CN108649938A - 一种抑制负向驱动电压尖峰的mos管驱动电路 - Google Patents

一种抑制负向驱动电压尖峰的mos管驱动电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抑制负向驱动电压尖峰的MOS管驱动电路，包括推挽电路、RCD钳位电路、负压电路、RCD电路、栅极电阻R2和MOS管S1，负压电路由电阻R1、电容C1、电容C2和稳压二极管D1组成，MOS管S1的源极与所述稳压二极管D1的阴极连接，稳压二极管D1的阳极与所述供电电源地电平连接，所述电容C2与所述稳压二极管D1并联连接，电容C1的一端与所述推挽电路的供电电源连接，电容C1的另一端与所述MOS管S1的源极连接；本发明采用该电路能够有效减小MOS管的GS正向和负向驱动尖峰电压，提高MOS管的可靠开通和关断，具有电路结构简单，性能可靠等优点。

Description

一种抑制负向驱动电压尖峰的MOS管驱动电路
技术领域
本发明涉及电力电子产品领域，特别涉及一种抑制负向驱动电压尖峰的MOS管驱动电路。
背景技术
为了抑制功率型MOS驱动电压的尖峰，通常会在MOS管栅极与源极之间加入TVS瞬态抑制二极管，为了抑制正负驱动电压尖峰，还会选择双向TVS管进行钳位，如图1所示。
在SIC MOS管驱动应用中，由于其Ciss电容较小，导通时很容易产生栅源极尖峰电压，栅源极之间通常会并联一个TVS瞬态抑制二极管来抑制栅源极尖峰电压，由于正负驱动电压尖峰都需要钳位，而MOS管栅源极允许的最大电压与最小电压绝对值不相同，导致不能直接采用图1所示的双向TVS管，而需要采用两个独立的TVS管串联方式来对正负驱动电压尖峰进行抑制。由于MOS管栅源极允许的最大电压有限，而为了降低导通损耗，又希望MOS管的驱动电压平台电压尽可能高，导致驱动电压平台电压与MOS管允许的最大电压之间的差别很小，导致在两个电压等级之间很难选择一个合适电压的TVS管，必须优化现有的驱动电路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种抑制负向驱动电压尖峰的MOS管驱动电路，能够有效解决现有技术中的不足。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
本发明的有益效果是：一种抑制负向驱动电压尖峰的MOS管驱动电路，包括推挽电路、RCD钳位电路、负压电路、RCD电路、栅极电阻R2和MOS管S1，所述负压电路由电阻R1、电容C1、电容C2和稳压二极管D1组成，所述MOS管S1的源极与所述稳压二极管D1的阴极连接，所述稳压二极管D1的阳极与所述供电电源地电平连接，所述电容C2与所述稳压二极管D1并联连接，所述电容C1的一端与所述推挽电路的供电电源连接，所述电容C1的另一端与所述MOS管S1的源极连接，所述电阻R1与所述电容C1并联连接；
所述RCD钳位电路由电阻R3、电容C3和二极管D2组成，所述二极管D2的阴极与所述MOS管的栅极连接，所述二极管D2的阳极与所述电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端与所述MOS管的源极连接，所述电阻R3一端与二极管D2的阳极连接，所述电阻R3的另一端与所述推挽电路地电平连接。
作为优选的技术方案，所述二极管D2为TVS瞬态抑制二极管。
作为优选的技术方案，所述栅极电阻串联连接到所述MOS管的源极和所述推挽电路的地电平。
作为优选的技术方案，所述推挽电路为带推挽输出能力的驱动芯片或带推挽输出能力的驱动光耦。
实际应用中，为了实现最佳的驱动电压尖峰抑制效果，需要将二极管D2的阴极尽可能的靠近MOS管的栅极，与MOS管源极相连的电容C3一端尽可能靠近MOS管的源极。
稳态时，供电电源通过电阻R1、电容C1、电容C2和稳压二极管D1，在电容C2两端建立稳定的负电平。由于电阻R3串联，电容C3上保持稳定的驱动负电平，当MOS管关断过程中，一旦MOS管栅源极负电压尖峰低于所述的负电平，则二极管D2导通，将MOS管栅源极负电压尖峰钳位在负电平，从而保证了MOS管的负向脉冲尖峰不超标。为了抑制因电路走线而引起的C3电容电压震荡，这里电阻R3需要选择合适的电阻值。
作为优选的技术方案，所述推挽电路由NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2组成，所述NPN型三极管Q1的基极与所述PNP型三极管Q2的基极一起连接到驱动PWM信号，所述NPN型三极管Q1的集电极连接所述推挽电路的电源，所述PNP型三极管Q2的集电极连接所述推挽电路地电平；
NPN型三极管Q1的发射极与所述PNP型三极管Q2的发射极连接所述推挽电路输出端，所述推挽电路输出端连接所述栅极电阻R2的一端，所述栅极电阻R2的另一端接所述MOS管S1的栅极。
二极管D2可以用TVS管替代，所述TVS管的击穿电压需要小于MOS管驱动平台电压与所述驱动负压绝对值之和，所述驱动电路还可以抑制正向驱动电压尖峰。当MOS管开通时，所述电容C3上的电容电压保持恒定的负电平电压，开通时刻的MOS管栅源极尖峰电压被TVS管和电容C3一起钳位。由于驱动电路中加入了二极管D1和电容C2组成的负压电路，MOS管驱动电平存在一个负电平，MOS管关断更可靠。
本发明采用该电路能够有效减小MOS管的GS正向和负向驱动尖峰电压，提高MOS管的可靠开通和关断，具有电路结构简单，性能可靠等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1现有的抑制驱动电压正负尖峰的驱动电路；
图2为本发明的驱动电路的第一实施例电路图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例一
图2给出了本发明的电源模块老化系统的第一实施例的电路图。图2中，一种MOS管驱动电路，包括推挽电路、负压电路、RCD电路、栅极电阻R2和MOS管S1，所述推挽电路由NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2组成，所述NPN型三极管Q1的基极与所述PNP型三极管Q2的基极一起连接到驱动PWM信号，所述NPN型三极管Q1的集电极连接所述推挽电路的电源，所述PNP型三极管Q2的集电极连接所述推挽电路地电平，所述NPN型三极管Q1的发射极与所述PNP型三极管Q2的发射极连接所述推挽电路输出端，所述推挽电路输出端连接所述栅极电阻R2的一端，所述栅极电阻R2的另一端接所述MOS管S1的栅极，所述负压电路由电阻R1、电容C1、电容C2和稳压二极管D1组成，所述MOS管S1的源极与所述稳压二极管D1的阴极连接，所述稳压二极管D1的阳极与所述供电电源地电平连接，所述电容C2与所述稳压二极管D1并联连接，所述电容C1的一端与所述推挽电路的供电电源连接，所述电容C1的另一端与所述MOS管S1的源极连接，所述电阻R1与所述电容C1并联连接。
RCD钳位电路由电阻R3、电容C3和二极管D2组成，所述二极管D2的阴极与所述MOS管的栅极连接，所述二极管D2的阳极与所述电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端与所述MOS管的源极连接，所述电阻R3一端与二极管D2的阳极连接，所述电阻R3的另一端与所述推挽电路地电平连接。
本实施例中，二极管D2为TVS管。MOS管S1的栅极与MOS管S1源极之间还可以并联一个栅源电阻R4，推挽电路为带推挽输出能力的驱动芯片或带推挽输出能力的光耦器件。
稳态时，供电电源通过电阻R1、电容C1、电容C2和稳压二极管D1，在电容C2两端建立稳定的负电平。由于电阻R3串联，电容C3上保持稳定的驱动负电平，当MOS管关断过程中，一旦MOS管栅源极负电压尖峰低于所述的负电平，则二极管D2导通，将MOS管栅源极负电压尖峰钳位在负电平，从而保证了MOS管的负向脉冲尖峰不超标。作为优选的方案，所述二极管D2可以用TVS管替代，所述TVS管的击穿电压需要小于MOS管驱动平台电压与所述驱动负压绝对值之和，所述驱动电路还可以抑制正向驱动电压尖峰。当MOS管开通时，所述电容C3上的电容电压保持恒定的负电平电压，开通时刻的MOS管栅源极尖峰电压被TVS管和电容C3一起钳位。由于驱动电路中加入了二极管D1和电容C2组成的负压电路，MOS管驱动电平存在一个负电平，MOS管关断更可靠。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种抑制负向驱动电压尖峰的MOS管驱动电路，其特征在于：包括推挽电路、RCD钳位电路、负压电路、RCD电路、栅极电阻R2和MOS管S1，所述负压电路由电阻R1、电容C1、电容C2和稳压二极管D1组成，所述MOS管S1的源极与所述稳压二极管D1的阴极连接，所述稳压二极管D1的阳极与所述供电电源地电平连接，所述电容C2与所述稳压二极管D1并联连接，所述电容C1的一端与所述推挽电路的供电电源连接，所述电容C1的另一端与所述MOS管S1的源极连接，所述电阻R1与所述电容C1并联连接；
所述RCD钳位电路由电阻R3、电容C3和二极管D2组成，所述二极管D2的阴极与所述MOS管的栅极连接，所述二极管D2的阳极与所述电容C3的一端连接，所述电容C3的另一端与所述MOS管的源极连接，所述电阻R3一端与二极管D2的阳极连接，所述电阻R3的另一端与所述推挽电路地电平连接。
2.如权利要求1所述的抑制负向驱动电压尖峰的MOS管驱动电路，其特征在于：所述二极管D2为TVS瞬态抑制二极管。
3.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于：所述栅极电阻串联连接到所述MOS管的源极和所述推挽电路的地电平。
4.如权利要求1所述的抑制负向驱动电压尖峰的MOS管驱动电路，其特征在于：所述推挽电路为带推挽输出能力的驱动芯片或带推挽输出能力的驱动光耦。
5.如权利要求1所述的抑制负向驱动电压尖峰的MOS管驱动电路，其特征在于：所述推挽电路由NPN型三极管Q1和PNP型三极管Q2组成，所述NPN型三极管Q1的基极与所述PNP型三极管Q2的基极一起连接到驱动PWM信号，所述NPN型三极管Q1的集电极连接所述推挽电路的电源，所述PNP型三极管Q2的集电极连接所述推挽电路地电平；
所述NPN型三极管Q1的发射极与所述PNP型三极管Q2的发射极连接所述推挽电路输出端，所述推挽电路输出端连接所述栅极电阻R2的一端，所述栅极电阻R2的另一端接所述MOS管S1的栅极。
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