[發明專利]一種隔離型可快速關斷的MOSFET驅動電路

無效

• 申請號: 201210034432.5
• 申請日: 2012-02-16
• 公開（公告）號: CN102594101A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 廖志凌;施衛東;梅從立;宋中奇;劉國海
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于電力電子驅動應用技術領域，尤其涉及一種隔離型可快速關斷的MOSFET驅動電路，該電路適用于對驅動電路抗干擾性強，需要快速關斷且占空比變化范圍較大的場合。

背景技術

目前，常用的功率變換器電路驅動芯片價格較高，在不同的特殊應用場合存在一定的局限性。功率MOSFET（金屬氧化物半導體場效應管）屬于電壓型控制器件，只要柵極和源極之間施加的電壓超過其閾值電壓就會導通，由于MOSFET存在結電容，關斷時其漏、源極兩端電壓的突然上升將會通過結電容在柵、源兩端產生干擾電壓。傳統的磁耦合MOSFET驅動電路包括兩個三極管、一個隔直電容、一個變壓器、一個柵極輸入電阻和一個穩壓管，兩個三極管組成圖騰柱輸出，經過隔直電容連接到變壓器原邊，變壓器副邊經過一個柵極輸入電阻連接到MOSFET管的柵極，MOSFET管的柵極和源極之間接一個穩壓二極管。傳統的磁耦合驅動電路在某些情況下也起到升壓的作用，且占空比變化時，驅動的關斷能力不受影響，但是輸出脈沖電壓幅值會隨著占空比的變化而變化，由于關斷時不能提供負電壓，所以電路抗干擾性也較差。并且，其輸出脈沖電壓幅值會隨著占空比的變化而變化，當占空比較小時，負向電壓小，正向電壓較高，此時應使其幅值不超過MOSFET柵極的允許電壓，當占空比大于0.5時，驅動電壓正向電壓小于其負向電壓，此時應使其負電壓值不超過MOSFET柵極的允許電壓。所以傳統的磁耦合驅動電路只適用于對抗干擾性要求不高，關斷速度慢且占空比固定或變化不大的場合。

發明內容

本發明提供一種適用于對驅動電路抗干擾性要求較高、關斷速度快、且占空比變化范圍比較大的場合，帶高頻變壓器隔離的可快速關斷且抗干擾性強的磁耦合驅動電路。

本發明解的技術方案是：一種隔離型可快速關斷的MOSFET驅動電路，包括圖騰柱輸出電路、高頻隔離變壓器T、負電壓產生電路和MOSFET管，所述圖騰柱輸出電路由NPN型三極管Tr1和PNP型三極管Tr2組成，所述三極管Tr1反向并聯二極管D1，所述三極管Tr2反向并聯二極管D2；所述圖騰柱輸出電路的輸出點與隔直電容C1正極相連，所述隔直電容C1正極連接所述高頻隔離變壓器T原邊同名端；所述高頻隔離變壓器T副邊同名端與副邊電容C2負極相連，所述副邊電容C2正極串聯電阻R1后接入所述MOSFET管的柵極，所述MOSFET管的源極與所述高頻隔離變壓器T副邊非同名端相連；穩壓二極管D3陰極與副邊電容C2的正極相連，陽極端與高頻隔離變壓器T副邊非同名端相連；二極管D6反向并聯在柵極輸入電阻R1的兩端；電阻R2接在功率MOSFET管的柵極和源極之間。

進一步，該驅動電路還包括一個串聯在副邊電容C2正極與電阻R1之間的負電壓產生電路，所述負電壓產生電路包括二極管D4、三極管Tr3、穩壓管D5和電解電容C3；所述二極管D4的陽極與所述副邊電容C2正極相連，所述二極管D4的陰極與所述電解電容C3的一端相連，所述電解電容C3的另一端與電阻R1連接；所述三極管Tr3的基極與所述副邊電容C2的正極相連，集電極與所述二極管D4陰極相連，發射極與所述高頻隔離變壓器T副邊非同名端相連；所述穩壓管D5并聯在所述電解電容C3的兩端。

進一步，所述高頻隔離變壓器T的匝數比為1:1。

本發明的有益效果是：在電路中加入隔離變壓器，將控制電路與主電路隔離，變壓器通常為高頻、高磁率的磁環或磁罐。兩個三極管組成圖騰柱輸出，對輸入電流起到放大作用。在組成圖騰柱輸出電路的兩個三極管兩端反并聯兩個二極管，感性負載時起到續流的作用。高頻隔離變壓器的原邊接一個隔直電容，阻止直流分量通過，避免變壓器直流磁化而飽和。在高頻隔離變壓器的副邊接入一個副邊電容，用來復現原邊隔直電容的電壓（當變壓器的匝數比為1:1時）。副邊電容和變壓器副邊非同名端之間接一穩壓管，使得正向導通時間內輸出正電壓振蕩尖峰限制在穩壓二極管兩端的電壓值，反向導通時間內通過穩壓管給副邊電容充電。在副邊電容正極端接防反二極管的陽極和PNP型三極管的基極，三極管用來為產生負電壓提供通道，防反二極管和柵極輸入電阻之間串聯一電解電容，用來關斷時提供負向電壓，電解電容兩端并聯一個穩壓二極管，使得電解電容兩端電壓穩定，MOSFET管的柵極和源極之間接一個電阻防止靜電擊穿，起到保護作用。柵極電阻兩端并聯一個反向二極管，給MOSFET管柵源極寄生輸入電容提供低阻抗放電通道，加速輸入電容放電，從而加速MOSFET管的關斷。

該電路結構簡單、成本低廉，只需要一路驅動電源，對驅動電路抗干擾性要求較高、需要快速關斷且占空比變化范圍比較大的場合具有很好的效果。