[實用新型]一種高壓懸浮MOSFET/IGBT連續(xù)柵極驅(qū)動電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520911437.0
• 申請日: 2015-11-16
• 公開（公告）號: CN205249102U
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周斂榮;王海濤;李彩俠;潘美珍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第四十三研究所
• 主分類號: H02P7/28
• 分類號: H02P7/28;H02M1/088
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所 34115
• 代理人: 金凱

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及直流電機驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高壓懸浮MOSFET/IGBT連續(xù)柵極驅(qū)動電路。

背景技術(shù)

直流電機驅(qū)動電路是伺服系統(tǒng)的核心單元，主要完成電機的功率驅(qū)動和調(diào)速，可以廣泛應(yīng)用于航天、航空、船舶、兵器、電子等軍用領(lǐng)域和電動汽車、機器人、無人機、風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。

直流電機驅(qū)動電路主要由脈寬調(diào)制電路、驅(qū)動電路、H橋放大電路組成，脈寬調(diào)制電路完成輸入誤差信號與三角波載波信號的調(diào)制，產(chǎn)生輸出調(diào)寬方波信號，驅(qū)動電路完成驅(qū)動信號的分配與處理，H橋電路完成功率放大；目前高壓驅(qū)動電路主要有國外IR等公司提供的專用集成驅(qū)動電路，如IR2110、IR2130等，這些專用集成驅(qū)動電路高端驅(qū)動電源和地是懸浮狀態(tài)，在應(yīng)用中均存在當(dāng)驅(qū)動電路輸入信號為直流信號時，H橋電路高端MOSFET/IGBT無輸出的問題，實際應(yīng)用中主要是限制驅(qū)動電路輸入信號占空比在5%～95%之間，但是這樣又不能滿足MOSFET/IGBT在占空比從0～1范圍內(nèi)連續(xù)的柵極驅(qū)動要求，限制了功率驅(qū)動電路的應(yīng)用范圍；因此需要增加MOSFET/IGBT連續(xù)柵極驅(qū)動電路，完善上述驅(qū)動電路應(yīng)用的不足。

目前，所示采用的MOSFET/IGBT連續(xù)柵極驅(qū)動電路實現(xiàn)方式通常是電荷泵型電路，如圖1所示，該電路包括充電電路1、充電電路2和方波諧振電路3，當(dāng)電路工作在100％占空比信號輸入時，方波諧振電路3產(chǎn)生一定頻率的方波信號，當(dāng)此方波信號為低電平時，功率電源＋ＶＳ通過V５給儲能電容Ｃ10充電，當(dāng)此方波信號為高電平時，Ｃ10通過V４給自舉電容Ｃ9充電，維持自舉電容的能量，最終使電路在100％占空比輸入信號時，Ｈ橋輸出100％占空比信號，保證輸出電流的連續(xù)性；電荷泵電路實現(xiàn)了MOSFET/IGBT連續(xù)柵極驅(qū)動，但是連續(xù)柵極驅(qū)動電路啟動工作需要H橋低端管V10先導(dǎo)通，給C9充電，即驅(qū)動電路要先工作在方波信號，然后再進(jìn)入直流輸入，才能保證連續(xù)柵極驅(qū)動功能，這是電荷泵型電路的一個主要缺陷。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種高壓懸浮MOSFET/IGBT連續(xù)柵極驅(qū)動電路，不僅保證在輸入信號的線性區(qū)內(nèi)，輸出正常調(diào)寬方波信號，而且當(dāng)輸入信號在線性區(qū)外時，驅(qū)動電路輸入信號是固定占空比方波信號，保證電機在線性區(qū)外也能正常轉(zhuǎn)動。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案：包括方波諧振電路、充電電路、幅度鑒別電路和通道切換電路；所述幅度鑒別電路，用于鑒別輸入信號狀態(tài)，為通道切換電路提供開關(guān)控制信號，當(dāng)輸入信號在線性區(qū)時輸出低電平信號，反之當(dāng)輸入信號在線性區(qū)以外時輸出高電平信號；所述通道切換電路，用于根據(jù)幅度鑒別電路的輸出開關(guān)控制信號切換驅(qū)動電路的輸入信號通道，當(dāng)幅度鑒別電路輸出低電平信號時輸出正常的調(diào)寬方波信號給驅(qū)動電路，反之幅度鑒別電路輸出高電平信號時將諧振方波信號輸出給驅(qū)動電路。

所述幅度鑒別電路包括比較器N1A、N1B，二極管V1、V2和電容C2，所述比較器N1A的同相輸入端經(jīng)電阻R5與電路的輸入端VIN相連，其反相輸入端經(jīng)電阻R3與電源VDD相連，其輸出端經(jīng)電阻R9與電源VDD相連，比較器N1A的同相輸入端經(jīng)電阻R7與其輸出端相連，所述電容C2的一端與比較器N1A的同相輸入端相連，其另一端與比較器N1A的反相輸入端相連；所述比較器N1B的同相輸入端分別經(jīng)電阻R2與電源VDD相連、經(jīng)電阻R1接地，其反相輸入端與比較器N1A的同相輸入端相連，其輸出端經(jīng)電阻R10與電源VDD相連，所述比較器N1A的輸出端與二極管V1的陽極相連，其陰極與二極管V2的陰極相連作為電路的輸出端，所述比較器N1B的輸出端與二極管V2的陽極相連。

所述幅度鑒別電路還包括輸入濾波電路，所述輸入濾波電路由電阻R6和電容C1組成，所述電阻R6的一端為電路的輸入端，其另一端與電阻R5相連，所述電容C1的一端接地，其另一端連接在電阻R5和電阻R6之間的節(jié)點處。

所述通道切換電路采用至少兩通道的數(shù)字控制模擬電子開關(guān)N2，所述數(shù)字控制模擬電子開關(guān)N2的控制端與幅度鑒別電路的輸出端相連，其兩通道輸入端分別與方波諧振電路、PWM調(diào)寬方波信號相連，其輸出端與驅(qū)動芯片相連。

所述數(shù)字控制模擬電子開關(guān)N2的型號為CD4053。