CN101510722B - 防栅极驱动信号振荡电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电源技术领域的防栅极驱动信号振荡电路，包括驱动芯片、栅极串联小电阻、高端开关管、低端开关管、栅源极并联电阻、双向稳压二极管、快速恢复二极管、限流电阻、二极管、电容。驱动芯片输出信号通过栅极串联小电阻到达高端开关管栅极，低端开关管、栅源极并联电阻和双向稳压二极管并联，栅极串接小电阻两端并联一个由快速恢复二极管和限流电阻组成的串联支路，快速恢复二极管的阳极和限流电阻相连，低端开关管源级与栅源极并联电阻之间并联一个由多个二极管和电容组成的串联支路，二极管与电容之间接参考地。本发明可避免桥式拓扑MOSFET因栅极驱动信号振荡而误导通产生的桥臂直通，实现简单、成本低廉、安全可靠。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源技术领域的振荡电路，具体地说，涉及的是一种防栅极驱动信号振荡电路。
背景技术
集成开关电源和高频感应加热电源，常常采用桥式拓扑结构MOSFET(金属-氧化膜-半导体场效应晶体管)电路。现有的桥式拓扑结构MOSFET驱动电路中，大都会给出合适的死区时间，以防止同一桥臂上下开关器件直通而形成短路。但是，驱动桥式电路由于密勒效应的作用，同一桥臂上的两个功率器件在转换过程中，栅极驱动信号会产生振荡，此时功率器件的损耗较大。当振荡幅值较大时，将使功率器件导通，造成功率开关管直通而损坏。目前常用的解决方法是在MOSFET关断时在栅极施加负压，以削弱振荡的影响，但其反压电路实现复杂，需要在上下桥臂之间搭建电路，增加了分布电感，对高频特性影响较大、占用了较多电路空间、成本较高。
经过现有技术的文献检索发现，吴凤江等在《电气传动》(2005年第6期第23页)上发表的“桥式拓扑结果功率MOSFET驱动电路设计”，该文中提出栅极驱动信号的振荡问题的解决方案，具体为在栅源极增加了缓冲电路，减小分布电感，通过人为串接驱动电阻和在栅源极间并联电容，调整开通和关断时间，从而降低电压变化率。其不足之处在于：(a)MOSFET开通速度降低。(b)关断期间驱动电路不能提供一定的负电压。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述问题，提出一种在栅源极增加了防栅极驱动信号振荡的电路，只需要在驱动芯片外围增加较少的器件就能够最大程度地抑制振荡，避免桥式拓扑MOSFET因栅极驱动信号振荡而误导通产生的桥臂直通。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括驱动芯片、栅极串联小电阻、高端开关管、低端开关管、栅源极并联电阻、双向稳压二极管、快速恢复二极管、限流电阻、二极管以及电容。其中：驱动芯片输出信号通过栅极串联小电阻到达高端开关管栅极，双向稳压二极管和高端开关管的栅源极并联电阻并联，低端开关管的漏极经栅极串联小电阻连接到高端开关管的栅极，低端开关管的源极连接至高端开关管的源极，栅极串接小电阻两端并联一个由快速恢复二极管和限流电阻组成的串联支路，快速恢复二极管的阳极和限流电阻相连，低端开关管源级与高端开关管的源极之间并联一个由顺次连接的多个二极管和电容组成的串联支路，最后一个二极管与电容之间接参考地。驱动芯片的地与参考地同地。栅极串联小电阻减小驱动电路引起的振荡和减小浪涌电压。快速恢复二极管、限流电阻和低端开关管组成支路为振荡电压提供泄放通路，双向稳压二极管为高端开关管提供了钳位阈值电压，并可以有效防止驱动信号或dv/dt产生的过压、异常振荡而导致的栅极和源极间击穿。当关断的时候，利用二极管本身存在的压差，为高端开关管栅极提供一个负压。
本发明提供了防栅极驱动信号振荡电路，减少分布电感，使驱动信号由阻尼振荡形式变为指数衰减，同时降低振荡幅值，调节开关管MSOFET的开通与关闭时间。本发明加入泄放电路迅速泄放振荡电压，避免开关管误导通。本发明加入限幅电路，进一步限制栅极与源级的过电压，并在单一桥臂中加入负压电路，为栅极提供负压。与现有外加负压电路相比，本发明具有实现简单、成本低廉、安全可靠的特点。本发明适用于集成开关电源和高频加热电源及其控制电路等集成电路内使用。
附图说明
图1是本发明一实施例电路图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的说明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
参照图1，本实施例涉及的一种防栅极驱动信号振荡电路包括：驱动芯片IC、栅极串联小电阻R1、高端开关管T1、低端开关管T2、栅源极并联电阻R2、双向稳压二极管D1、限流电阻R3、快速恢复二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电容C。驱动芯片IC输出信号通过栅极串联小电阻R1到达高端开关管T1栅极，低端开关管T2、栅源极并联电阻R2和双向稳压二极管D1并联，栅极串接小电阻R1两端并联一个由快速恢复二极管D2和限流电阻R3组成的串联支路，快速恢复二极管D1的阳极和限流电阻R2相连，低端开关管T2源级与栅源极并联电阻R2之间并联一个由二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6和电容C组成的串联支路，在二极管D6和电容C之间是参考地。驱动芯片IC的地与参考地同地。
本实施例中，栅极串联小电阻R1减小驱动电路引起的振荡和减小浪涌电压。快速恢复二极管D2、限流电阻R3和低端开关管T2组成支路为振荡电压提供泄放通路，双向稳压二极管D1为高端开关管T1提供了钳位阈值电压，并可以有效防止驱动信号或dv/dt产生的过压、异常振荡而导致的栅极和源极间击穿。当关断的时候，利用二极管本身存在的压差，二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6串接为高端开关管T1栅极提供一个负压。
本实施例中，驱动芯片IC选用IXYS公司生产的专门用于MOSFET和IGBT的高速驱动芯片IXDD414PI。
本实施例中，栅极串接小电阻R1阻值选取为10Ω。
本实施例中，高端开关管T1选用的APT公司的高速N型MOS管APT12040L2LL。
本实施例中，快速恢复二极管D2选用Philips半导体公司生产的快速恢复二极管BYV26C；二极管D3、D4、D5、D6选用Philips半导体公司生产的二极管1N4007。
本实施例提供一种能够集成开关电源和高频感应加热电源及其控制电路中使用的防栅极驱动信号振荡电路，减少分布电感，使驱动信号由阻尼振荡形式变为指数衰减，同时降低振荡幅值，调节开关管MSOFET的开通与关闭时间，加入泄放电路，因为开关管栅极出现振荡是在关断时间，即在外加驱动电平为0时，振荡电压可以通过泄放电路迅速泄放，避免开关管误导通，加入限幅电路，进一步限制栅极与源级的过电压，并在单一桥臂中加入负压电路，为栅极提供负压。
Claims (6)
1.一种防栅极驱动信号振荡电路，其特征在于包括：驱动芯片、栅极串联小电阻、高端开关管、低端开关管、栅源极并联电阻、双向稳压二极管、限流电阻、快速恢复二极管、四个二极管以及电容，其中：驱动芯片输出信号通过栅极串联小电阻到达高端开关管栅极，双向稳压二极管和高端开关管的栅源极并联电阻并联，低端开关管的漏极经栅极串联小电阻连接到高端开关管的栅极，低端开关管的源极连接至高端开关管的源极，栅极串接小电阻两端并联一个由快速恢复二极管和限流电阻组成的串联支路，快速恢复二极管的阳极和限流电阻相连，低端开关管源极与高端开关管的源极之间并联一个由顺次连接的四个二极管和电容组成的串联支路，在最后一个二极管和电容之间是参考地，驱动芯片的地与参考地同地。
2.根据权利要求1所述的防栅极驱动信号振荡电路，其特征是，所述栅极串接小电阻阻值为10Ω。
3.根据权利要求1所述的防栅极驱动信号振荡电路，其特征是，所述驱动芯片选用IXYS公司生产的用于MOSFET和IGBT的驱动芯片IXDD414PI。
4.根据权利要求1所述的防栅极驱动信号振荡电路，其特征是，所述高端开关管选用APT公司的N型MOS管APT12040L2LL。
5.根据权利要求1所述的防栅极驱动信号振荡电路，其特征是，所述快速恢复二极管选用Philips半导体公司生产的快速恢复二极管BYV26C。
6.根据权利要求1所述的防栅极驱动信号振荡电路，其特征是，所述四个二极管选用Philips半导体公司生产的二极管1N4007。
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