[實用新型]功率管驅動電路及直流固態功率控制器

有效

• 申請號: 201420080079.9
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN203747779U
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 王莉;阮立剛
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H03K17/567
• 分類號: H03K17/567
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 艾中蘭

技術領域

本實用新型涉及一種應用于直流固態功率控制器的功率管驅動電路及直流固態功率控制器，屬于電力電子技術與電工技術領域。

背景技術

固態功率控制器(Solid?State?Power?Controller,?簡稱SSPC)是以半導體功率管為核心、集繼電器的開關轉換功能和斷路器的保護功能于一體的固態配電裝置。SSPC具有無觸點、無電弧、無噪聲、響應快、電磁干擾小、壽命長、可靠性高、便于計算機遠程控制等優點，正廣泛應用于飛機、坦克、輪船、民用配電網等方面。

直流SSPC用于直流電源系統，實現電路的接通或斷開，并完成電路故障保護和隔離。為了提高直流SSPC的負載兼容性、降低直流SSPC帶容性負載開通過程中的沖擊電流、抑制直流SSPC關斷過程中半導體功率管兩端的電壓應力，直流SSPC均需要以相對比較“慢”的開關速度進行開通和關斷，并且使其開關速度可根據負載需要進行調整。

直流SSPC的功率管的開關速度主要取決于其功率管驅動電路。中國發明專利ZL200510038027.0提出通過RC網絡組成的“慢通慢斷”?驅動電路形成緩慢上升和緩慢下降的功率管驅動電壓波形，實現功率管以比較“慢”的開關速度進行開通和關斷。該方案的優點是實現較為簡單，但缺點是功率管在開關過程中開關速度不恒定，開關速度的控制效果受功率管的參數、環境溫度的影響較大，參數調整困難。在公開號為CN102545855A的中國發明專利申請中提出了一種閉環驅動電路技術方案，克服了基于RC網絡“慢通慢斷”驅動電路的問題，但其缺點是技術方案的實現比較復雜，必須采用高帶寬高速運算放大器。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題，是針對前述背景技術中的缺陷和不足，提供一種直流固態功率控制器的功率管驅動電路，實現功率管以比較“慢”并且恒定的開關速度開通和關斷，開關速度可根據負載需要進行調整，而且驅動電路簡單可靠、實現成本低。

為了實現上述發明目的，本實用新型采用的具體技術方案是：

一種功率管驅動電路，應用于直流固態功率控制器，電路結構包括：第一開關和第一恒流源串聯組成的第一通道，第二開關和第二恒流源串聯組成的第二通道，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在驅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，驅動電路參考地與功率管的源極連接；固態功率控制器的開通關斷控制信號與第一開關的控制端連接，同時通過非門與第二開關的控制端連接。

本實用新型還提供了一種直流固態功率控制器，它包括上述的功率管驅動電路。

本實用新型技術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，在直流固態功率控制器開通關斷的過程中，通過控制不同通道導通實現反饋電容的恒流充電和恒流放電，功率管的開關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功率管以較“慢”且恒定的開關速度進行開通和關斷。

本實用新型技術方案的有益效果如下：

（1）直流固態功率控制器中功率管可以以較“慢”和恒定的開關速度開通和關斷，負載電壓線性上升和線性下降。

（2）直流固態功率控制器中功率管的開關速度（負載電壓上升率或下降率）可以通過調整充、放電電流的大小和反饋電容容值的大小實現，功率管的開關速度受所用功率管的電氣參數、溫度特性的影響很小。

（3）本實用新型驅動電路簡單可靠，易于集成化，而且不必使用高帶寬高速運算放大器，實現成本低。

（4）本實用新型的功率管驅動電路適用于任意以場控型功率管為主開關管的直流固態功率控制器，場控型功率管可以是常規的Si?MOSFET、Si?JFET、Si?IGBT以及新型寬帶半導體功率器件如SiC?MOSFET、SiC?IGBT、SiC?JFET以及GaN?場效應管。

附圖說明

圖1是本實用新型的功率管驅動電路；

圖2是采用圖1所示驅動電路的典型的直流固態功率控制器原理框圖；

圖3是采用圖1所示驅動電路時，在直流固態功率控制器開關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系；

圖4是采用圖1所示驅動電路功率管開通時的工作波形圖；

圖5是采用圖1所示驅動電路功率管關斷時的工作波形圖。

具體實施方式

下面結合附圖詳細介紹本實用新型。