[發(fā)明專利]功率控制用驅(qū)動電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410331421.2
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN105099420B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴舒
• 申請（專利權(quán)）人: 鹽城詠恒投資發(fā)展有限公司
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種功率控制用驅(qū)動電路，尤其是功率控制設(shè)備的功率控制器件(MOSFET和IGBT等)的驅(qū)動電路。該驅(qū)動電路可以輸出幅度較大、上升沿和下降沿較短的峰值電流。該驅(qū)動電路可應用于使用MOSFET、IGBT進行電機控制、電源變換和電源管理等功率控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，在開啟MOSFET或IGBT等被控功率控制器件時，驅(qū)動電路必需能在短時間內(nèi)向被控功率控制器件MOSFET或IGBT的柵極注入大電流，關(guān)閉被控功率控制器件MOSFET或IGBT時，驅(qū)動電路必需能在短時間內(nèi)由被控功率控制器件MOSFET或IGBT的柵極引出大電流。或者說，加到被控功率控制器件MOSFET或IGBT的柵極的驅(qū)動電流脈沖幅度要足夠大，上升沿時間和下降沿時間要足夠短。為此，一般用MOSFET構(gòu)造被控功率控制器件的驅(qū)動電流輸出部分，常用的電路（包括專用MOSFET或IGBT的驅(qū)動電路前級）如圖1（A）至（D）。

圖1中，Q1,Q2為驅(qū)動被控功率控制器件MOSFET或IGBT（即Q3）的MOSFET。R為驅(qū)動電阻，用以調(diào)節(jié)驅(qū)動電流和阻尼驅(qū)動回路振鈴。腳3接驅(qū)動電源。記腳3的電位為V3；腳1和2分別是驅(qū)動Q1、Q2的控制信號。記腳1的電位為V1，記腳2的電位為V2；在橋式電路中，在Q3用于上橋時，4接到功率級的電源正，5是輸出。在Q3用于下橋時，5接到功率級的電源負，4是輸出。記腳4的電位為V4，腳5的電位為V5。Q3的柵極的電壓記為VG3(也即柵極和源極的電位差),為使Q3深度飽和（MOSFET進入電阻區(qū)，而且導通電阻足夠小）,必須有VG3=5V-15V,同樣，Q1的柵極電壓記為VG1,為使Q1深度飽和（MOSFET進入電阻區(qū)，而且導通電阻足夠小）,必須有VG1=5V-15V,因此，附圖1（A）N-NMOSFET組合和圖1（D）N-PMOSFET組合，開通Q1的控制信號幅度必須達到VG1+VG=20V-30V。顯然電路處理比較復雜，所以這兩種電路很少使用。

對于圖1(B)P-NMOSFET組合，當V1=V5時,Q1導通，開啟Q3，當V2=V5時Q2導通，關(guān)閉Q3。為防止Q1、Q2同時導通，當V1=V5時必須有V2=V3,當V2=V5時必須有V1=V3，而且在Q1、Q2的開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中，必須保證先關(guān)后開，關(guān)與開之間要插入合適的時間間隔，這個時間間隔也叫死區(qū)保護。

對于圖1(C)P-PMOSFET組合，當V1=V5時,Q1導通，開啟Q3，當V2=V3時Q2導通，關(guān)閉Q3。為防止Q1、Q2同時導通，當V1=V5時必須有V2=V5,當V2=V3時必須有V1=V3，而且在Q1、Q2的開關(guān)轉(zhuǎn)換過程中，必須保證先關(guān)后開，關(guān)與開之間要插入合適的時間間隔，這個時間間隔也叫死區(qū)保護。

由此可見圖1(B)P-NMOSFET組合和圖1(C)P-PMOSFET組合的控制信號處理電路比較復雜，特別在是死區(qū)保護時間內(nèi)，被控功率控制器件Q3的工作狀態(tài)是不理想的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明首要解決的技術(shù)問題是提供一種可以輸出幅度較大、上升沿和下降沿較短的峰值電流（即被控功率控制器件的開通和關(guān)斷時間較短）的功率控制用驅(qū)動電路。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種功率控制用驅(qū)動電路，其包括：驅(qū)動電路前級，用于根據(jù)外部送入的PWM信號或邏輯信號控制其電壓輸出端的輸出電壓；N-MOSFET（Q1），其柵極（G）接所述驅(qū)動電路前級的電壓輸出端；該N-MOSFET（Q1）的柵極（G）與源極（S）之間設(shè)有第一電阻（R1）,N-MOSFET（Q1）的漏極（D）接驅(qū)動電源；P-MOSFET（Q2），其柵極（G）接所述驅(qū)動電路前級的電壓輸出端；所述N-MOSFET（Q1）的源極（S）與P-MOSFET（Q2）的源極（S）之間設(shè)有第二電阻（R2）；被控功率控制器件（Q3），其柵極（G）串接第三電阻（R3）后接所述P-MOSFET（Q2）的源極（S）,所述被控功率控制器件（Q3）的源極（S）接所述P-MOSFET（Q2）的漏極（D）。

所述驅(qū)動電路前級采用驅(qū)動集成電路或分列器件構(gòu)成。

作為一種優(yōu)選的方案，所述第一電阻（R1）的阻值小于1KΩ,第二電阻（R2）和第三電阻（R3）的阻值小于100Ω。

作為一種優(yōu)選的方案，所述驅(qū)動電路前級的電壓輸出端能輸出的電壓為10-15V,且輸出電流和吸收電流的峰值不小于200mA。

作為一種優(yōu)選的方案，所述被控功率控制器件（Q3）為MOSFET或IGBT。

上述功率控制用驅(qū)動電路的工作方法，其包括：