CN110350901A - 一种功率场效应管驱动电路 - Google Patents

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倪超
刘天翔
吴锡渊
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Abstract

本申请涉及一种功率场效应管驱动电路，包括：供电电源；电压幅值调整电路，接入功率场效应管驱动电路的单极性输入控制信号，与供电电源连接，以调整单极性输入控制信号的电压幅值，使单极性输入控制信号的电压幅值低于供电电源的电压幅值；负压产生电路，与电压幅值调整电路连接，使单极性输入控制信号产生负压，从而得到双极性输入控制信号；第一场效应管，其漏极与供电电源连接，其栅极与负压产生电路连接；第二场效应管，其漏极接地，其栅极与第一场效应管的栅极连接，其源极与第一场效应管的源极连接；第一场效应管和第二场效应管将双极性输入控制信号的功率放大，且将双极性输入控制信号转化为单极信号输出。

Description

一种功率场效应管驱动电路
技术领域
本申请属于功率场效应管驱动电路设计技术领域，具体涉及一种功率场效应管驱动电路。
背景技术
功率场效应管驱动电路用于对控制信号进行功率放大、波形前后沿整形以及分配，为了提高功率场效应管驱动电路的集成度，大量的功率场效应管驱动电路采用了专用的集成驱动电路，专用集成驱动电路降低了应用的难度，但存在以下缺陷：
1)、专用集成驱动电路的封装尺寸高度标准化，无法有效利用布板空间；
2)、专用集成驱动电路的输出驱动能力取决于集成电路选型，难以与功率场效应管实现最佳匹配；
3)、专用集成驱动电路的驱动信号传输时无法抑制线路寄生电感的影响，驱动信号高频切换时上升与下降沿的电压尖峰较大。
鉴于现有技术存在以上缺陷提出本申请。
发明内容
本申请的目的是提供一种功率场效应管驱动电路，以于克服或减轻现有技术至少一方面的缺陷。
本申请的技术方案是：
一种功率场效应管驱动电路，包括：
供电电源；
电压幅值调整电路，接入功率场效应管驱动电路的单极性输入控制信号，与供电电源连接，以调整单极性输入控制信号的电压幅值，使单极性输入控制信号的电压幅值低于供电电源的电压幅值；
负压产生电路，与电压幅值调整电路连接，使单极性输入控制信号产生负压，从而得到双极性输入控制信号；
第一场效应管，其漏极与供电电源连接，其栅极与负压产生电路连接；
第二场效应管，其漏极接地，其栅极与第一场效应管的栅极连接，其源极与第一场效应管的源极连接；第一场效应管和第二场效应管将双极性输入控制信号的功率放大，且将双极性输入控制信号转化为单极信号输出。
根据本申请的至少一个实施例，电压幅值调整电路包括：
第一电阻，其一端为第一电阻第一端，另一端为第一电阻第二端；第一电阻第一端接入单极性输入控制信号；
第一三极管，其集电极与供电电源连接，其基极与第一电阻第一端连接，其发射极与第一电阻第二端连接；
第二三极管，其集电极接地，其基极与第一电阻第一端连接，其发射极与第一电阻第二端连接。
根据本申请的至少一个实施例，第一三极管为NPN型三极管。
根据本申请的至少一个实施例，第二三极管为PNP型三极管。
根据本申请的至少一个实施例，负压产生电路包括：
第一电容，其一端为第一电容第一端，另一端为第一电容第二端；第一电容第一端与第一电阻第二端连接；
第一二极管，其阴极与第一电容第二端连接，其阳极接地。
根据本申请的至少一个实施例，负压产生电路还包括：
第二二极管，其阴极与第一二极管的阳极接地，其阳极接地。
根据本申请的至少一个实施例，负压产生电路还包括：
第二电阻，其一端为第二电阻第一端，与第一电容第二端连接；第二电阻的另一端为第二电阻第二端，与第一场效应管的栅极连接；
第三电阻，其一端与第二电阻第二端连接，另一端接地。
根据本申请的至少一个实施例，第一场效应管为N型场效应管。
根据本申请的至少一个实施例，第二场效应管为P型场效应管。
根据本申请的至少一个实施例，电压幅值调整电路调整使单极性输入控制信号的电压幅值低于供电电源的电压幅值0.5-0.7V。
附图说明
图1是本申请实施例提供的功率场效应管驱动电路的结构示意图；
其中：
1-电压幅值调整电路；2-负压产生电路；3-准饱和放大电路；
Vcc-供电电源；
Q1-第一三极管；Q2-第二三极管；Q3-第一场效应管；Q4-第四场效应管；
R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；
C1-第一电容；
D1-第一二极管；D2-第二二极管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图1对本申请做进一步详细说明。
一种功率场效应管驱动电路，包括：
供电电源Vcc；
电压幅值调整电路1，接入功率场效应管驱动电路的单极性输入控制信号，与供电电源Vcc连接，以调整单极性输入控制信号的电压幅值，使单极性输入控制信号的电压幅值低于供电电源Vcc的电压幅值；
负压产生电路2，与电压幅值调整电路连接1，使单极性输入控制信号产生负压，从而得到双极性输入控制信号；
第一场效应管Q3，其漏极与供电电源Vcc连接，其栅极与负压产生电路1连接；
第二场效应管Q4，其漏极接地，其栅极与第一场效应管Q3的栅极连接，其源极与第一场效应管Q3的源极连接；第一场效应管Q3和第二场效应管Q4将双极性输入控制信号的功率放大，且将双极性输入控制信号转化为单极信号输出。
对于上述实施例公开的功率场效应管驱动电路，本领域技术人员容易理解的是，接入功率场效应管驱动电路的单极性输入控制信号经过电压幅值调整电路1的调整及负压产生电路2的处理，其电压幅值调整限制在一定范围内第一供电电源Vcc的电压幅值，且产生负压得到双极性输入控制信号，当准饱和放大电路3的输入信号极性为正时，其的第一场效应管Q3工作于准饱和状态，提升了线路的阻尼能力；当准饱和放大电路3的输入信号极性为负时，其输入信号幅值低于参考地，第二场效应管Q4工作于饱和状态，保证输出信号低电平与参考地等电位。
上述实施例中公开的功率场效应管驱动电路，第一场效应管Q3、第二场效应管Q4构成准饱和放大电路3用于实现控制信号的准饱和驱动放大，其第一场效应管Q3、第二场效应管Q4的栅极接于一起，当栅极电压为正时，其幅值无法大于供电电源Vcc的电压，第一场效应管Q3工作于准饱和状态，实现正脉冲的阻尼调节；当栅极电压为负时，第二场效应管Q4能够饱和导通并被电源地所钳位，实现输出负脉冲的可靠接地。
在一些可选的实施例中，电压幅值调整电路1包括：
第一电阻R1，其一端为第一电阻第一端，另一端为第一电阻第二端；第一电阻第一端接入单极性输入控制信号；
第一三极管Q1，其集电极与供电电源Vcc连接，其基极与第一电阻第一端连接，其发射极与第一电阻第二端连接；
第二三极管Q2，其集电极接地，其基极与第一电阻第一端连接，其发射极与第一电阻第二端连接。
对于上述实施例公开的功率场效应管驱动电路，本领域技术人员可以理解的是，当单极性输入控制信号高电平的幅值低于供电电源Vcc的电压时，第一三极管Q1工作于放大状态，对单极性输入控制信号的幅值进行提升；当单极性输入控制信号高电平的幅值高于供电电源Vcc的电压时，第一三极管Q1工作于饱和状态，对单极性输入控制信号的幅值进行限制。
在一些可选的实施例中，第一三极管Q1为NPN型三极管。
在一些可选的实施例中，第二三极管Q2为PNP型三极管。
在一些可选的实施例中，负压产生电路2包括：
第一电容C1，其一端为第一电容第一端，另一端为第一电容第二端；第一电容第一端与第一电阻第二端连接；
第一二极管D1，其阴极与第一电容第二端连接，其阳极接地；
第二二极管D2，其阴极与第一二极管D1的阳极接地，其阳极接地。
对于上述实施例公开的功率场效应管驱动电路，本领域技术人员可以理解的是，第一电容C1具有阻隔直流通过交流的特性，第一二极管D1和第二二极管D2串联连接，将第一电容C1的负电压钳位在第一二极管D1和第二二极管D2的导通压降附近。此外，第一二极管D1和第二二极管D2可以包括有多个，其具体数目根据实际进行设定，以适应具体的准饱和放大电路参数，第一二极管D1和第二二极管D2数量增加则产生的负压幅值增加，数量减少则产生的负压幅值减少。
在一些可选的实施例中，负压产生电路2还包括：
第二电阻R2，其一端为第二电阻第一端，与第一电容第二端连接；第二电阻R2的另一端为第二电阻第二端，与第一场效应管Q3的栅极连接；
第三电阻R3，其一端与第二电阻第二端连接，另一端接地。
对于上述实施例公开的功率场效应管驱动电路，本领域技术人员可以理解的是，调整电阻R2和R3的电阻值可以调节第一场效应管Q3、第二场效应管Q4栅极电压的大小，以控制准饱和程度。
在一些可选的实施例中，第一场效应管Q3为N型场效应管。
在一些可选的实施例中，第二场效应管Q4为P型场效应管。
在一些可选的实施例中，电压幅值调整电路1调整使单极性输入控制信号的电压幅值低于供电电源Vcc的电压幅值0.5-0.7V。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功率场效应管驱动电路，其特征在于，包括：
供电电源(Vcc)；
电压幅值调整电路(1)，接入功率场效应管驱动电路的单极性输入控制信号，与所述供电电源(Vcc)连接，以调整所述单极性输入控制信号的电压幅值，使所述单极性输入控制信号的电压幅值低于所述供电电源(Vcc)的电压幅值；
负压产生电路(2)，与所述电压幅值调整电路连接(1)，使所述单极性输入控制信号产生负压，从而得到双极性输入控制信号；
第一场效应管(Q3)，其漏极与所述供电电源(Vcc)连接，其栅极与所述负压产生电路(1)连接；
第二场效应管(Q4)，其漏极接地，其栅极与所述第一场效应管(Q3)的栅极连接，其源极与所述第一场效应管(Q3)的源极连接；所述第一场效应管(Q3)和所述第二场效应管(Q4)将所述双极性输入控制信号的功率放大，且将所述双极性输入控制信号转化为单极信号输出。
2.根据权利要求1所述的功率场效应管驱动电路，其特征在于，
所述电压幅值调整电路(1)包括：
第一电阻(R1)，其一端为第一电阻第一端，另一端为第一电阻第二端；所述第一电阻第一端接入所述单极性输入控制信号；
第一三极管(Q1)，其集电极与所述供电电源(Vcc)连接，其基极与所述第一电阻第一端连接，其发射极与所述第一电阻第二端连接；
第二三极管(Q2)，其集电极接地，其基极与所述第一电阻第一端连接，其发射极与所述第一电阻第二端连接。
3.根据权利要求2所述的功率场效应管驱动电路，其特征在于，
所述第一三极管(Q1)为NPN型三极管。
4.根据权利要求3所述的功率场效应管驱动电路，其特征在于，
所述第二三极管(Q2)为PNP型三极管。
5.根据权利要求2所述的功率场效应管驱动电路，其特征在于，
所述负压产生电路(2)包括：
第一电容(C1)，其一端为第一电容第一端，另一端为第一电容第二端；所述第一电容第一端与所述第一电阻第二端连接；
第一二极管(D1)，其阴极与所述第一电容第二端连接，其阳极接地。
6.根据权利要求1所述的功率场效应管驱动电路，其特征在于，
所述负压产生电路(2)还包括：
第二二极管(D2)，其阴极与所述第一二极管(D1)的阳极接地，其阳极接地。
7.根据权利要求6所述的功率场效应管驱动电路，其特征在于，
所述负压产生电路(2)还包括：
第二电阻(R2)，其一端为第二电阻第一端，与所述第一电容第二端连接；所述第二电阻(R2)的另一端为第二电阻第二端，与所述第一场效应管(Q3)的栅极连接；
第三电阻(R3)，其一端与所述第二电阻第二端连接，另一端接地。
8.根据权利要求1所述的功率场效应管驱动电路，其特征在于，
所述第一场效应管(Q3)为N型场效应管。
9.根据权利要求1所述的功率场效应管驱动电路，其特征在于，
所述第二场效应管(Q4)为P型场效应管。
10.根据权利要求1所述的功率场效应管驱动电路，其特征在于，
所述电压幅值调整电路(1)调整使所述单极性输入控制信号的电压幅值低于所述供电电源(Vcc)的电压幅值0.5-0.7V。
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