本發(fā)明屬于電力電子器件應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可實(shí)現(xiàn)快速通斷的電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器。

背景技術(shù)：

驅(qū)動(dòng)電路是功率器件與數(shù)字控制系統(tǒng)之間的接口電路，其性能對(duì)主電路參數(shù)有重要影響。例如，驅(qū)動(dòng)電路對(duì)MOSFET功率器件的上升沿有重要影響?，F(xiàn)有的電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路上升前沿相對(duì)較慢，而且需額外大功率開(kāi)關(guān)電源。如何克服上述技術(shù)問(wèn)題成為本領(lǐng)域技術(shù)人員努力的方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種可實(shí)現(xiàn)快速通斷的電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器，該可實(shí)現(xiàn)快速通斷的電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器無(wú)需額外供電電源，既大大減少了電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路體積，又加速了電子開(kāi)關(guān)上升前沿，電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路所需功率大幅減小，尤其適合陣列MOSFET電子開(kāi)關(guān)。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種可實(shí)現(xiàn)快速通斷的電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器，包括：方波發(fā)生器、推挽電路、高壓MOS管、加速網(wǎng)絡(luò)單元、耦合變壓器和至少2個(gè)驅(qū)動(dòng)支路，此驅(qū)動(dòng)支路由依次串聯(lián)的驅(qū)動(dòng)小信號(hào)單元、功率管單元和主電路取能單元組成；

所述方波發(fā)生器與推挽電路的輸入端連接，所述高壓MOS管的柵極連接到推挽電路的輸出端，所述高壓MOS管的源極和漏極位于接地和加速網(wǎng)絡(luò)單元之間，所述加速網(wǎng)絡(luò)單元與耦合變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈連接；

所述耦合變壓器初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)分別具有一個(gè)初級(jí)線(xiàn)圈和至少4個(gè)次級(jí)線(xiàn)圈，此至少4個(gè)次級(jí)線(xiàn)圈進(jìn)一步分為至少2個(gè)V_Tp次級(jí)線(xiàn)圈和至少2個(gè)V_Tn次級(jí)線(xiàn)圈，所述加速網(wǎng)絡(luò)單元與耦合變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈串連連接，耦合變壓器的V_Tp次級(jí)線(xiàn)圈和V_Tn次級(jí)線(xiàn)圈均連接到對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)支路的驅(qū)動(dòng)小信號(hào)單元上；

所述驅(qū)動(dòng)小信號(hào)單元進(jìn)一步包括濾波模塊、MOS管和位于濾波模塊、MOS管之間的第一二極管，此濾波模塊與VTn次級(jí)線(xiàn)圈連接，此MOS管的柵極和源極分別與VTp次級(jí)線(xiàn)圈的高電位輸出端和低電位輸出端連接，一穩(wěn)壓二極管與串聯(lián)的第一二極管、濾波模塊并聯(lián)；

所述主電路取能單元進(jìn)一步包括存儲(chǔ)電容、第二二極管和2個(gè)串聯(lián)的限流電阻，所述存儲(chǔ)電容與驅(qū)動(dòng)小信號(hào)單元的MOS管的漏極連接，所述第二二極管位于2個(gè)串聯(lián)的限流電阻的接點(diǎn)與MOS管與存儲(chǔ)電容的接點(diǎn)之間，驅(qū)動(dòng)小信號(hào)單元的MOS管的源極連接到功率管單元中功率管的柵極。

上述技術(shù)方案中進(jìn)一步改進(jìn)方案如下：

1. 上述方案中，所述加速網(wǎng)絡(luò)單元由并聯(lián)的R_v電阻和C_v電容并聯(lián)組成。

2. 上述方案中，所述功率管單元中的功率管由第一功率MOS管和第二功率MOS管并聯(lián)組成。

3. 上述方案中，所述推挽電路包括第一功率MOS管、第二功率MOS管和第三功率MOS管，第二功率MOS管與第三功率MOS管并聯(lián)，第一功率MOS管與第二功率MOS管和第三功率MOS管串聯(lián)。

4. 上述方案中，所述驅(qū)動(dòng)支路數(shù)目為四個(gè)，此四個(gè)驅(qū)動(dòng)支路并聯(lián)連接。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)快速通斷的電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器，其MOSFET電子開(kāi)關(guān)上升前沿可加速至3ns，擴(kuò)寬了應(yīng)用范圍，且采用來(lái)自耦合變壓器和主電路取能單元前后雙脈沖注入功率，無(wú)需額外供電電源，既大大減少了電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路體積，又加速了電子開(kāi)關(guān)上升前沿，電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路所需功率大幅減小，尤其適合陣列MOSFET電子開(kāi)關(guān)。

附圖說(shuō)明

附圖1為本發(fā)明MOSFET電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的邏輯轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本發(fā)明電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路中二次加速與功率電路結(jié)構(gòu)示意圖。

以上附圖中：1、方波發(fā)生器；2、推挽電路；3、高壓MOS管；4、加速網(wǎng)絡(luò)單元；5、耦合變壓器；6、驅(qū)動(dòng)支路；7、驅(qū)動(dòng)小信號(hào)單元；71、濾波模塊；72、MOS管；73、第一二極管；8、功率管單元；81、功率管；9、主電路取能單元；91、存儲(chǔ)電容；92、第二二極管；93、限流電阻；10、穩(wěn)壓二極管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

實(shí)施例1：一種可實(shí)現(xiàn)快速通斷的電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器，包括：方波發(fā)生器1、推挽電路2、高壓MOS管3、加速網(wǎng)絡(luò)單元4、耦合變壓器5和至少2個(gè)驅(qū)動(dòng)支路6，此驅(qū)動(dòng)支路6由依次串聯(lián)的驅(qū)動(dòng)小信號(hào)單元7、功率管單元8和主電路取能單元9組成；

所述方波發(fā)生器1與推挽電路2的輸入端連接，所述高壓MOS管3的柵極連接到推挽電路2的輸出端，所述高壓MOS管3的源極和漏極位于接地和加速網(wǎng)絡(luò)單元4之間，所述加速網(wǎng)絡(luò)單元4與耦合變壓器5的初級(jí)線(xiàn)圈連接，所述加速網(wǎng)絡(luò)單元4由并聯(lián)的R_v電阻和C_v電容并聯(lián)組成；

所述耦合變壓器4初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)分別具有一個(gè)初級(jí)線(xiàn)圈和至少4個(gè)次級(jí)線(xiàn)圈，此至少4個(gè)次級(jí)線(xiàn)圈進(jìn)一步分為至少2個(gè)V_Tp次級(jí)線(xiàn)圈和至少2個(gè)V_Tn次級(jí)線(xiàn)圈，所述加速網(wǎng)絡(luò)單元4與耦合變壓器5的初級(jí)線(xiàn)圈串連連接，耦合變壓器4的V_Tp次級(jí)線(xiàn)圈和V_Tn次級(jí)線(xiàn)圈均連接到對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)支路6的驅(qū)動(dòng)小信號(hào)單元7上；

所述驅(qū)動(dòng)小信號(hào)單元7進(jìn)一步包括濾波模塊71、MOS管72和位于濾波模塊71、MOS管72之間的第一二極管73，此濾波模塊71與VTn次級(jí)線(xiàn)圈連接，此MOS管72的柵極和源極分別與VTp次級(jí)線(xiàn)圈的高電位輸出端和低電位輸出端連接，一穩(wěn)壓二極管10與串聯(lián)的第一二極管73、濾波模塊71并聯(lián)；

所述主電路取能單元9進(jìn)一步包括存儲(chǔ)電容91、第二二極管92和2個(gè)串聯(lián)的限流電阻93，所述存儲(chǔ)電容91與驅(qū)動(dòng)小信號(hào)單元7的MOS管72的漏極連接，所述第二二極管92位于2個(gè)串聯(lián)的限流電阻93的接點(diǎn)與MOS管72與存儲(chǔ)電容的接點(diǎn)之間，驅(qū)動(dòng)小信號(hào)單元5的MOS管的源極連接到功率管單元8中功率管81的柵極。

上述功率管單元8中的功率管81由第一功率MOS管和第二功率MOS管并聯(lián)組成。

邏輯轉(zhuǎn)換電路如圖1所示。其中，R_v和C_v用于脈沖前沿加速，二次加速電路與陣列開(kāi)關(guān)功率器件如圖2所示。其中，Q₁₁、Q₁₂、Q₂₁和Q₂₂為功率管，C_k1和C_k2分別為驅(qū)動(dòng)電路儲(chǔ)能電容器，D_z1和D_z2分別柵極保護(hù)穩(wěn)壓二極管。利用快速電容器C_k為驅(qū)動(dòng)電路提供驅(qū)動(dòng)功率。這種電路不僅可以減小電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的功率需求，而且還可以加快柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的上升前沿。

首先，利用主回路電壓對(duì)放電電容C_k1和C_k2充電；然后，同時(shí)觸發(fā)S₁、Q₁₁和Q₁₂將電容器儲(chǔ)存電壓直接施加在柵源兩端，采用來(lái)自耦合變壓器和主電路取能單元前后雙脈沖注入功率，無(wú)需額外供電電源，既大大減少了電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路體積，又加速了電子開(kāi)關(guān)上升前沿，電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路所需功率大幅減小，尤其適合陣列MOSFET電子開(kāi)關(guān)。

實(shí)施例2：一種可實(shí)現(xiàn)快速通斷的電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器，包括：方波發(fā)生器1、推挽電路2、高壓MOS管3、加速網(wǎng)絡(luò)單元4、耦合變壓器5和至少2個(gè)驅(qū)動(dòng)支路6，此驅(qū)動(dòng)支路6由依次串聯(lián)的驅(qū)動(dòng)小信號(hào)單元7、功率管單元8和主電路取能單元9組成；

所述方波發(fā)生器1與推挽電路2的輸入端連接，所述高壓MOS管3的柵極連接到推挽電路2的輸出端，所述高壓MOS管3的源極和漏極位于接地和加速網(wǎng)絡(luò)單元4之間，所述加速網(wǎng)絡(luò)單元4與耦合變壓器5的初級(jí)線(xiàn)圈連接，所述加速網(wǎng)絡(luò)單元4由并聯(lián)的R_v電阻和C_v電容并聯(lián)組成；

所述耦合變壓器4初級(jí)側(cè)和次級(jí)側(cè)分別具有一個(gè)初級(jí)線(xiàn)圈和至少4個(gè)次級(jí)線(xiàn)圈，此至少4個(gè)次級(jí)線(xiàn)圈進(jìn)一步分為至少2個(gè)V_Tp次級(jí)線(xiàn)圈和至少2個(gè)V_Tn次級(jí)線(xiàn)圈，所述加速網(wǎng)絡(luò)單元4與耦合變壓器5的初級(jí)線(xiàn)圈串連連接，耦合變壓器4的V_Tp次級(jí)線(xiàn)圈和V_Tn次級(jí)線(xiàn)圈均連接到對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)支路6的驅(qū)動(dòng)小信號(hào)單元7上；

所述驅(qū)動(dòng)小信號(hào)單元7進(jìn)一步包括濾波模塊71、MOS管72和位于濾波模塊71、MOS管72之間的第一二極管73，此濾波模塊71與VTn次級(jí)線(xiàn)圈連接，此MOS管72的柵極和源極分別與VTp次級(jí)線(xiàn)圈的高電位輸出端和低電位輸出端連接，一穩(wěn)壓二極管10與串聯(lián)的第一二極管73、濾波模塊71并聯(lián)；

所述主電路取能單元9進(jìn)一步包括存儲(chǔ)電容91、第二二極管92和2個(gè)串聯(lián)的限流電阻93，所述存儲(chǔ)電容91與驅(qū)動(dòng)小信號(hào)單元7的MOS管72的漏極連接，所述第二二極管92位于2個(gè)串聯(lián)的限流電阻93的接點(diǎn)與MOS管72與存儲(chǔ)電容的接點(diǎn)之間，驅(qū)動(dòng)小信號(hào)單元5的MOS管的源極連接到功率管單元8中功率管81的柵極。

上述推挽電路2包括第一功率MOS管21、第二功率MOS管22和第三功率MOS管23，第二功率MOS管22與第三功率MOS管23并聯(lián)，第一功率MOS管21與第二功率MOS管22和第三功率MOS管23串聯(lián)。

上述驅(qū)動(dòng)支路6數(shù)目為四個(gè)，此四個(gè)驅(qū)動(dòng)支路6并聯(lián)連接。

采用上述可實(shí)現(xiàn)快速通斷的電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器時(shí)，其MOSFET電子開(kāi)關(guān)上升前沿可加速至3ns，擴(kuò)寬了應(yīng)用范圍；采用來(lái)自耦合變壓器和主電路取能單元前后雙脈沖注入功率，無(wú)需額外供電電源，既大大減少了電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路體積，又加速了電子開(kāi)關(guān)上升前沿，電子開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路所需功率大幅減小，尤其適合陣列MOSFET電子開(kāi)關(guān)。

上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。