[發明專利]用于電機控制的橋式功率控制電路及其工作方法

有效

• 申請號: 201710783459.7
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN107517051B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 上海聯適導航技術有限公司
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687
• 代理公司: 合肥市科融知識產權代理事務所(普通合伙) 34126
• 代理人: 曹雪菲

本發明涉及一種用于電機控制的橋式功率控制電路及其工作方法。其包括：驅動電路前級，用于根據外部送入的PWM信號或邏輯信號控制其電壓輸出端的輸出電壓；N?MOSFET，其柵極接驅動電路前級的電壓輸出端；該N?MOSFET的柵極與源極之間設有第一電阻,N?MOSFET的漏極接驅動電源；P?MOSFET，其柵極接驅動集成電路的電壓輸出端；N?MOSFET的源極與P?MOSFET的源極之間設有第二電阻；被控功率控制器件，其柵極串接第三電阻后接P?MOSFET的源極,被控功率控制器件的源極接P?MOSFET的漏極。

技術領域

本發明涉及一種功率控制用驅動電路，尤其是功率控制設備的功率控制器件(MOSFET和IGBT等)的驅動電路。該驅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域。

背景技術

現有技術中，在開啟MOSFET或IGBT等被控功率控制器件時，驅動電路必需能在短時間內向被控功率控制器件MOSFET或IGBT的柵極注入大電流，關閉被控功率控制器件MOSFET或IGBT時，驅動電路必需能在短時間內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構造被控功率控制器件的驅動電流輸出部分，常用的電路（包括專用MOSFET或IGBT的驅動電路前級）如圖1（A）至（D）。

圖1中，Q1，Q2為驅動被控功率控制器件MOSFET或IGBT（即Q3）的MOSFET。R為驅動電阻，用以調節驅動電流和阻尼驅動回路振鈴。腳3接驅動電源。記腳3的電位為V3；腳1和2分別是驅動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，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，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的開關轉換過程中，必須保證先關后開，關與開之間要插入合適的時間間隔，這個時間間隔也叫死區保護。

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的開關轉換過程中，必須保證先關后開，關與開之間要插入合適的時間間隔，這個時間間隔也叫死區保護。

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，特別在是死區保護時間內，被控功率控制器件Q3的工作狀態是不理想的。

發明內容

本發明首要解決的技術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斷時間較短）的功率控制用驅動電路。