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JP7699092B2 - Ｎｍｏｓスイッチ駆動回路及び電源装置 - Google Patents
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JP7699092B2 - Ｎｍｏｓスイッチ駆動回路及び電源装置 - Google Patents

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Description

本発明は、回路技術分野に関し、特に、ＮＭＯＳスイッチ駆動回路及び電源装置に関する。
マイクロエレクトロニクス技術の発展に伴って、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴは、三極管やＰチャネルＭＯＳＦＥＴに比べて、高周波、高電力、高効率のスイッチングアプリケーションでますます目覚しい利点を示している。そのデバイス特性によると、ソースに相対して、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴのゲートに高電圧信号を印加すると、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴのドレインとソースが効果的にオンになるように制御することができる。ＮチャネルＭＯＳＦＥＴのゲート電圧をソース電圧に追従するように設定すると、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴのドレインとソースが効果的にオフになるように制御することができる。
既存のＮＭＯＳスイッチ駆動回路において、ＮＭＯＳスイッチは電源とロードとの間に接続されている。電源の電圧が上下に変動すると、ＮＭＯＳスイッチの駆動電圧も降下又は上昇する幅広い電圧降下変動を経験するので、駆動電圧がＮＭＯＳスイッチの導通条件に達することができない可能性があり、ＮＭＯＳスイッチが半導通状態にある（即ち、線形領域で作動する）と、内部レジスターが増加し、ＮＭＯＳスイッチの発熱が深刻であり、又は駆動電圧がＮＭＯＳスイッチのゲート－ソース耐電圧を超え、ＮＭＯＳスイッチのブレークダウン、短絡又は焼損を招く。
本発明の実施形態は、ＮＭＯＳスイッチ駆動回路及び電源装置を開示し、安定した駆動電圧を提供することにより、ＮＭＯＳスイッチの正常な駆動を確保することができ、従ってＮＭＯＳスイッチの寿命を延長し、ＮＭＯＳスイッチ駆動回路の作動安定性を向上させる。
第一態様において、本発明の実施形態に係わるＮＭＯＳスイッチ駆動回路は、第一インターフェース及び第二インターフェースを有する電源装置に適用され、ＮＭＯＳスイッチ駆動回路は、電源ユニットと、スイッチユニットと、電源変換ユニットと、駆動ユニットと、を含み、
電源ユニットは、第一電圧を出力するために用いられ、
スイッチユニットは、電源ユニットと第一インターフェースとの間に電気的に接続されており、電源ユニットと第一インターフェースとの間の電気的接続を確立するか又は切断するために用いられ、且つスイッチユニットは少なくとも1つのＮＭＯＳスイッチを含み、
電源変換ユニットの一端は電源ユニットに接続され、電源変換ユニットの他端は駆動ユニットを介してスイッチユニットに電気的に接続され、
電源変換ユニット、第一電圧を一定の駆動電圧に変換してから駆動ユニットを介してスイッチユニットに出力して、スイッチユニットを駆動して導通させて、電源ユニットと第一インターフェースとの間の電気的接続を確立するために用いられる。
第二態様において、本発明の実施形態に係わる電源装置は、第一インターフェース及び第二インターフェースを含み、第一態様で説明されたＮＭＯＳスイッチ駆動回路をさらに含み、ＮＭＯＳスイッチ駆動回路は第一インターフェース及び第二インターフェースを介してロードに接続される。
本発明のＮＭＯＳスイッチ駆動回路及び電源装置は、第一電圧を一定の駆動電圧に変換してからスイッチユニットに出力する電源変換ユニットを含むので、第一電圧が上下変動しても、ＮＭＯＳスイッチは依然として安定した駆動電圧を受け取ることができ、フロントエンドの電源ユニットから出力される第一電圧が変動する影響を受けなく、従ってスイッチユニットの効果的な駆動を確保し、スイッチユニットの使用寿命を延長し、ＮＭＯＳスイッチ駆動回路の作動安定性を向上させ、過度に高い駆動電圧によるスイッチユニットのブレークダウン損傷を防ぎ、又は過度に低い駆動電圧によるスイッチユニットの深刻な発熱を防ぐ。
以下、本発明の実施形態の技術方案をより明確に説明するために、本発明の実施形態の説明に使用される図面について簡単に説明する。明らかに、以下説明される図面は、本発明の一部の実施形態だけのものであり、当業者であれば、これらの図面から創造的な努力なしに他の図面を得ることができる。
図１は、本願の実施形態に係わる電源装置の原理ブロック図である。 図２は、本願の実施形態に係わるＮＭＯＳスイッチ駆動回路の原理ブロック図である。 図３は、本願の別の実施形態に係わるＮＭＯＳスイッチ駆動回路の原理ブロック図である。 図４は、本願の実施形態に係わるＮＭＯＳスイッチ駆動回路の回路原理図である。 図５は、本願の別の実施形態に係わるＮＭＯＳスイッチ駆動回路の回路原理図である。
以下に、本発明の実施形態の添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態の技術的手段を、明確かつ完全に説明する。明らかに、説明される実施形態は、本発明の一部の実施形態だけのものであり、全ての実施形態ではない。本明細書に説明される実施形態から創造的な努力なしに当業者が得ることができるすべての別の実施形態は、本発明の範囲に入るものとする。
ある要素が別の要素に「接続」されていると見なされる場合、その要素は別の要素に直接に接続されているか、又は同時に中間要素が存在する可能性もある。特に定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語及び科学用語は、本発明の技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書における本発明の説明に使用される用語は、具体的な実施形態を説明することを目的として、本発明を限定することを意図するものではない。
本出願は、電源装置と、電源装置に適用されるＮＭＯＳスイッチ駆動回路を提供する。ＮＭＯＳスイッチ駆動回路はロードに接続されて、ＮＭＯＳスイッチがオン状態になると、電源装置はロードに電力を供給することができる。本願の実施形態に係わるＮＭＯＳスイッチ駆動回路は、ＮＭＯＳスイッチ駆動回路の作動過程の安定性を向上させることができる。以下、図面を参照して本出願の実施形態を紹介する。
図１を参照すると、本発明の実施形態は、電源装置３００を提供する。電源装置３００は、ロード２００に接続されて、ロード２００に電力を供給するために用いられる。具体的には、電源装置３００は、ＮＭＯＳスイッチ駆動回路１００を含み、且つ第一インターフェースＮ１及び第二インターフェースＮ２が設置されている。ＮＭＯＳスイッチ駆動回路１００は、第一インターフェースＮ１及び第二インターフェースＮ２を介してロード２００に接続される。ここで、第一インターフェースＮ１及び第二インターフェースＮ２は、配線端子の形態で存在することができ、具体的な実現方式は限定されない。
本願の実施形態において、電源装置３００は緊急始動電源であり、ロード２００は自動車内のバッテリー（蓄電池）であることができる。自動車のバッテリーは自動車のエンジンに接続されているので、緊急始動電源が自動車のバッテリーに接続された後、両者は一緒に自動車のエンジンに始動電流を提供して、自動車を緊急始動することができる。他の実施形態において、電源装置３００は他のタイプの電源（電動工具電源など）であることができ、限定されない。
図２を参照すると、本願の実施形態に係わるＮＭＯＳスイッチ駆動回路１００の原理ブロック図である。ＮＭＯＳスイッチ駆動回路１００は、電源ユニット１０、スイッチユニット２０、電源変換ユニット３０及び駆動ユニット４０を含む。
電源ユニット１０は、第一電圧を出力するために用いられる。１つの実施形態において、電源ユニット１０は、バッテリパック（図示せず）を含むことができる。具体的には、バッテリーパックは互いに接続された１つ以上のバッテリーモジュールを含むことができ、各バッテリーモジュールは少なくとも１つのバッテリーセル（単一バッテリー）を含むことができる。例えば、バッテリーセルは、軽量であり、省エネであり、環境を守るリチウムイオンバッテリーセルである。具体的な実施形態において、複数の電池モジュールを直列及び並列に組み合わせて、電源ユニット１０の出力電圧及び出力電流を提供することができる。電源ユニット１０の使用に伴って、又はロード２００の始動時に、第一電圧が変化することを理解することができる。
スイッチユニット２０は、電源ユニット１０と第一インターフェースＮ１との間に電気的に接続されており、且つ少なくとも１つのＮＭＯＳスイッチを含む。スイッチユニット２０は、電源ユニット１０と第一インターフェースＮ１との間の電気的接続を確立するか又は切断するために用いられる。本実施形態において、第一インターフェースＮ１は正極インターフェースである。スイッチユニット２０は、電源ユニット１０の正極と第一インターフェースＮ１との間に接続されている。第二インターフェースＮ２は、負極インターフェースであり、電源ユニット１０の負極は、第二インターフェースＮ２に接続される。
電源変換ユニット３０の一端は電源ユニット１０に接続され、電源変換ユニット３０の他端は駆動ユニット４０を介してスイッチユニット２０に電気的に接続される。電源変換ユニット４０は、電源ユニット１０から出力される第一電圧を受け取って、第一電圧を一定の駆動電圧に変換してから駆動ユニット３０を介してスイッチユニット２０に出力して、スイッチユニット２０を駆動して導通させるために用いられる。
本願の実施形態で開示するＮＭＯＳスイッチ駆動回路１００は、第一電圧を一定の駆動電圧に変換してからスイッチユニット２０に出力する電源変換ユニット３０を含むので、第一電圧が上下変動しても、ＮＭＯＳスイッチは依然として安定した駆動電圧を受け取り、フロントエンドの電源ユニット１０から出力される第一電圧が変動する影響を受けなく、従ってスイッチユニット２０の効果的な駆動を確保し、スイッチユニット２０の使用寿命を延長し、ＮＭＯＳスイッチ駆動回路１００の作動安定性を向上させて、過度に高い駆動電圧によるスイッチユニット２０のブレークダウン損傷を防ぎ、又は過度に低い駆動電圧によるスイッチユニット２０の深刻な発熱を防ぐ。
本願の実施形態によって提供される電源装置３００は、上述したＮＭＯＳスイッチ駆動回路１００を採用するので、ロード２００に安定した作動電圧を提供することができ、電源装置３００の性能及び品質を向上させる。
１つの実施形態において、スイッチユニット２０に対する効果的な制御を実現するために、ＮＭＯＳスイッチ駆動回路１００は制御ユニット５０をさらに含む。制御ユニット５０は、電源変換ユニット３０及び駆動ユニット４０にそれぞれ電気的に接続される。制御ユニット５０は、電源変換ユニット３０に変換信号を出力し且つ駆動ユニット４０に駆動信号を出力するために用いられる。電源変換ユニット３０は、変換信号に応じて第一電圧を駆動電圧に変換する。駆動ユニット４０は、駆動信号に応じて駆動電圧をスイッチユニット２０に出力して、スイッチユニット２０を駆動して導通させる。その中において、変換信号はハイレベル信号又は低レベル信号であることができ、駆動信号はハイレベル信号又は低レベル信号であることができ、ここでは限定されない。
本実施形態において、制御ユニット５０は、シングルチップマイクロコンピュータであることができる。制御ユニット５０は、複数の信号取得ポート、通信ポート、複数の制御ポートなどを含むことができる。
図３を参照すると、別の実施形態において、上記の実施形態（図２）と異なり、ＮＭＯＳスイッチ駆動回路１００は、電流検出ユニット６０をさらに含む。電流検出ユニット６０は、電源ユニット１０の負極と第二インターフェースＮ２との間に電気的に接続されており、電源ユニット１０の出力電流を検出するために用いられる。制御ユニット５０は、電流検出ユニット６０に電気的に接続され、電流検出ユニット６０によって検出された電流信号を収集する。制御ユニット５０によって収集された電流信号が予め設定された閾値よりも大きい場合、制御ユニット５０は変換信号及び/又は駆動信号の出力を停止する。
電流検出ユニット６０によって検出された電流信号が予め設定された閾値よりも大きい場合、システムが故障又は短絡していることを示す。このとき、電源ユニット１０とロード２００との間の電気的接続を切断されるべきであり、従ってスイッチユニット２０及びロード２００を保護することができ、スイッチユニット２０及びロード２００の使用寿命を延長する。
図４を参照すると、本願の実施形態に係わるＮＭＯＳスイッチ駆動回路１００の回路原理図である。図４に示されたように、スイッチユニット２０は、第一ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ１と、第二ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ２と、第一レジスターＲ１～第三レジスターＲ３と、を含む。第一ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ１のゲートは第一レジスターＲ１を介して駆動ユニット４０に接続され、第一ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ１のドレインは電源ユニット１０の正極に接続され、第一ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ１のソースは基準ゼロ点ＤＲ－ＧＮＤに接続されるとともに第二レジスターＲ２を介して駆動ユニット４０に接続される。第二ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ２のゲートは第三レジスターＲ３を介して駆動ユニット４０に接続され、第二ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ２のソースは基準ゼロ点ＤＲ－ＧＮＤに接続されるとともに第二レジスターＲ２を介して駆動ユニット４０に接続され、第二ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ２のドレインは第一インターフェースＮ１に接続される。
基準ゼロ点ＤＲ－ＧＮＤは、ＮＭＯＳ駆動スイッチの駆動電圧に相対して言うものであり、実際の「グラウンド」ではない。例えば、基準ゼロ点の電圧は、１Ｖ、２Ｖ又はその他であることができる。本実施形態において、第一ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ１がオンになっていない場合、基準ゼロ点ＤＲ－ＧＮＤの電位は０であり、第一ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ１がオンになる場合、基準ゼロ点ＤＲ－ＧＮＤの電位は電源ユニット１０の出力電圧である。
他の実施形態において、スイッチユニット２０の過電流能力を向上させるために、スイッチユニット２０は、複数のグループの並列に接続された第一ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ１及び第二ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ２を含むことができ、且つ具体的な数量は限定されないことを理解されるべきである。もちろん、いくつかの実施形態において、スイッチユニット２０は、ただ１つのＮＭＯＳ電界効果トランジスタを含むこともできる。
電源変換ユニット３０は、第一電子スイッチＴ１と、第二電子スイッチＴ２と、変換電源Ｕ１と、第四レジスターＲ４と、第五レジスターＲ５と、を含む。第一電子スイッチＴ１の制御端は制御ユニット５０に接続され、第一電子スイッチＴ１の第一接続端は電源ユニット１０の負極に接続され、第一電子スイッチＴ１の第二接続端は第四レジスターＲ４を介して第二電子スイッチＴ２の制御端に接続される。第二電子スイッチＴ２の第一接続端は電源ユニット１０の正極に接続され、第二電子スイッチＴ２の第二接続端は変換電源Ｕ１の第一入力端に接続され、第二電子スイッチＴ２の制御端はさらに第五レジスターＲ５を介して第二電子スイッチＴ２の第一接続端に接続される。変換電源Ｕ１の第二入力端は電源ユニット１０の負極に接続され、変換電源Ｕ１の第一出力端は駆動ユニット４０に接続され、変換電源Ｕ１の第二出力端は基準ゼロ点ＤＲ－ＧＮＤに接続される。
変換電源Ｕ１は、広い入力範囲の安定化電源であり、変動する入力電圧を安定した出力電圧に変換することができる。例えば、変換電源Ｕ１はＤＣ-ＤＣコンバーターであることができ、ブースト（Ｂｏｏｓｔ）昇圧、バック（Ｂｕｃｋ）降圧、ブーストバック（Ｂｏｏｓｔ－Ｂｕｃｋ）昇圧降圧、ブートストラップ変換などを実現することができる。
本実施形態において、第一電子スイッチＴ１は、ＮＰＮトランジスタである。第一電子スイッチＴ１の制御端、第一接続端及び第二接続端は、それぞれＮＰＮトランジスタのベース、エミッタ及びコレクタに対応される。本実施形態において、バイアスレジスターはＮＰＮトランジスタに統合される。
第二電子スイッチＴ２は、ＰＭＯＳ電界効果トランジスタである。第二電子スイッチＴ２の制御端、第一接続端及び第二接続端は、それぞれＰＭＯＳ電界効果トランジスタのゲート、ソース及びドレインに対応される。本実施形態において、ＰＭＯＳ電界効果トランジスタは寄生ダイオードを有する。
駆動ユニット４０は、光カプラー（ｏｐｔｉｃａｌｃｏｕｐｌｅｒ）Ｕ２と、第三電子スイッチＴ３と、第四電子スイッチＴ４と、第六レジスターＲ６と、第七レジスターＲ７と、を含む。光カプラーＵ２の第一入力端Ｉ１は第六レジスターＲ６を介して制御ユニット５０に接続され、光カプラーＵ２の第二入力端Ｉ２は電源ユニット１０の負極に接続され、カップリングＵ２の第一出力端Ｏ１は第三電子スイッチＴ３の制御端に接続され、光カプラーＵ２の第二出力端Ｏ２は基準ゼロ点ＤＲ－ＧＮＤに接続される。第三電子スイッチＴ３の第一接続端は基準ゼロ点ＤＲ？ＧＮＤに接続され、第三電子スイッチＴ３の第二接続端は第四電子スイッチＴ４の第一接続端に接続される。第四電子スイッチＴ４の制御端は第七レジスターＲ７を介して電源変換ユニット３０に接続され、第四電子スイッチＴ４の第二接続端は電源変換ユニット３０に接続される。
１つの実施形態において、光カプラーＵ２は、発光素子Ｄ１及び受光素子Ｑ３を含む。発光素子Ｄ１の第一端は光カプラーＵ２の第一入力端Ｉ１として機能し、発光素子Ｄ１の第二端は光カプラーＵ２の第二入力端Ｉ２として機能し、受光素子Ｑ３の第一端は光カプラーＵ２の第一出力端Ｏ１として機能し、受光素子Ｑ３の第二端は光カプラーＵ２の第二出力端として機能する。
本実施形態において、発光素子Ｄ１は発光ダイオードであり、発光素子Ｄ１の第一端及び第二端はそれぞれ発光ダイオードのアノード及びカソードに対応される。受光素子Ｑ３は感光性トランジスタであり、受光素子Ｑ３の第一端及び第二端はそれぞれ感光性トランジスタのコレクタ及びエミッタに対応される。
本実施形態において、第三電子スイッチＴ３は、ＰＮＰトランジスタである。第三電子スイッチＴ３の制御端、第一接続端及び第二接続端は、それぞれＰＮＰトランジスタのベース、コレクタ及びエミッタに対応される。第四電子スイッチＴ４は、ＮＰＮトランジスタである。第四電子スイッチＴ４の制御端、第一接続端及び第二接続端は、それぞれＮＰＮトランジスタのベース、エミッタ及びコレクタに対応される。他の実施形態において、第三電子スイッチＴ３は、ＰＭＯＳ電界効果トランジスタ及び絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＩＧＢＴ）などのような類似した機能を有する他のスイッチであることもできる。第四電子スイッチＴ４は、ＮＭＯＳ電界効果トランジスタ及びＩＧＢＴなどのような類似した機能を有する他のスイッチであることができる。
電流検出ユニット６０は、電流サンプリングレジスターＲ１を含む。例えば、１つの実施形態において、電流サンプリングレジスターＲ１の両端をオペアンプの２つの入力端に接続するでき、オペアンプによって増幅されてから出力される電圧に応じて、回路内の電流が予め設定された閾値を超えるか否かを判断する。これは先行技術であるので、ここでは詳しく説明しない。他の実施形態において、電流検出ユニット６０は、電流センサ（ホールセンサなど）をさらに含むことができ、電流センサによって回路内の電流を採集する。
以下、図４のＮＭＯＳスイッチ駆動回路１００の作動原理を紹介する。
制御ユニット５０によって、ロード２００が第一インターフェースＮ１及び第二インターフェースＮ２に接続され、ロード２００を始動する必要があることが検出されると、制御ユニット５０は、ハイレベル信号及びローレベル信号を別々に第一電子スイッチＴ１及び光カプラーＵ２に出力する。その中において、第一電子スイッチＴ１に出力されたハイレベル信号は変換信号であり、光カプラーＵ２に出力されたローレベルの信号は駆動信号である。第一電子スイッチＴ１はハイレベル信号を受信してオンになるので、第二電子スイッチＴ２のゲートはローレベルであるのでオンになり、このとき、電源ユニット１０から出力される第一電圧は第二電子スイッチＴ２を介して変換電源Ｕ１に出力されることができ、変換電源Ｕ１は第一電圧を一定の駆動電圧に変換してから出力する。
光カプラーＵ２がローレベル信号を受信すると、発光素子Ｄ１はオフになって発光せず、受光素子Ｑ３は光を受けないのでオフになり、第三電子スイッチＴ３のベースはハイレベルであるのでオフになり、第四電子スイッチＴ４はオンになる。このように、変換電源Ｕ１から出力された駆動電圧は第一ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ１及び第二ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ２に出力されることができ、第一ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ１及び第二ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ２を駆動して、第一ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ１と第二ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ２はオンになり、電源ユニット１０は第一電圧をロード２００に出力して、ロード２００に電力を供給することができる。
図５を参照すると、いくつかの実施形態において、電源変換ユニット３０は、第一ダイオードＤ２及び少なくとも１つのキャパシターをさらに含む。本願の実施形態において、電源変換ユニット３０は、第一キャパシターＣ１及び第二キャパシターＣ２を含む。第一ダイオードＤ２のアノードは第二電子スイッチＴ２の第二接続端に接続され、第一ダイオードＤ２のカソードは変換電源Ｕ１の第一入力端に接続される。第一キャパシターＣ１及び第二キャパシターＣ２は、変換電源Ｕ１の第一入力端と電源ユニット１０の負極との間に並列に接続されている。このようにして、電源ユニット１０が瞬時に電力を失っても、第一キャパシターＣ１及び第二キャパシターＣ２はロード２００に電力を供給し続けることができ、ロード２００の作動安定性をさらに向上させる。
駆動ユニット４０は、第二ダイオードＤ３及び第三キャパシターＣ３をさらに含む。第二ダイオードＤ３のアノードは変換電源Ｕ１の第一出力端に電気的に接続され、第二ダイオードＤ３のカソードは第四電子スイッチＴ４の第二接続端に電気的に接続される。第三のキャパシターＣ３の一端は第二ダイオードＤ３のカソードに接続され、第三のキャパシターＣ３の他端は基準ゼロ点ＤＲ－ＧＮＤに接続される。このようにして、変換電源Ｕ１が瞬時に故障した場合、第三コンデンサＣ３はロード２００に電力を供給し続けることができ、システムの作動安定性及び信頼性がさらに向上する。
さらに、光カプラーＵ２の使用寿命を延長するために、駆動ユニット４０は、第五電子スイッチＴ５と、第六電子スイッチＴ６と、第八レジスターＲ８～第十レジスターＲ１０と、をさらに含む。第五電子スイッチＴ５の制御端は第八レジスターＲ８を介して基準ゼロ点ＤＲ－ＧＮＤに接続され、第五電子スイッチＴ５の第一接続端は基準ゼロ点ＤＲ－ＧＮＤに接続され、第五電子スイッチＴ５の第二接続端は第三電子スイッチＴ３の制御端に接続される。第五電子スイッチＴ５の制御端は、さらに第九レジスターＲ９を介して第六電子スイッチＴ６の第一接続端に接続される。第六電子スイッチＴ６の制御端は光カプラーＵ２の第一出力端（Ｏ１）に接続され、第六電子スイッチＴ６の制御端はさらに第十レジスターＲ１０を介して第二ダイオードＤ３のカソードに接続される。第六電子スイッチＴ６の第二接続端は、第二ダイオードＤ３のカソードに接続される。
以下、図５のＮＭＯＳスイッチ駆動回路１００の作動原理を紹介する。
制御ユニット５０によって、ロード２００が第一インターフェースＮ１及び第二インターフェースＮ２に接続され、ロード２００を始動する必要があることが検出されると、制御ユニット５０は、ハイレベル信号を第一電子スイッチＴ１及び光カプラーＵ２にそれぞれ出力する。その中において、第一電子スイッチＴ１に出力されたハイレベル信号は変換信号であり、光カプラーＵ２に出力されたハイレベル信号は駆動信号である。第一電子スイッチＴ１はハイレベル信号を受信してオンになるので、第二電子スイッチＴ２のゲートはローレベルであるのでオンになり、このとき、電源ユニット１０から出力される第一電圧は第二電子スイッチＴ２及び第一ダイオードＤ２を介して変換電源Ｕ１に出力されることができ、変換電源Ｕ１は第一電圧を一定の駆動電圧に変換してから出力する。電源ユニット１０が瞬時に電力を失っても、第一キャパシターＣ１及び第二キャパシターＣ２蓄積された電力はロード２００に電力を供給し続けることができる。
光カプラーＵ２がハイレベル信号を受信すると、発光素子Ｄ１が発光し、受光素子Ｑ３は光を受けてオンになるので、第六電子スイッチＴ６がオフになり、第五電子スイッチＴ５及び第三電子スイッチＴ３がオフになり、第四電子スイッチＴ４がオンになる。このようにして、変換電源Ｕ１から出力された駆動電圧は第二ダイオードＤ３を介して第一ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ１及び第二ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ２に出力されることができ、第一ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ１及び第二ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ２を駆動して、第一ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ１と第二ＮＭＯＳ電界効果トランジスタＱ２はオンになり、電源ユニット１０は第一電圧をロード２００に出力して、ロード２００に電力を供給することができる。フロントエンドが瞬時に電力を失っても、第三キャパシターＣ３蓄積された電力はロード２００に電力を供給し続けることができる。
本願の実施形態において、ロード２００に電力を供給することを必要としない場合、光カプラーＵ２は非作動状態にあり、ロード２００に電力を供給する場合のみ、光カプラーＵ２が作動するので、光カプラーＵ２の使用寿命を延長することができる。
以上は、本発明の好ましい実施形態であり、当業者にとって、本発明の原理を逸脱しないかぎり、いくつかの改良及び修正を行うことができ、このような改良及び修正も本発明の保護範囲にあることに留意されたい。

Claims (9)

  1. 第一インターフェースを有する電源装置に適用されるＮＭＯＳスイッチ駆動回路であって、前記ＮＭＯＳスイッチ駆動回路は、電源ユニットと、スイッチユニットと、電源変換ユニットと、駆動ユニットと、制御ユニットと、を含み、
    前記電源ユニットは、第一電圧を出力するために用いられ、
    前記スイッチユニットは、前記電源ユニットと前記第一インターフェースとの間に電気的に接続されており、前記電源ユニットと前記第一インターフェースとの間の電気的接続を確立するか又は切断するために用いられ、且つ前記スイッチユニットは少なくとも１つのＮＭＯＳスイッチを含み、
    前記電源変換ユニットの一端は前記電源ユニットに接続され、前記電源変換ユニットの他端は前記駆動ユニットを介して前記スイッチユニットに電気的に接続され、
    前記電源変換ユニットは、第一電圧を一定の駆動電圧に変換してから前記駆動ユニットを介して前記スイッチユニットに出力して、前記スイッチユニットを駆動することにより、前記スイッチユニットを導通させて、前記電源ユニットと前記第一インターフェースとの間の電気的接続を確立するために用いられ、
    前記ＮＭＯＳスイッチのソースは、基準ゼロ点に接続され、
    前記制御ユニットは、前記電源変換ユニット及び前記駆動ユニットにそれぞれ電気的に接続され、
    前記制御ユニットは、前記電源変換ユニットに変換信号を出力し且つ前記駆動ユニットに駆動信号を出力するために用いられ、
    前記電源変換ユニットは、前記変換信号に応じて前記第一電圧を前記駆動電圧に変換し、
    前記駆動ユニットは、前記駆動信号に応じて前記駆動電圧を前記スイッチユニットに出力して、前記スイッチユニットを駆動して導通させる、
    ことを特徴とするＮＭＯＳスイッチ駆動回路。
  2. 前記電源装置は第二インターフェースをさらに有し、
    前記ＮＭＯＳスイッチ駆動回路は、電流検出ユニットをさらに含み、
    前記電流検出ユニットは、前記電源ユニットと前記第二インターフェースとの間に電気的に接続されており、前記電源ユニットの出力電流を検出するために用いられ、
    前記制御ユニットは、前記電流検出ユニットに電気的に接続され、前記電流検出ユニットによって検出された電流信号を収集し、
    前記制御ユニットによって収集された電流信号が予め設定された閾値よりも大きい場合、前記制御ユニットは前記変換信号及び/又は前記駆動信号の出力を停止する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のＮＭＯＳスイッチ駆動回路。
  3. 前記スイッチユニットは、前記電源ユニットの正極と前記第一インターフェースとの間に電気的に接続されている、
    ことを特徴とする請求項１～２のいずれか一項に記載のＮＭＯＳスイッチ駆動回路。
  4. 前記電源変換ユニットは、第一電子スイッチと、第二電子スイッチと、変換電源と、をさらに含み、
    前記第一電子スイッチの制御端は前記制御ユニットに接続され、前記第一電子スイッチの第一接続端は前記電源ユニットの負極に接続され、前記第一電子スイッチの第二接続端は前記第二電子スイッチの制御端に接続され、
    前記第二電子スイッチの第一接続端は前記電源ユニットの正極に接続され、前記第二電子スイッチの第二接続端は前記変換電源の第一入力端に接続され、
    前記変換電源の第二入力端は前記電源ユニットの負極に接続され、前記変換電源の第一出力端は前記駆動ユニットに接続され、前記変換電源の第二出力端は基準ゼロ点に接続される、
    ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のＮＭＯＳスイッチ駆動回路。
  5. 前記変換電源は、広い入力範囲の安定化電源である、
    ことを特徴とする請求項４に記載のＮＭＯＳスイッチ駆動回路。
  6. 前記駆動ユニットは、光カプラーと、第三電子スイッチと、第四電子スイッチと、を含み、
    前記光カプラーの第一入力端は前記制御ユニットに接続され、前記光カプラーの第二入力端は前記電源ユニットの負極に接続され、前記光カプラーの第一出力端は前記第三電子スイッチの制御端に接続され、前記光カプラーの第二出力端は基準ゼロ点に接続され、
    前記第三電子スイッチの第一接続端は基準ゼロ点に接続され、前記第三電子スイッチの第二接続端は前記第四電子スイッチの第一接続端に接続され、
    前記第四電子スイッチの制御端は前記電源変換ユニットに接続され、前記第四電子スイッチの第二接続端は前記電源変換ユニットに接続される、
    ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のＮＭＯＳスイッチ駆動回路。
  7. 前記光カプラーは、発光素子及び受光素子を含み、
    前記発光素子の第一端は前記光カプラーの第一入力端として機能し、前記発光素子の第二端は前記光カプラーの第二入力端として機能し、前記受光素子の第一端は前記光カプラーの第一出力端として機能し、前記受光素子の第二端は前記光カプラーの第二出力端として機能する、
    ことを特徴とする請求項６に記載のＮＭＯＳスイッチ駆動回路。
  8. 前記駆動ユニットは、光カプラー、第三電子スイッチ、第四電子スイッチ、第五電子スイッチ及び第六電子スイッチを含み、
    前記光カプラーは、発光素子及び受光素子を含み、
    前記発光素子の第一端は前記光カプラーの第一入力端として機能し、前記発光素子の第二端は前記光カプラーの第二入力端として機能し、前記受光素子の第一端は前記光カプラーの第一出力端として機能し、前記受光素子の第二端は前記光カプラーの第二出力端として機能し、
    前記光カプラーの第一入力端は前記制御ユニットに接続され、前記駆動信号を受信するために用いられ、前記光カプラーの第二入力端は前記電源ユニットの負極に接続され、前記光カプラーの第一出力端は前記第六電子スイッチの制御端に接続され、前記光カプラーの第二出力端は基準ゼロ点に接続され、
    前記第三電子スイッチの第一接続端は基準ゼロ点に接続され、前記第三電子スイッチの第二接続端は前記第四電子スイッチの第一接続端に接続され、
    前記第四電子スイッチの制御端は前記電源変換ユニットに接続され、前記第四電子スイッチの第二接続端は前記電源変換ユニットに接続され、前記第四電子スイッチの第一接続端は、前記第四電子スイッチがオンになる時に前記駆動電圧を出力するために用いられ、
    前記第五電子スイッチの制御端は基準ゼロ点に接続され、前記第五電子スイッチの第一接続端は基準ゼロ点に接続され、前記第五電子スイッチの第二接続端は前記第三電子スイッチの制御端に接続され、前記第五電子スイッチの制御端はさらに前記第六電子スイッチの第一接続端に接続され、
    前記第六電子スイッチの制御端は前記光カプラーの第一出力端に接続され、前記第六電子スイッチの制御端はさらに前記電源変換ユニットに接続され、前記第六電子スイッチの第二接続端は前記電源変換ユニットに接続される、
    ことを特徴とする請求項１に記載のＮＭＯＳスイッチ駆動回路。
  9. 第一インターフェース及び第二インターフェースを含む電源装置であって、
    前記電源装置は、請求項１～８のいずれか一項に記載のＮＭＯＳスイッチ駆動回路をさらに含み、前記ＮＭＯＳスイッチ駆動回路は前記第一インターフェース及び前記第二インターフェースを介してロードに接続される、
    ことを特徴とする電源装置。
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