护，保证电源在异常工作环境下安全稳定运行。这些保护措施既能延长电源的使用寿命，又能保障设备安全。　　4. 隔离设计　　在许多电源模块中，输入和输出采用电气隔离设计，如变压器隔离或光隔离。隔离结构不仅能有效保护用户安全，还能减少电磁干扰，提高电源的抗干扰能力。　　5. 散热设计　　电源模块在工作过程中会产生大量热量，为保证其稳定性和延长使用寿命，散热结构设计尤为重要。常见的措施包括散热片、风扇、散热孔等，确保芯片和关键元件温度控制在合理范围内。　　6. 结构布局与体积　　电源模块的结构布局应合理紧凑，减少信号路径长度，降低干扰和损耗。同时，现代电源追求微型化趋势，采用表面贴装技术(SMT)和多层PCB设计，有效实现体积缩小和性能优化。　　电源模块作为电子设备的“动力系统”，其设计的优劣直接影响设备的性能和稳定性。理解其结构特点，有助于工程师进行合理选型和设计优化。
2025-06-04 13:39 reading：612
一文了解模拟、开关、数字电源的区别
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一文了解模拟、开关、数字电源的区别

　　在电源设计中我们如何选择电源模块，那么选择的前提是，我们得了解各种电源，了解各种电源的区别，那样我们才可以正确的选择电源模块。　　模拟电源介绍　　模拟电源：即变压器电源，通过铁芯、线圈来实现，线圈的匝数决定了两端的电压比，铁芯的作用是传递变化磁场，主线圈在50HZ频率下产生了变化的磁场，这个变化的磁场通过铁芯传递到副线圈，在副线圈里就产生了感应电压，于是变压器就实现了电压的转变。　　模拟电源的缺点：线圈、铁芯本身是导体，那么它们在转化电压的过程中会由于自感电流而发热(损耗)，所以变压器的效率很低，一般不会超过35%。　　音响器材功放中变压器的应用：大功率功放需要变压器提供更多的功率输出，那么，只有通过线圈匝数的增加、铁芯体积的增大来实现，匝数和铁芯体积的增加就会加重其损耗。所以，大功率功放的变压器必须做的非常大，这样就会导致：笨重，发热量大。　　开关电源介绍　　开关电源：在电流进入变压器之前，通过晶体管的开关功能，将我们通常50HZ的电流频率提升到数万HZ，在这么高的频率下，磁场变化频率也达到几万HZ，那么，就可以减少线圈匝数、铁芯体积获得同样的电压转化比，由于线圈匝数、铁芯体积的减少，损耗大大降低，一般开关电源效率达到90%，而体积可以做的非常小，并且输出稳定，所以开关电源具有模拟电源难以达到的优点。　　(开关电源也有自己的不足，如输出电压有纹波及开关噪声，线性电源是没有的)　　音响器材-功放中开关电源的应用：开关电源的描述过程中已经表明开关电源的优势，所以即使是大功率功放，开关电源一样可以做的很精细、小巧。　　数字电源介绍　　在简单易用、参数变更要求不多的应用场合，模拟电源产品更具优势，因为其应用的针对性可以通过硬件固化来实现，而在可控因素较多、实时反应速度更快、需要多个模拟系统电源管理的、复杂的高性能系统应用中，数字电源则更有优势。此外，在复杂的多系统业务中，相对模拟电源，数字电源是通过软件编程来实现多方面的应用，其具备的可扩展性与重复使用性使用户可以方便更改工作参数，优化电源系统。通过实时过电流保护与管理，它还可以减少外围器件的数量。　　在复杂的多系统业务中，相对模拟电源，数字电源是通过软件编程来实现多方面的应用，其具备的可扩展性与重复使用性使用户可以方便更改工作参数，优化电源系统。通过实时过电流保护与管理，它还可以减少外围器件的数量。　　数字电源有用DSP控制的，还有用MCU控制的。相对来讲，DSP控制的电源采用数字滤波方式，较MCU控制的电源更能满足复杂的电源需求、实时反应速度更快、电源稳压性能更好。　　数字电源有什么好处　　首先它是可编程的，比如通讯、检测、遥测等所有功能都可用软件编程实现。另外，数字电源具有高性能和高可靠性，非常灵活。　　干扰：单片机中数字和模拟之间，因为数字信号是频谱很宽的脉冲信号，因此主要是数字部分对模拟部分的干扰很强;不仅一般都采用数字电源和模拟电源分开、二者之间用滤波器连接，在一些要求较高的场合，例如某些单片机内部的 AD 转换器进行 AD 转换时，常常要让数字部分进入休眠状态，绝大部分数字逻辑停止工作，以防止它们对模拟部分形成干扰。如果干扰严重，甚至可以分别用两个电源，一般用电感和电容隔离就行了。也可以将整个板子上数字和模拟部分的电源分别联在一起，用分别的通路直接接到电源滤波电容的焊点上。如果对抗干扰要求不高，也可以随便接在一起。　　温馨提示　　(1)如果不使用芯片的 A/D 或者 D/A 功能，可以不区分数字电源和模拟电源。(2)如果使用了 A/D 或者 D/A，还需考虑参考电源设计。
2025-04-29 09:47 reading：646
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