CN102522971A - 新型功率场效应管驱动器 - Google Patents

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夏振宏
陈连喜
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Abstract

本发明公开了一种新型功率场效应管驱动器，其中，所述功率场效应管驱动器包括PWM控制器、输入驱动器、电平转换电路、电流型开关电路和输出负载电路；所述PWM控制器，用于输出频率和方波信号，所述方波信号可以为TTL电平或CMOS电平；所述输入驱动器，用于实现输入级的TLL电平到后级电路所需电平的转换；所述电平转换电路，用于驱动器输出的单边控制信号转换为双边正负驱动信号；所述电流型开关电路，用于电平转换得到的正负电压驱动信号转换为电流型的驱动信号，电流型的驱动信号驱动后级负载电路。本发明有效解决了现有技术中的问题，是基于电流驱动场效应管驱动器，可以显著提高场效应管的开关速度。

Description

新型功率场效应管驱动器
技术领域
本发明的应用领域为电力电子技术领域，主要涉及一种新型功率场效应管驱动器。
背景技术
超高速功率场效应管驱动电路一直存在技术瓶颈，极大限制了功率场效应管的性能。功率场效应管在数控机床、汽车电子、开关电源、数字音响、无线通讯等领域有着广泛的应用。提高功率场效应管的开关速度可以增加数控机床的加工精度，提高电动汽车发动机的速度，可以提升开关电源的效率，可以降低数字音响的失真，还可以提高通讯系统功率放大器的应用效率。然而实际的应用中，功率场效应管驱动器的开关速度一般均不超过2MHz,峰值驱动电流不超过4A，由此带来了许多技术难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新型功率场效应管驱动器，有效解决了现有技术中的问题，是基于电流驱动场效应管驱动器，可以显著提高场效应管的开关速度。
本发明采用以下技术方案：
一种新型功率场效应管驱动器，其中，所述功率场效应管驱动器包括PWM控制器、输入驱动器、电平转换电路、电流型开关电路和输出负载电路；所述PWM控制器，用于输出频率和方波信号，所述方波信号可以为TTL电平或CMOS电平；所述输入驱动器，用于实现输入级的TLL电平到后级电路所需电平的转换；所述电平转换电路，用于驱动器输出的单边控制信号转换为双边正负驱动信号；所述电流型开关电路，用于电平转换得到的正负电压驱动信号转换为电流型的驱动信号，电流型的驱动信号驱动后级负载电路。
进一步，所述输入驱动器、电平转换电路和电流型开关电路均为两个。
进一步，所述输出负载电路包括栅极电阻、功率场效应管和负载电阻。
本发明的有益效果是：
本发明是基于电流驱动场效应管驱动器，区别于普通商用的电压（逻辑电平）驱动型场效应管驱动器。本发明驱动能力强，可以有效降低场效应管栅极电容的影响；可以显著提高场效应管管的开关速度，结构简单，成本低，易于实现；开关速度快，可以满足不同应用场所的需求。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本实用新的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步描述：
如图1所示，本发明包括PWM控制器1、两个输入驱动器2、两个电平转换电路3、两个电流型开关电路4和输出负载电路5。输入驱动器2用于实现输入级的TLL电平到后级电路所需电平的转换；电平转换电路3将驱动器输出的单边控制信号转换为双边正负驱动信号；电流型开关电路4将电平转换得到的正负电压驱动信号转换为电流型的驱动信号，电流型的驱动信号驱动后级负载电路，可以有效的提高场效应管的导通和关断速度，降低栅极电荷对场效应管开关速度的影响。
如图2所示，PWM控制器1用于输出频率和占空比可调的方波信号，由PWM控制器1输出的方波信号可以为TTL电平或CMOS电平。
输入驱动器2中R1、R2用于实现低阻的信号输入，用于消除输入级高阻带来的信号反射。高速低延迟的输入驱动器2将输入级的TTL电平转换为0到12伏平逻辑电平。输入级的TTL电平是来自PWM控制器1或高速时钟的信号，它所在的逻辑电平不能直接用来驱动大功率场效应管，经输入驱动器出来的逻辑信号在为0伏或12伏，可以用来驱动大功率场效应管。
输入驱动器2的输出电平为0伏或12伏，经电平转换电路3后输出一组0伏、12伏逻辑电平和一组-12伏、0伏逻辑电平。两组逻辑电平分别用于驱动后级由P沟道场效应管和N沟道场效应管。
电流型开关电路4中，P沟道场效应管和N沟道场效应管在前级的两组逻辑电平的驱动下，产生两组电流输出。电流输出对应于前级电平转换的逻辑信号，产生两组电流型逻辑信号。其中由P沟道场效应管产生的为电流信号用于后级负载电路的开启，由N沟道场效应管产生的为电流信号用于后级负载电路的关断。
输出负载电路5由栅极电阻、功率场效应管、负载电阻构成。在场效应管快速关断的时候，栅极电阻用来消除由场效应管引起的振荡信号，以保证功率场效应管有效的关断和导通。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种新型功率场效应管驱动器，其特征在于：所述功率场效应管驱动器包括PWM控制器、输入驱动器、电平转换电路、电流型开关电路和输出负载电路；所述PWM控制器，用于输出频率和方波信号，所述方波信号可以为TTL电平或CMOS电平；所述输入驱动器，用于实现输入级的TLL电平到后级电路所需电平的转换；所述电平转换电路，用于驱动器输出的单边控制信号转换为双边正负驱动信号；所述电流型开关电路，用于电平转换得到的正负电压驱动信号转换为电流型的驱动信号，电流型的驱动信号驱动后级负载电路。
2.根据权利要求1所述的一种新型功率场效应管驱动器，其特征在于：所述输入驱动器、电平转换电路和电流型开关电路均为两个。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型功率场效应管驱动器，其特征在于：所述输出负载电路包括栅极电阻、功率场效应管和负载电阻。
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