[發明專利]新型低端MOSFET/IGBT負壓箝位驅動電路及其控制方法

有效

• 申請號: 201210176271.3
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102684462A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 陳宗祥;葛蘆生;何勝方;宋斌
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

1.新型低端MOSFET/IGBT負壓箝位驅動電路，它包括負壓箝位驅動單元（2），所述的負壓箝位驅動單元（2）與BOOST升壓單元（1）電路連接，其特征在于：

所述的負壓箝位驅動單元（2）由電源V_cc、自舉電容C₁、自舉電容C₂、二極管D₁、二極管D₂、MOSFET開關管S₁、MOSFET開關管S₂、MOSFET開關管S₃和MOSFET開關管S₄組成，所述的電源V_cc的負極接地，電源V_cc的正極與二極管D₁的正極相連，二極管D₁的負極與MOSFET開關管S₁的漏極連接，所述的自舉電容C₁的一端接入二極管D₁的負極與MOSFET開關管S₁的漏極之間，自舉電容C₁的另一端與自舉電容C₂連接，自舉電容C₂的另一端與和二極管D₂正極連接，二極管D₂的負極接地，所述MOSFET開關管S₄的漏極與電源V_cc的正極相連，MOSFET開關管S₃的漏極接在電容C₁與C₂之間，MOSFET開關管S₃的源極與地連接，MOSFET開關管S₄的源極接在MOSFET開關管S₃的漏極上，MOSFET開關管S₁的源極與BOOST升壓單元（1）中MOSFET開關管Q的柵極相連，MOSFET開關管S₂的漏極與MOSFET開關管S₁的源極連接，MOSFET開關管S₂的源極接在電容C₂和二極管D₂之間。

2.根據權利要求1所述的新型低端MOSFET/IGBT負壓箝位驅動電路，其特征在于，所述的BOOST升壓單元（1）由輸入電源V_in、輸入電容C_in、電感L_main、MOSFET開關管Q、二極管D_S、輸出電容C_out和負載電阻R組成，輸入電源V_in與輸入電容C_in并聯，電感L_main、二極管D_S和輸出電容C_out依次串聯后與輸入電容C_in并聯，電感L_main的一端與輸入電容C_in的正極連接，電感L_main的另一端與二極管D_S的正極連接、二極管D_S的負極與輸出電容C_out的正極連接，輸出電容C_out的負極接地，MOSFET開關管Q的漏極接在電感L_main與二極管D_S之間，MOSFET開關管Q的源極接地，所述負載電阻R并聯在輸出電容C_out的兩端。

3.新型低端MOSFET/IGBT負壓箝位驅動電路的控制方法，同時給所述負壓箝位驅動單元（2）中的MOSFET開關管S₁、MOSFET開關管S₂、MOSFET開關管S₃和MOSFET開關管S₄驅動信號，其中MOSFET開關管S₁與MOSFET開關管S₄的驅動信號相同，MOSFET開關管S₂與MOSFET開關管S₃的驅動信號相同，MOSFET開關管S₁與MOSFET開關管S₂的驅動信號相反，且兩種信號之間留有一定的死區時間，具體包括以下步驟：

（1）首先控制負壓箝位驅動單元（2）的MOSFET開關管S₁與MOSFET開關管S₄處于導通狀態，MOSFET開關管S₂與MOSFET開關管S₃處于關斷狀態，此時電源V_cc通過MOSFET開關管S₄給自舉電容C₂充電，使自舉電容C₂上的電壓值由零伏開始充電，最終達到U₁，其中U_D2為二極管D₂上的導通壓降；U₁的計算公式如下：

U₁=V_cc-U_D2???????????????????????????????????????????????????????（1）

電源V_cc通過二極管D₁和MOSFET開關管S₁給BOOST升壓單元（1）中MOSFET開關管Q充電，使其導通，提供的充電電壓值開始為U₂，其中U_D1為二極管D₁上的導通壓降；U₂的計算公式如下：

???????????????????????????????U₂=?V_cc-U_{D1?????????????????????????????????????????????????????????????}（2）

輸入電源V_in開始對電感L_main充電，隨著自舉電容C₂上的電壓值的增加，MOSFET開關管Q上的充電電壓也隨之增長，最終達到U₃，并穩定在此值上，U₃的計算公式如下：

???????????????????????????????U₃=2V_cc-U_D1-U_D2???????????????????????????????????（3）

（2）控制MOSFET開關管S₁、MOSFET開關管S₂、MOSFET開關管S₃和MOSFET開關管S₄都處于關斷狀態，由于二極管D₁的反向截止作用，MOSFET開關管Q柵源極上的電壓始終維持在U₃上不變；

（3）控制MOSFET開關管S₂與S₃處于導通狀態，而MOSFET開關管S₁與S₄處于關斷狀態，自舉電容C₂上的電壓極性與MOSFET開關管Q上的柵源電壓極性正好相反，形成反向箝位，由于電容上的電壓不能突變，故MOSFET開關管Q上的柵源電壓將會被箝位在電壓U₄上，MOSFET開關管Q瞬間被關斷，輸入電源V_in和電感L_main同時對輸出電容C_out充電，完成升壓功能；U₄的計算公式如下：?

???????????????????????????U₄=-?V_cc?+U_D2??????????????????????????????????????（4）

（4）控制MOSFET開關管S₁、MOSFET開關管S₂、MOSFET開關管S₃和MOSFET開關管S₄處于不導通的狀態，MOSFET開關管Q柵源極上的電荷沒有放電回路，故MOSFET開關管Q柵源極上的電壓維持在U₄上。