[發明專利]一種場效應功率管開通電路

在審

• 申請號: 201910166187.5
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN110958001A
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 武凱;李飛
• 申請（專利權）人: 鄭州嘉晨電器有限公司
• 主分類號: H03K17/0412
• 分類號: H03K17/0412;H03K17/687
• 代理公司: 上海金盛協力知識產權代理有限公司 31242
• 代理人: 鄭鳴捷

本發明公開了一種場效應功率管開通電路。該電路在現有的場效應功率管驅動電路中增設輔助驅動通道。在場效應功率管開通過程中的特定階段，開通所述輔助驅動通道進行換流，以加快門極電壓的上升速度，進而加快場效應功率管的開通，同時避免場效應功率管開通過程中提高等效漏感上激發的感生電壓。通過本發明提供的場效應功率管開通電路，可以在不影響電路本身的電磁兼容特性的前提下，加快場效應功率管的開通，降低場效應功率管開通過程中產生的功耗。

技術領域

本發明提供一種改進的場效應功率管開通電路，具體涉及場效應功率管的驅動電路領域。通過本發明提供的技術方案可以在實現加快場效應功率管的開通的同時，避免提高在場效應功率管等效漏感上激發的感生電壓，降低場效應功率管開通過程中產生的功耗。

背景技術

現有的MOS功率管開通電路如圖1所示，其中、U1為驅動電壓，R1為驅動電阻， Cgs為MOS功率管S1的門極電容(柵極與源極之間的等效電容)，Lk為線路中的等效漏感。對應的MOS功率管的開通過程如圖2所示，分為t0-t1、t1-t2、t2-t3、 t3-t4四個階段。其中、t0-t1階段MOS功率管的門極電壓小于MOS功率管導通的臨界電壓Vth，MOS功率管S1尚未開始導通，此時不產生功率損耗。t1-t2這個階段 MOS功率管的門極電壓處于Vth與米勒平臺電壓值之間，此時流經MOS功率管S1的電流呈類指數曲線增長，從而在功率管S1漏極的等效電感上激發出漏極感生電壓，將影響電路的電磁兼容特性，限制電路的應用范圍。在t2-t3這個階段MOS 功率管的門極電壓等于米勒平臺電壓值，此時流經功率管S1的電流處于穩定狀態，不會激發漏極感生電壓；此時、門極電容Cgs(MOS管的柵極與源極之間的等效電容)不再充電，充電電流轉而流向MOS管的柵極與漏極之間的等效電容Cgd，直到Cgd上的電壓為漏極偏置電壓Vin后進入到t3-t4階段。在t2-t3這個階段流經 S1的電流與S1兩端電壓互相交疊而產生功耗。在t3-t4階段門極電容Cgs再次被充電，門極電壓繼續升高直到MOS功率管S1完全開通。整個開通階段耗時為t4-t0，時長為微秒級。綜合圖1、圖2可知，Cgs的電壓升高到預定電壓值(此時功率管 S1對應的電壓值為0)的快慢決定了MOS功率管的開通速度。

現有技術的缺點在于通過調整R1的阻值，加快了功率器件開通的整個過程 (t0-t4)。在功率器件開通的起始階段(t1-t2)，流經S1的電流i是變化的，根據公式過快的開通速度會在漏感Lk上激發出感生電壓，感生電壓會影響電路的電磁兼容特性，限制電路的應用范圍。

發明內容

針對現有技術存在的上述缺點，本發明提供一種場效應(MOS)功率管開通電路，該電路能夠加快場效應功率管的開通、降低場效應功率管開通過程中產生的功耗，同時避免提高在場效應功率管等效漏感上激發的感生電壓。

本發明的目的通過如下技術方案來實現：

一種場效應(MOS)功率管開通電路，所述電路包括：MOS功率管、驅動電阻以及輔助開通電路；其中、所述MOS功率管的漏極和源極處于相應的偏置狀態使所述MOS功率管能夠處于完全開通狀態；所述驅動電阻的一端連接MOS功率管的柵極，另一端連接驅動電壓；所述輔助開通電路并聯在驅動電阻的兩端，并在驅動電壓上升到該MOS功率管門極電壓變化階段的米勒平臺電壓值時導通，導通后的輔助開通電路的阻抗小于所述驅動電阻的阻值，使得驅動電流換流至所述輔助開通電路，實現增大驅動電流，加快了門極電壓上升的速度，進而加快了MOS功率管的完全開通。

由圖1、圖2可知，MOS功率管開通階段產生的損耗中，一部分來自于t2-t3 階段，由流經MOS功率管的電流與所述MOS功率管漏源兩極之間的電壓互相交疊而產生，而在此期間流經MOS功率管的電流已經穩定，不會在漏感Lk上激發感生電壓。本發明通過在t2-t3這個階段增大充電電流、縮短t2-t3的時間，減小了交疊時間，從而降低了MOS功率管開通過程中產生的損耗。