具体实施方式

本发明的核心是提供一种驱动电路，通过设置电感，使流经开关管的等效电阻的电流不能突变，且小于未连接电感时的电流，因此，使消耗在开关管的等效电阻上的能量减少，也即使驱动电路中的能耗减少。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图2，图2为本发明提供的驱动电路的结构示意图。

该驱动电路包括：

信号输出装置1，用于输出交流控制信号，以驱动开关管3，交流控制信号中包括死区；

第一端与信号输出装置1的第一输出端及开关管3的控制端连接，第二端与信号输出装置1的第二输出端及开关管3的一端连接的电感2，用于在交流控制信号的死区时间和开关管3中的等效门极电容Cgs谐振。

在现有技术中的电源模块中，电源U输出控制信号，以驱动开关管3，开关管3可以等效为等效门极电容Cgs与等效电阻Rgs连接，如图1所示，当开关管3的开关频率较高时，也即对开关管3的等效门极电容Cgs频繁地充放电，在电压型驱动电路中，开关管3的等效门极电容Cgs在充放电时相当于RC充放电电路，一个开关周期中开关管3的等效门极电容Cgs的能量都消耗到等效电阻Rgs上，且当开关管3的等效门极电容Cgs较大时，等效门极电容Cgs中存储的电能更多，等效电阻Rgs消耗的电能也更多；当开关管3的数量较多，且开关管3的开关频率较高时，等效电阻Rgs消耗的电能也更多，也即造成更大的损耗，影响电路的效率，特别是在轻载和半载状态时，会对驱动电路能否正常工作产生更大的影响。

为了解决上述技术问题，本申请中在信号输出装置1和开关管3之间设置了电感2，信号输出装置1能够输出交流控制信号，从而对开关管3进行驱动，交流控制信号中包括死区，在交流控制信号的死区时间，电感2和开关管3中的等效门极电容Cgs谐振，等效门极电容Cgs中的部分能量存储至电感2中，且由于流过电感2的电流不能突变，流过开关管3的等效电阻Rgs的电流也更小，消耗到电阻上的能量也更少，且通过能量守恒定律可知，开关管3中等效门极电容Cgs的部分能量存储至电感2中，比未设电感2时消耗到等效电阻Rgs上的能量更少，也即电感2对开关管3的等效门极电容Cgs中的能量进行回收，减少了驱动电路中的损耗。

此外，信号输出装置1输出交流控制信号包括高电平状态、低电平状态及高阻状态，高阻状态也即交流控制信号中为死区时的状态。

需要说明的是，本申请中的信号输出装置1可以但不限定为方波电源与开关串联构成的装置，具体地，方波电源能够输出方波交流信号，当开关管3开始开关动作，即等效门极电容Cgs两端的电压开始变化时，开关断开，也即交流控制信号进入死区，使开关管3无控制信号的输入，此时，电感2和开关管3的等效门极电容Cgs构成一个回路，电感2和等效门极电容Cgs谐振，从而实现电感2对等效门极电容Cgs中的电能的回收；当等效门极电容Cgs中的电压反向且反向后等效门极电容Cgs两端的电压的绝对值到达箝位电压(箝位电压为小于开关管3的门极击穿电压的电压)时，开关闭合，也即交流控制信号结束死区，方波交流信号对应为高电平或低电平状态。

此外，本申请中不对交流控制信号中的死区的时间进行限定，能够实现电感2对开关管3的等效门极电容Cgs的电能的回收以及实现交流控制信号的高低电平转换即可。

此外，本申请中可以通过改变电感2的感值，以进行对开关管3的驱动信号的调整。

综上，本申请中当交流控制信号处于死区时，电感2与开关管3中的等效门极电容Cgs谐振，等效门极电容Cgs中的部分能量被存储至电感2中，且通过设置电感2，使流经开关管3的等效电阻Rgs的电流不能突变，且小于未连接电感2时的电流，因此，使消耗在开关管3的等效电阻Rgs上的能量减少，也即使驱动电路中的能耗减少。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，信号输出装置1包括：

直流电源Ve，用于输出直流电压；

第一输入端与直流电源Ve的输出正端连接，第二输入端与直流电源Ve的输出负端连接，第一输出端为信号输出装置1的第一输出端与电感2的第一端连接，第二输出端与信号输出端的第二输出端与电感2的第二端连接的逆变电路，用于将直流电压逆变为交流电压，以输出交流控制信号，驱动开关管3，交流控制信号中包括死区。

本实施例中，请参照图3，图3为本发明提供的设有逆变电路的驱动电路的结构示意图。直流电源Ve与逆变电路构成了信号输出模块，直流电源Ve能够输出直流电压，且直流电压Ve输出的直流电压的电压值为Ve，逆变电路将直流电源Ve输出的直流电压进行逆变，并输出交流电压，交流电压作为交流控制信号驱动开关管3，通过对逆变电路的输出进行控制，能够实现逆变电路输出的交流控制信号中包括死区。可见，本实施例中的信号输出装置1不仅能够输出包括死区的交流控制信号，电路结构也较为简单。

需要说明的是，本申请中的逆变电路可以但不限定包括全桥电路、半桥电路、推挽电路或有源箝位电路。

此外，本申请中的直流电源Ve可以但不限定为直流电压源。

作为一种优选的实施例，逆变电路为第一输入端为逆变电路的第一输入端与直流电源Ve的输出正端连接，第二输入端为逆变电路的第二输入端与直流电源Ve的输出负端连接，第一输出端为逆变电路的第一输出端与电感2的第一端连接，第二输出端为逆变电路的第二输出端与电感2的第二端连接的桥式电路，用于将直流电压逆变为交流电压，以输出交流控制信号，驱动开关管3，交流控制信号中包括死区；并将交流控制信号进行箝位，使交流控制信号小于开关管3的门极击穿电压。

本实施例中，考虑到逆变电路需要输出交流电压作为交流控制信号，交流控制信号中还包括死区，因此，本申请中的逆变电路设为桥式电路，以实现对直流电源Ve进行逆变，输出交流控制信号，还能够对交流控制信号进行箝位，使交流控制信号小于开关管3的门极击穿电压，以防止开关管3的驱动电压过大而导致开关管3门极击穿。

作为一种优选的实施例，桥式电路为半桥开关管电路、全桥开关管电路、推挽电路或有源箝位电路。

本实施例中的桥式电路可以但不仅限为半桥开关管电路、全桥开关管电路、推挽电路或有源箝位电路，半桥开关管电路、全桥开关管电路、推挽电路或有源箝位电路均能实现对直流电源Ve的逆变，且控制方法较为简单。

半桥开关管电路、全桥开关管电路、推挽电路或有源箝位电路中设有开关管，以半桥开关管电路为例，每个开关管的两端分别并联一个二极管及一个电容，或者可直接复用各个半桥开关管自身的体极管和体电容，以减小成本。

作为一种优选的实施例，开关管3为多个；

驱动电路还包括：

连接在电感2及各个开关管3之间的变压器，用于将交流控制信号传递至开关管3，并将各个开关管3之间的交流控制信号隔离。

本实施例中，考虑到现有技术中存在需要对多个开关管3同时进行驱动的情况，而若分别为每个开关管3设置一个驱动芯片或驱动电路，则需要的驱动芯片或驱动电路较多，成本也较大，不同的开关管3之间还需要使用隔离型驱动芯片进行信号的隔离，进一步增大了成本。

为了解决上述问题，本实施例在电感2及各个开关管3之间设置了变压器，变压器包括原边绕组和副边绕组，且变压器可以设置多个副边绕组，各个开关管3分别连接一个副边绕组，基于开关管3的导通或关断的要求分别设置各个开关管3对应的变压器的副边绕组和原边绕组对应的绕线方式。

桥式电路设为半桥开关管电路时具体的连接方式请参照图4，图4为本发明提供的驱动电路的具体的结构示意图。图中以设两个开关管3为例，图中变压器的第一副边绕组的一端与第一开关管S1的门极连接，另一端与第一开关管S1的源极连接，此外，当设有多个开关管时，各个开关管Sn的连接方式与第一开关管S1相似，基于此，变压器能够将原边的交流控制信号传递到副边的开关管3，以对开关管3进行驱动，还能够对各个开关管3进行隔离，电路的结构简单，扩展性强，还减小了成本。

需要说明的是，本实施例中半桥开关管电路中第一半桥开关管Q1和第二半桥开关管Q2的控制信号的示意图、流过电感2的电流的示意图和开关管3中第一开关管S1两端的电压Vgs1及第二开关管S2两端的电压Vgs2的变化的示意图请参照图5，图5为本发明提供的驱动电路中关键参数变化的波形图。可见，Vg_Q1为半桥开关管电路中第一半桥开关管Q1的驱动信号，Vg_Q2为半桥开关管电路中第二半桥开关管Q2的驱动信号，i_Lm为流过电感2的电流，Vgs1为第一开关管S1的等效门极电容Cgs1两端的电压，Vgs2为第二开关管S2的等效门极电容Cgs2两端的电压。

由于图4中的半桥电容电路中的半桥电容C1及半桥电容C2的容值较大，电路工作在稳态时其两端电压近似不变，电路工作模态分析时可以视为电压源VC1及电压源VC2。

驱动电路在第一半桥开关管Q1导通时的等效电路图如图6所示，图6为本发明提供的驱动电路的工作模态示意图。图中以连接两个开关管3为例，图中的VC2为第二电容C2等效的电压源，Cgs1为第一开关管S1的等效门极电容，Cgs2为第二开关管S2的等效门极电容，与等效门极电容Cgs1连接的变压器的副边绕组与变压器的原边绕组绕向相同，与等效门极电容Cgs2连接的变压器的副边绕组与变压器的原边绕组绕向相反，如图5所示，在t₀时刻，第一半桥开关管Q1导通，第二电容C2的电压为Ve/2，因此变压器原边绕组的电压被箝位在Ve/2，在变压器的原副边匝比设置为1:1时，副边的等效门极电容Cgs1的电压Vgs1被箝位在Ve/2。电感2两端的电压等于原边绕组的电压，因此，流过电感2两端的电压从负向正过渡；t₁时刻，第一半桥开关管Q1关断。由于变压器的副边绕组与开关管3的等效门极电容Cgs相连，变压器的副边绕组的电压不会突变，因此原边绕组的电压也不会突变，也即第一半桥开关管Q1关断时其漏源电压近似为0，具有零电压关断特性。

驱动电路在第一半桥开关管Q1和第二半桥开关管Q2均关断时的等效电路图如图7所示，图7为本发明提供的驱动电路的另一种工作模态示意图。t₁时刻，第一半桥开关管Q1和第二半桥开关管Q2均处于关断状态，由于此时电感2中存在正向电流，电感2中的电流通过变压器，与副边的等效门极电容谐振，进行驱动信号的高低电平转换。当Vgs1从+Ve/2转换为-Ve/2时，第二半桥开关管Q2的漏源电压为零，实现零电压开通，副边Cgs1被原边箝位在-Ve/2。第二半桥开关管Q2导通，第一半桥开关管Q1关断时的模态与第一半桥开关管Q1导通，第二半桥开关管Q2关断时的模态的过程相似，在此不做赘述。

此外，本申请还提供了一种桥式电路为半桥开关管电路时的改进电路，请参照图8，图8为本发明提供的半桥结构的驱动电路的第一种改进的结构示意图，图中变压器的同一个副边绕组后设有两个开关管3，分别为第一开关管S1及第二开关管S2，且在变压器的副边绕组与开关管3之间连接了第一辅助开关管Q_M1及第二辅助开关管Q_M2，第一辅助开关管Q_M1及第二辅助开关管Q_M2能够将加至开关管3的等效门极电容Cgs两端的电压Vgs的负半波滤除，只剩下正半波，其中，g为开关管3的栅极，s为开关管3的源极，开关管3的等效门极电容Cgs即为开关管3的栅源极电容，波形请参照图9，图9为本发明提供的半桥结构的驱动电路的第一种改进的关键波形图，可见，图中的第一开关管S1的等效门极电容Cgs1两端的电压Vgs1只含正半波，第二开关管S2的等效门极电容Cgs2两端的电压Vgs2同样只含正半波，需要说明的是，第一辅助开关管Q_M1及第二辅助开关管Q_M2的开通阈值电压小于第一开关管S1及第二开关管S2的开通阈值电压。

本申请还提供了第二种桥式电路为半桥开关管电路时的改进电路，请参照图10，图10为本发明提供的半桥结构的驱动电路的第二种改进的结构示意图，可见，图中变压器的一个副边绕组后只设有一个开关管3，即第一开关管S1，且在变压器的副边绕组与开关管3之间连接了第一辅助开关管Q_M1及第二辅助开关管Q_M2，第一辅助开关管Q_M1及第二辅助开关管Q_M2能够将加至开关管3的等效门极电容Cgs两端的电压Vgs的负半波滤除，只剩下正半波，请参照图11，图11为本发明提供的半桥结构的驱动电路的第二种改进的关键波形图，可见，图中的第一开关管S1的等效门极电容Cgs1两端的电压Vgs1只含正半波。图中的辅助电容C_M0相当于代替第一种改进电路中的驱动的第二开关管S2；其中，第一辅助开关管Q_M1及第二辅助开关管Q_M2的开通阈值电压小于第一开关管S1及第二开关管S2的开通阈值电压，辅助电容C_M0的容值与第一开关管S1的等效门极电容Cgs1相近，并且误差不大于±40％。

本申请还提供了第三种桥式电路为半桥开关管电路时的改进电路，请参照图12，图12为本发明提供的半桥结构的驱动电路的第三种改进的结构示意图，可见，图中变压器的一个副边绕组后只设有一个开关管3，且设有两个副边绕组，每个副边绕组分别设有一个开关管3，即第一开关管S1及第二开关管S2，在变压器的第一副边绕组与第一开关管S1之间连接了第一辅助开关管Q_M1和第二辅助开关管Q_M2，在变压器的第二副边绕组与第二开关管S2之间连接了第三辅助开关管Q_M3和第四辅助开关管Q_M4，第一辅助开关管Q_M1和第二辅助开关管Q_M2能够将加至第一开关管S1的等效门极电容Cgs1两端的电压Vgs1的负半波滤除，只剩下正半波，第三辅助开关管Q_M3和第四辅助开关管Q_M4能够将加至第二开关管S2的等效门极电容Cgs2两端的电压Vgs2的负半波滤除，只剩下正半波，关键波形图请参照图9，可见，图中的第一开关管S1的等效门极电容Cgs1两端的电压Vgs1只含正半波，第二开关管S2的等效门极电容Cgs2两端的电压Vgs2同样只含正半波。其中，第一辅助开关管Q_M1、第二辅助开关管Q_M2、第三辅助开关管Q_M3和第四辅助开关管Q_M4的开通阈值电压小于第一开关管S1及第二开关管S2的开通阈值电压。

本申请还提供了桥式电路为另一种半桥开关管电路时的驱动电路，请参照图13，图13为本发明提供的另一种半桥结构的驱动电路的结构示意图，可见，图中只有一个电容C₂与半桥开关管电路连接，此外，对桥式电路为另一种半桥开关管电路时的驱动电路进行改进后的电路请参照图14、图15及图16，图14为本发明提供的另一种半桥结构的驱动电路的第一种改进的结构示意图，图15为本发明提供的另一种半桥结构的驱动电路的第二种改进的结构示意图，图16为本发明提供的另一种半桥结构的驱动电路的第三种改进的结构示意图，上述对另一种半桥结构的驱动电路的三种改进的描述请参照对桥式电路为半桥开关管电路时的三种改进的描述，在此不作赘述。

本申请还提供了逆变电路为全桥开关管电路时的驱动电路，请参照图17，图17为本发明提供的一种全桥结构的驱动电路的结构示意图，可见，图中的全桥电路中设有四个开关管，此外，对逆变电路为全桥开关管电路时的驱动电路进行改进后的电路请参照图18、图19及图20，图18为本发明提供的全桥结构的驱动电路的第一种改进的结构示意图，图19为本发明提供的全桥结构的驱动电路的第二种改进的结构示意图，图20为本发明提供的全桥结构的驱动电路的第三种改进的结构示意图，上述对全桥结构的驱动电路的三种改进的描述请参照对桥式电路为半桥开关管电路时的三种改进的描述，在此不作赘述。

本申请还提供了逆变电路为推挽电路时的驱动电路，请参照图21，图21为本发明提供的一种推挽结构的驱动电路的结构示意图，可见，图中的推挽电路中设有两个开关管及两个原边绕组，且每个开关管分别与一个原边绕组串联，其中一个开关管与一个原边绕组的同名端相连，另一个开关管与另一个原边绕组的另一端相连。此外，对逆变电路为推挽电路时的驱动电路进行改进后的电路请参照图22、图23及图24，图22为本发明提供的推挽结构的驱动电路的第一种改进的结构示意图，图23为本发明提供的推挽结构的驱动电路的第二种改进的结构示意图，图24为本发明提供的推挽结构的驱动电路的第三种改进的结构示意图，上述对推挽结构的驱动电路的三种改进的描述请参照对桥式电路为半桥开关管电路时的三种改进的描述，在此不作赘述。

本申请还提供了逆变电路为有源箝位电路时的驱动电路，请参照图25，图25为本发明提供的一种有源箝位结构的驱动电路的结构示意图，可见，图中的有源箝位电路中设有两个开关管和一个辅助电容C1，其中主开关管Q1与变压器原边绕组相连，副开关管Q2与电容C1串联后并联在变压器原边绕组两端。电容C1的容值远大于所驱动的开关管的门极电容的容值之和，例如，电容C1的容值比所驱动的开关管的门极电容的容值之和大50倍以上。此外，对逆变电路为有源箝位电路时的驱动电路进行改进后的电路请参照图26、图27及图28，图26为本发明提供的有源箝位结构的驱动电路的第一种改进的结构示意图，图27为本发明提供的有源箝位结构的驱动电路的第二种改进的结构示意图，图28为本发明提供的有源箝位结构的驱动电路的第三种改进的结构示意图，上述对有源箝位结构的驱动电路的三种改进的描述请参照对桥式电路为半桥开关管电路时的三种改进的描述，在此不作赘述。

作为一种优选的实施例，电感2由变压器原边的励磁电感构成。

申请人考虑到变压器原边存在励磁电感，励磁电感也能够和开关管3的等效门极电容谐振，因此，可以将变压器中的励磁电感进行复用，不仅节省了成本，还简化了电路结构。

其中，可以通过选择具有合适的气隙的变压器的磁芯，从而使励磁电感的感值与交流控制信号中的死区时间对应，以进行对开关管3的驱动信号的调整。

作为一种优选的实施例，变压器为平面式变压器或绕线式变压器。

本实施例中的变压器可以但不限定为平面式变压器或绕线式变压器，平面式变压器或绕线式变压器不仅能实现对交流控制信号的传递以及隔离功能，平面式变压器还具有高频、高度很小而工作频率很高的特点，绕线式变压器还具有窗口利用率高的特点，可基于自身的需要进行选择。

作为一种优选的实施例，开关管3为MOS管(Metal Oxide Semiconductor，金属氧化物半导体场效应晶体管)。

申请人考虑到MOS管是由电压驱动信号进行控制，因此，本申请中的开关管3为MOS管，从而能通过交流控制信号对开关管3进行驱动。

此外，MOS管还具有功耗低及性能稳定的特点。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。