[實用新型]功率管驅(qū)動電路及直流固態(tài)功率控制器有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201420080079.9 | 申請日: | 2014-02-24 |
| 公開(公告)號: | CN203747779U | 公開(公告)日: | 2014-07-30 |
| 發(fā)明(設(shè)計)人: | 王莉;阮立剛 | 申請(專利權(quán))人: | 南京航空航天大學(xué) |
| 主分類號: | H03K17/567 | 分類號: | H03K17/567 |
| 代理公司: | 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256 | 代理人: | 艾中蘭 |
| 地址: | 210016 江*** | 國省代碼: | 江蘇;32 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 功率管 驅(qū)動 電路 直流 固態(tài) 功率 控制器 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及一種應(yīng)用于直流固態(tài)功率控制器的功率管驅(qū)動電路及直流固態(tài)功率控制器,屬于電力電子技術(shù)與電工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
固態(tài)功率控制器(Solid?State?Power?Controller,?簡稱SSPC)是以半導(dǎo)體功率管為核心、集繼電器的開關(guān)轉(zhuǎn)換功能和斷路器的保護(hù)功能于一體的固態(tài)配電裝置。SSPC具有無觸點、無電弧、無噪聲、響應(yīng)快、電磁干擾小、壽命長、可靠性高、便于計算機(jī)遠(yuǎn)程控制等優(yōu)點,正廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、坦克、輪船、民用配電網(wǎng)等方面。
直流SSPC用于直流電源系統(tǒng),實現(xiàn)電路的接通或斷開,并完成電路故障保護(hù)和隔離。為了提高直流SSPC的負(fù)載兼容性、降低直流SSPC帶容性負(fù)載開通過程中的沖擊電流、抑制直流SSPC關(guān)斷過程中半導(dǎo)體功率管兩端的電壓應(yīng)力,直流SSPC均需要以相對比較“慢”的開關(guān)速度進(jìn)行開通和關(guān)斷,并且使其開關(guān)速度可根據(jù)負(fù)載需要進(jìn)行調(diào)整。
直流SSPC的功率管的開關(guān)速度主要取決于其功率管驅(qū)動電路。中國發(fā)明專利ZL200510038027.0提出通過RC網(wǎng)絡(luò)組成的“慢通慢斷”?驅(qū)動電路形成緩慢上升和緩慢下降的功率管驅(qū)動電壓波形,實現(xiàn)功率管以比較“慢”的開關(guān)速度進(jìn)行開通和關(guān)斷。該方案的優(yōu)點是實現(xiàn)較為簡單,但缺點是功率管在開關(guān)過程中開關(guān)速度不恒定,開關(guān)速度的控制效果受功率管的參數(shù)、環(huán)境溫度的影響較大,參數(shù)調(diào)整困難。在公開號為CN102545855A的中國發(fā)明專利申請中提出了一種閉環(huán)驅(qū)動電路技術(shù)方案,克服了基于RC網(wǎng)絡(luò)“慢通慢斷”驅(qū)動電路的問題,但其缺點是技術(shù)方案的實現(xiàn)比較復(fù)雜,必須采用高帶寬高速運算放大器。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題,是針對前述背景技術(shù)中的缺陷和不足,提供一種直流固態(tài)功率控制器的功率管驅(qū)動電路,實現(xiàn)功率管以比較“慢”并且恒定的開關(guān)速度開通和關(guān)斷,開關(guān)速度可根據(jù)負(fù)載需要進(jìn)行調(diào)整,而且驅(qū)動電路簡單可靠、實現(xiàn)成本低。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的,本實用新型采用的具體技術(shù)方案是:
一種功率管驅(qū)動電路,應(yīng)用于直流固態(tài)功率控制器,電路結(jié)構(gòu)包括:第一開關(guān)和第一恒流源串聯(lián)組成的第一通道,第二開關(guān)和第二恒流源串聯(lián)組成的第二通道,一非門,以及跨接在功率管柵極和漏極之間的反饋電容;第一通道和第二通道串聯(lián)在驅(qū)動電路供電電源正極和參考地之間,第一通道和第二通道的連接點與功率管的柵極連接,驅(qū)動電路參考地與功率管的源極連接;固態(tài)功率控制器的開通關(guān)斷控制信號與第一開關(guān)的控制端連接,同時通過非門與第二開關(guān)的控制端連接。
本實用新型還提供了一種直流固態(tài)功率控制器,它包括上述的功率管驅(qū)動電路。
本實用新型技術(shù)方案的核心是在功率管漏極和柵極引入一個反饋電容,將功率管漏極和源極的電壓反饋至功率管柵極,在直流固態(tài)功率控制器開通關(guān)斷的過程中,通過控制不同通道導(dǎo)通實現(xiàn)反饋電容的恒流充電和恒流放電,功率管的開關(guān)速度正比于充電和放電電流的電流值,反比與反饋電容的容值。通過調(diào)整充電和放電電流值的大小和反饋電容的容值大小可以實現(xiàn)功率管以較“慢”且恒定的開關(guān)速度進(jìn)行開通和關(guān)斷。
本實用新型技術(shù)方案的有益效果如下:
(1)直流固態(tài)功率控制器中功率管可以以較“慢”和恒定的開關(guān)速度開通和關(guān)斷,負(fù)載電壓線性上升和線性下降。
(2)直流固態(tài)功率控制器中功率管的開關(guān)速度(負(fù)載電壓上升率或下降率)可以通過調(diào)整充、放電電流的大小和反饋電容容值的大小實現(xiàn),功率管的開關(guān)速度受所用功率管的電氣參數(shù)、溫度特性的影響很小。
(3)本實用新型驅(qū)動電路簡單可靠,易于集成化,而且不必使用高帶寬高速運算放大器,實現(xiàn)成本低。
(4)本實用新型的功率管驅(qū)動電路適用于任意以場控型功率管為主開關(guān)管的直流固態(tài)功率控制器,場控型功率管可以是常規(guī)的Si?MOSFET、Si?JFET、Si?IGBT以及新型寬帶半導(dǎo)體功率器件如SiC?MOSFET、SiC?IGBT、SiC?JFET以及GaN?場效應(yīng)管。
附圖說明
圖1是本實用新型的功率管驅(qū)動電路;
圖2是采用圖1所示驅(qū)動電路的典型的直流固態(tài)功率控制器原理框圖;
圖3是采用圖1所示驅(qū)動電路時,在直流固態(tài)功率控制器開關(guān)過程中功率管的柵極電荷特性以及與功率管兩端電壓的關(guān)系;
圖4是采用圖1所示驅(qū)動電路功率管開通時的工作波形圖;
圖5是采用圖1所示驅(qū)動電路功率管關(guān)斷時的工作波形圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)介紹本實用新型。
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