一種大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】一種大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動電路，至少包括驅(qū)動電壓Vg、穩(wěn)壓電路、負(fù)壓電路和場效應(yīng)管Q，所述穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓二極管D1和限流電阻R1組成；所述負(fù)壓電路由二極管D2、電容C1、穩(wěn)壓二極管D3、三極管T1、柵極輸入電阻R2以及電容C3組成；所述保護(hù)電路由二極管D4、保護(hù)電阻R3和濾波電容C2組成。穩(wěn)壓電路、負(fù)壓電路均與驅(qū)動電壓Vg、場效應(yīng)管Q相連，保護(hù)電路設(shè)置在負(fù)壓電路上。本發(fā)明的有益效果：該驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，能夠高速驅(qū)動場效應(yīng)管工作并在電壓結(jié)束時產(chǎn)生負(fù)壓快速關(guān)斷場效應(yīng)管，加快場效應(yīng)管的開關(guān)速度，提高驅(qū)動電路的抗干擾能力，有效防止開關(guān)器件的誤導(dǎo)通，適用于高頻、大功率以及電路抗干擾性要求較高的場合。
【專利說明】一種大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力電子驅(qū)動應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動電路，該電路適用于高頻以及對電路抗干擾性要求較高的場合。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力半導(dǎo)體器件的發(fā)展，功率場效應(yīng)晶體管已經(jīng)成為了開關(guān)電源中最常用的器件，由于其開關(guān)速度快、驅(qū)動功率小、易并聯(lián)等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于高頻、中小功率的場合，尤其在為計算機(jī)、交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等通信電子設(shè)備提供能量的低壓大電流開關(guān)電源中。
[0003]目前，電壓源驅(qū)動的開關(guān)頻率已經(jīng)超過1MHz，但是開關(guān)頻率過高會導(dǎo)致一系列問題，其中阻礙電壓源驅(qū)動開關(guān)頻率提高的主要瓶頸就是開關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷過程的損耗、門極驅(qū)動的損耗和開關(guān)器件輸出電容的損耗，相比于傳統(tǒng)的驅(qū)動電路，高頻負(fù)壓驅(qū)動能夠在開關(guān)斷開的過程中以小于零的負(fù)壓快速關(guān)斷場效應(yīng)管，降低高頻的電路損耗，提高驅(qū)動電路的抗干擾性，解決上述電路問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷和不足，提供一種大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動電路，加快了場效應(yīng)管的開關(guān)速度，提高了驅(qū)動電路的抗干擾能力，有效防止開關(guān)器件的誤導(dǎo)通。
[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動電路，至少包括驅(qū)動電壓Vg、穩(wěn)壓電路、負(fù)壓電路和場效應(yīng)管Q，
[0007]所述穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓二極管Dl和限流電阻Rl組成，穩(wěn)壓二極管Dl的負(fù)極與所述驅(qū)動電壓Vg相連，穩(wěn)壓二極管Dl的正極與限流電阻Rl的一端連接，限流電阻Rl的另一端與所述場效應(yīng)管Q的源極相連；
[0008]所述負(fù)壓電路由二極管D2、電容Cl、穩(wěn)壓二極管D3、三極管Tl、柵極輸入電阻R2以及電容C3組成，二極管D2的正極與所述驅(qū)動電壓Vg相連，二極管D2的負(fù)極同時與電容Cl的正極、穩(wěn)壓二極管D3的負(fù)極相連，電容Cl的負(fù)極與穩(wěn)壓二極管D3的正極相連；三極管Tl的基極與二極管D2的正極相連，三極管Tl的集電極與電容Cl的正極相連，三極管Tl的發(fā)射極與所述場效應(yīng)管Q的源極相連；柵極輸入電阻R2接在電容Cl的負(fù)極與場效應(yīng)管Q的柵極之間，電容C3與電阻R2并聯(lián)連接、且電容C3的正極與穩(wěn)壓二極管D3的正極相連。
[0009]按上述方案，該場效應(yīng)管高速驅(qū)動電路還包括保護(hù)電路，所述保護(hù)電路由二極管D4、保護(hù)電阻R3和濾波電容C2組成，二極管D4的正極與場效應(yīng)管Q的柵極相連，二極管D4的負(fù)極與電容Cl的正極相連，保護(hù)電阻R3接在場效應(yīng)管Q的柵極與門極之間，濾波電容C2與電阻R3并聯(lián)連接、且濾波電容C2的正極與場效應(yīng)管Q的柵極相連。
[0010]按上述方案，所述三極管Tl為PNP型三極管。
[0011]按上述方案，所述穩(wěn)壓二極管D1、穩(wěn)壓二極管D3的穩(wěn)壓值均為5V。[0012]本發(fā)明的工作原理是:與驅(qū)動電壓Vg直接相連的穩(wěn)壓電路，在驅(qū)動電壓Vg為正電壓時將正電壓震蕩尖峰限制在穩(wěn)壓電路兩端的電壓值，在驅(qū)動電壓Vg為零時，穩(wěn)壓電壓路導(dǎo)通、并為電容Cl充電，限流電阻Rl用來防止穩(wěn)壓電路電流過大；當(dāng)驅(qū)動電壓Vg為零時，負(fù)壓電路在場效應(yīng)管Q的柵極與源極之間產(chǎn)生負(fù)電壓，二極管D2可以防止電流反向流動，電容Cl利用電荷泵原理在正極電壓突變?yōu)榱銜r產(chǎn)生負(fù)壓，與電容Cl并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管D3保證電容Cl兩端電壓穩(wěn)定，PNP型三極管Tl用來為產(chǎn)生負(fù)壓提供通道，電阻R2保證電荷泵的放電時間；保護(hù)電路中的保護(hù)電阻R3連接在場效應(yīng)管Q的柵極和源極之間，防止靜電擊穿，濾波電容C2 (小電容)起濾波作用，減少驅(qū)動脈沖前后沿的畸變現(xiàn)象，二極管D4的作用是給場效應(yīng)管Q柵極寄生的濾波電容C2提供低阻抗放電通道，加速濾波電容C2放電，從而加速場效應(yīng)管Q的關(guān)斷。
[0013]本發(fā)明的有益效果:該場效應(yīng)管高速驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，能夠高速驅(qū)動場效應(yīng)管工作并在電壓結(jié)束時產(chǎn)生負(fù)壓快速關(guān)斷場效應(yīng)管，加快了場效應(yīng)管的開關(guān)速度，提高了驅(qū)動電路的抗干擾能力，有效防止開關(guān)器件的誤導(dǎo)通，尤其適用于高頻、大功率以及電路抗干擾性要求較高的場合。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明驅(qū)動電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2是本發(fā)明實施例驅(qū)動電壓波形圖；
[0016]圖3是本發(fā)明實施例場效應(yīng)管的柵極與源極之間的電壓波形圖；
[0017]圖1中，Vg為驅(qū)動電壓，Q為場效應(yīng)管，C1、C2、C3為電容、D2、D4為二極管，D1、D3為穩(wěn)壓二極管，R1、R2、R3為電阻，Tl為三極管；
[0018]圖2、圖3中，D為占空比，T為開關(guān)周期，DT為導(dǎo)通時間，(1_D)T為關(guān)斷時間，Vg為驅(qū)動電壓，Vgs為場效應(yīng)管的柵極和源極之間的電壓。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020]參照圖1所示，本發(fā)明所述的大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動電路，包括驅(qū)動電壓Vg、穩(wěn)壓電路、負(fù)壓電路、保護(hù)電路和場效應(yīng)管Q，
[0021]所述穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓二極管Dl和限流電阻Rl組成，穩(wěn)壓二極管Dl的負(fù)極與所述驅(qū)動電壓Vg相連，穩(wěn)壓二極管Dl的正極與限流電阻Rl的一端連接，限流電阻Rl的另一端與所述場效應(yīng)管Q的源極相連；
[0022]所述負(fù)壓電路由二極管D2、電容Cl、穩(wěn)壓二極管D3、三極管Tl、柵極輸入電阻R2以及電容C3組成，二極管D2的正極與所述驅(qū)動電壓Vg相連，二極管D2的負(fù)極同時與電容Cl的正極、穩(wěn)壓二極管D3的負(fù)極相連，電容Cl的負(fù)極與穩(wěn)壓二極管D3的正極相連；三極管Tl的基極與二極管D2的正極相連，三極管Tl的集電極與電容Cl的正極相連，三極管Tl的發(fā)射極與所述場效應(yīng)管Q的源極相連；柵極輸入電阻R2接在電容Cl的負(fù)極與場效應(yīng)管Q的柵極之間，電容C3與電阻R2并聯(lián)連接、且電容C3的正極與穩(wěn)壓二極管D3的正極相連；
[0023]所述保護(hù)電路由二極管D4、保護(hù)電阻R3和濾波電容C2組成，二極管D4的正極與場效應(yīng)管Q的柵極相連，二極管D4的負(fù)極與電容Cl的正極相連，保護(hù)電阻R3接在場效應(yīng)管Q的柵極與門極之間，濾波電容C2與電阻R3并聯(lián)連接、且濾波電容C2的正極與場效應(yīng)管Q的柵極相連。
[0024]工作時，與驅(qū)動電壓Vg直接相連的穩(wěn)壓電路，在驅(qū)動電壓Vg為正電壓時將正電壓震蕩尖峰限制在穩(wěn)壓電路兩端的電壓值，在驅(qū)動電壓Vg為零時，穩(wěn)壓電壓路導(dǎo)通、并為電容Cl充電，限流電阻Rl用來防止穩(wěn)壓電路電流過大；當(dāng)驅(qū)動電壓Vg為零時，負(fù)壓電路在場效應(yīng)管Q的柵極與源極之間產(chǎn)生負(fù)電壓，二極管D2可以防止電流反向流動，電容Cl利用電荷泵原理在正極電壓突變?yōu)榱銜r產(chǎn)生負(fù)壓，與電容Cl并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管D3保證電容Cl兩端電壓穩(wěn)定，PNP型三極管Tl用來為產(chǎn)生負(fù)壓提供通道，電阻R2保證電荷泵的放電時間；保護(hù)電路中的保護(hù)電阻R3連接在場效應(yīng)管Q的柵極和源極之間，防止靜電擊穿，濾波電容C2 (小電容)起濾波作用，減少驅(qū)動脈沖前后沿的畸變現(xiàn)象，二極管D4的作用是給場效應(yīng)管Q柵極寄生的濾波電容C2提供低阻抗放電通道，加速濾波電容C2放電，從而加速場效應(yīng)管Q的關(guān)斷。
[0025]圖2驅(qū)動電壓Vg的信號波形圖，圖3為場效應(yīng)管Q的柵極與源極之間的電壓Vgs的波形圖；設(shè)驅(qū)動電壓Vg的占空比為D，開關(guān)周期為T。圖2中，在DT導(dǎo)通時間內(nèi)，驅(qū)動電壓Vg持續(xù)為5V時，圖3中場效應(yīng)管Q的柵極與源極之間的電壓Vgs高于閥值電壓，初級繞組的場效應(yīng)管Q開通。在(1-D) T關(guān)斷時間內(nèi)，驅(qū)動電壓Vg由5V變?yōu)镺V時，場效應(yīng)管Q柵極與源極之間的電壓Vgs變?yōu)樨?fù)值，實現(xiàn)了場效應(yīng)管Q的高頻負(fù)壓關(guān)斷，降低了驅(qū)動電路的損耗，提聞了電路的抗干擾性。
[0026]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所做的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所述【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，上述結(jié)構(gòu)都應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動電路，其特征在于:至少包括驅(qū)動電壓Vg、穩(wěn)壓電路、負(fù)壓電路和場效應(yīng)管Q， 所述穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓二極管Dl和限流電阻Rl組成，穩(wěn)壓二極管Dl的負(fù)極與所述驅(qū)動電壓Vg相連，穩(wěn)壓二極管Dl的正極與限流電阻Rl的一端連接，限流電阻Rl的另一端與所述場效應(yīng)管Q的源極相連； 所述負(fù)壓電路由二極管D2、電容Cl、穩(wěn)壓二極管D3、三極管Tl、柵極輸入電阻R2以及電容C3組成，二極管D2的正極與所述驅(qū)動電壓Vg相連，二極管D2的負(fù)極同時與電容Cl的正極、穩(wěn)壓二極管D3的負(fù)極相連，電容Cl的負(fù)極與穩(wěn)壓二極管D3的正極相連；三極管Tl的基極與二極管D2的正極相連，三極管Tl的集電極與電容Cl的正極相連，三極管Tl的發(fā)射極與所述場效應(yīng)管Q的源極相連；柵極輸入電阻R2接在電容Cl的負(fù)極與場效應(yīng)管Q的柵極之間，電容C3與電阻R2并聯(lián)連接、且電容C3的正極與穩(wěn)壓二極管D3的正極相連。
2.如權(quán)利要求1所述的大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動電路，其特征在于:該場效應(yīng)管高速驅(qū)動電路還包括保護(hù)電路，所述保護(hù)電路由二極管D4、保護(hù)電阻R3和濾波電容C2組成，二極管D4的正極與場效應(yīng)管Q的柵極相連，二極管D4的負(fù)極與電容Cl的正極相連，保護(hù)電阻R3接在場效應(yīng)管Q的柵極與門極之間，濾波電容C2與電阻R3并聯(lián)連接、且濾波電容C2的正極與場效應(yīng)管Q的柵極相連。
3.如權(quán)利要求1所述的大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動電路，其特征在于:所述三極管Tl為PNP型三極管。
4.如權(quán)利要求1所述的大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動電路，其特征在于:所述穩(wěn)壓二極管D1、穩(wěn)壓二極管D3的穩(wěn)壓值均為5V。
【文檔編號】H02M1/08GK103944361SQ201410136800
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】楊毅, 劉華宜, 朱衛(wèi)平, 蔡靜, 李向菊, 王學(xué)斌, 劉斌, 楊巧云, 潘旺杰, 王濤, 陳偉 申請人:國家電網(wǎng)公司, 武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院