[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

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。