功率場效應電晶體驅動加速電路的製作方法
2023-05-01 21:25:26
專利名稱：功率場效應電晶體驅動加速電路的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及功率元件處理電路，尤其涉及一種功率場效應電晶體驅動加速電路。
背景技術：
在使用功率器件中，常常要處理功率器件的驅動電路。功率器件的性能和可靠性都與驅動電路有直接的關係，在使用功率MOSFFET中，開關損耗∶導通損耗約為1∶3。在使用IGBT中，開關損耗∶導通損耗約為3∶1。但相同的功率的容量，兩種器件的有相同開關頻率的總的損耗大致相同。在功率MOSFET工作時的總損耗為Pt=Tj-TcRthic=Pc+Ps+PR+PD,]]>Pc為導通功耗PD=DID2Rds(on),]]>D為佔空比。Ps＝(Eon+Eoff)×fsm為開關損耗。PD和PR分別為驅動和反向截止功耗。PD、PR和PC、PS相比是很小的，這裡可以忽略不計。
請參閱圖1和圖2所示，在常規的應用中，一種方式是直接將PWM集成電路產生的PWM信號直接驅動功率器件；另外一種方式是將PWM集成電路產生的PWM信號經過放大後經過隔離放大器簡單處理後驅動功率器件。第一種方法由於PWM集成電路能提供的充電電流和能夠接受的放電電流都很有限，因而對功率MOSFET的開關有所影響，適用性範圍受限且不能實現多路驅動；第二種方法雖然能夠多路驅動，但對關斷的速率沒有明顯的改善。
實用新型內容本次實用新型的目的在於提供一種能夠縮短功率場效應電晶體的開通時間及關斷時間的功率場效應電晶體驅動加速電路。
為達到上述目的，本實用新型採用如下技術方案一種功率場效應電晶體驅動加速電路包括一由電阻R1，三極體Q1、Q2組成的推挽放大電路、一脈衝變壓器TR1、功率場效應電晶體Q4、Q6、與脈衝變壓器TR1原邊連接的穩壓二極體VD1、二極體D2和與脈衝變壓器TR1副邊連接的放電迴路以及柵極保護電路，穩壓二極體VD1與二極體D2串聯。
功率場效應電晶體驅動加速電路還包括一復位電路與脈衝變壓器TR1的原邊連接。
所述復位電路包括電阻R2、R3、三極體Q3、二極體D1，二極體D1的陽極通過電阻R3和三極體Q3的集電極連接，二極體Q3的基極和電阻R2連接。
所述放電迴路包括二極體D3、D4、電阻R4、R5、電容C1和三極體Q5，電阻R5和電容C1並聯，三極體Q5的集電極與電阻R4以及二極體D4的陰極連接，電阻R5與三極體Q5的基極連接。
所述柵極保護電路包括串聯的穩壓二極體VD2、VD3、電阻R7，穩壓二極體VD2、VD3串聯後再與電阻R7並聯。
所述功率場效應電晶體驅動加速電路還包括一加速關閉迴路與場效應電晶體Q6、復位電路和放電迴路連接。
所述加速關閉迴路包括串聯連接的電阻R6和電容C2。
與現有技術相比，本實用新型功率場效應電晶體驅動加速電路通過使用加速關閉迴路和放電迴路後，大大縮短了功率場效應電晶體的開通時間及關斷時間，從而減少功率場效應電晶體的開關損耗。
圖1是現有的一種脈衝變壓器驅動電路圖；圖2是現有的另外一種脈衝變壓器驅動電路圖；圖3是本實用新型功率場效應電晶體驅動加速電路第一實施方式的電路圖；圖4是本實用新型功率場效應電晶體驅動加速電路第二實施方式的電路圖。
圖5是本實用新型功率場效應電晶體驅動加速電路第三實施方式的電路圖具體實施方式請參閱圖3所示，一種功率場效應電晶體驅動加速電路包括一由電阻R1，三極體Q1、Q2組成的推挽放大電路、一脈衝變壓器TR1、功率場效應電晶體Q4、Q6、與脈衝變壓器TR1原邊連接的穩壓二極體VD1、二極體D2和與脈衝變壓器TR1副邊連接的放電迴路以及柵極保護電路。穩壓二極體VD1與二極體D2串聯。
放電迴路包括二極體D3、D4、電阻R4、R5、電容C1和三極體Q6，電阻R5和電容C1並聯，三極體Q5的集電極與電阻R4以及二極體D4的陰極連接，電阻R5與三極體Q5的基極連接。柵極保護電路包括穩壓二極體VD2、VD3和電阻R7，穩壓二極體VD2、VD3串聯後再與電阻R7並聯。
當P1輸入為高電平時三極體Q1導通，功率場效應電晶體Q4導通，驅動脈衝變壓器TR1的副邊耦合出上正下負的驅動信號，功率場效應電晶體Q6導通。當P1輸入為低電平時，三極體Q2導通，功率場效應電晶體Q4截止，脈衝變壓器TR1的副邊耦合出上負下正的驅動信號，三極體Q5導通，把功率場效應電晶體Q6柵級電荷通過二極體D4和三極體Q5進行釋放，使功率場效應電晶體Q6驅動的下降沿時間縮短。
圖4所示是本實用新型功率場效應電晶體驅動加速電路的第二實施方式，一復位電路與脈衝變壓器TR1的原邊連接。復位電路包括電阻R2、R3、三極體Q3、二極體D1，二極體D1的陽極通過電阻R3和三極體Q3的集電極連接，二極體Q3的基極和電阻R2連接。
為了減少功率場效應電晶體Q6下降沿時間，本實用新型功率場效應電晶體驅動加速電路還包括一加速關閉迴路與功率場效應電晶體Q6、柵極保護迴路和放電迴路連接。加速關閉迴路包括串聯連接的電阻R6和電容C2。其他元件與第一實施方式相同，故不贅述。
本實用新型功率場效應電晶體驅動加速電路的第二實施方式的運行過程如下當輸入埠P1的一個脈衝的上升沿時，通過電阻R1使三極體Q1導通。三極體Q1導通使得功率場效應電晶體Q4導通，則電源VCC的能量通過脈衝變壓器TR1的原邊耦合到脈衝變壓器TR1的副邊，則在功率場效應電晶體Q6的柵-源電壓上升使得功率場效應電晶體Q6導通。
當輸入埠P1的一個脈衝的下降沿時，通過電阻R1使得三極體Q1關斷，三極體Q2導通，三極體Q2的導通使得功率場效應電晶體Q4截止。三極體Q3導通，使得脈衝變壓器TR1的反向感應電流通過Q3、R3、D1形成迴路，使脈衝變壓器TR1的副邊感應反向電壓，副邊反向感應電壓的高電平加在三極體Q5的基極上使得三極體Q5導通，功率場效應電晶體Q6的柵極上的電壓被D4、Q5迅速拉低，從而使功率場效應電晶體Q6迅速關斷，功率場效應電晶體Q6上的漏極電壓迅速上升的同時通過電容C2、電阻R6耦合到三極體Q5的基極上，三極體Q5基極的加速正反饋過程使得三極體Q5迅速飽和，從而加速功率場效應電晶體Q6柵極上的電壓加速下降。
圖5所示是本實用新型功率場效應電晶體驅動加速電路的第三實施例，半橋拓撲式功率場效應電晶體驅動加速電路用來驅動兩個功率場效應電晶體V1、V2。其中V1D、V1G、V1S分別是功率場效應電晶體V1的漏極、柵極和源極；V2D、V2G、V2S分別是功率場效應電晶體V2的漏極、柵極、源極。T1為主高頻變壓器。埠P11、P21分別接至PWM控制晶片的PWM信號輸出埠1和輸出埠2。電容C3、C4分別與功率場效應電晶體V1、V2並聯。其他元件與第二實施方式相同，故不贅述。
本實用新型通過使用復位電路、放電迴路和柵極保護電路為例，介紹了一種功率場效應電晶體驅動加速電路，這不能被認為是對本實用新型權利要求的限制。如果本領域的技術人員依據本實用新型作出了非實質性的、顯而易見的改變或改進，都應該屬於本實用新型權利要求保護的範圍。
權利要求1.一種功率場效應電晶體驅動加速電路包括一由2個電阻R1，2個三極體Q1、Q2組成的2個推挽放大電路，其特徵在於所述功率場效應電晶體驅動加速電路還包括一脈衝變壓器TR1、TR2、主高頻變壓器T1、2個場效應電晶體Q4、2個場效應電晶體V1、V2、與脈衝變壓器TR1原邊連接的2個穩壓二極體VD1、2個二極體D2和與脈衝變壓器TR1副邊連接的2個放電迴路以及2個柵極保護電路，穩壓二極體VD1與二極體D2串聯。
2.根據權利要求1所述的功率場效應電晶體驅動加速電路，其特徵在於所述功率場效應電晶體驅動加速電路還包括2個復位電路分別與脈衝變壓器TR1、TR2的原邊連接。
3.根據權利要求2所述的功率場效應電晶體驅動加速電路，其特徵在於所述復位電路包括電阻R2、R3、三極體Q3、二極體D1，二極體D1的陽極通過電阻R3和三極體Q3的集電極連接，二極體Q3的基極和電阻R2連接。
4.根據權利要求1所述的功率場效應電晶體驅動加速電路，其特徵在於所述放電迴路包括二極體D3、D4、電阻R4、R5、電容C1和三極體Q5，電阻R5和電容C1並聯，三極體Q5的集電極與電阻R4以及二極體D4的陰極連接，電阻R5與三極體Q5的基極連接。
5.根據權利要求1所述的功率場效應電晶體驅動加速電路，其特徵在於所述柵極保護電路包括串聯的穩壓二極體VD2、VD3和電阻R7，穩壓二極體VD2、VD3串聯後再與電阻R7並聯。
6.根據權利要求1至5任意一項所述的功率場效應電晶體驅動加速電路，其特徵在於所述功率場效應電晶體驅動加速電路還包括2個加速關閉迴路與相應的場效應電晶體、柵極保護電路和放電迴路連接。
7.根據權利要求6所述的功率場效應電晶體驅動加速電路，其特徵在於所述加速關閉迴路包括串聯連接的電阻R6和電容C2。
專利摘要本實用新型涉及功率元件處理電路，尤其涉及一種功率場效應電晶體驅動加速電路。一種功率場效應電晶體驅動加速電路包括一由電阻R1，三極體Q1、Q2組成的推挽放大電路、一脈衝變壓器TR1、功率場效應電晶體Q4、Q6、與脈衝變壓器TR1原邊連接的穩壓二極體VD1、二極體D2和與脈衝變壓器TR1副邊連接的放電迴路以及柵極保護電路，穩壓二極體VD1與二極體D2串聯。本實用新型功率場效應電晶體驅動加速電路通過使用加速關閉迴路和放電迴路後，大大縮短了功率場效應電晶體的開通時間及關斷時間，從而減少功率場效應電晶體的開關損耗。
文檔編號H03K17/04GK2854916SQ20052006663
公開日2007年1月3日 申請日期2005年11月2日 優先權日2005年11月2日
發明者李永富, 吳書江 申請人:珠海泰坦科技股份有限公司