CN1129373A - 简单高效隔离式的绝缘栅大功率器件驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种由驱动变压器隔离的绝缘栅大功率器件驱动电路。该电路不需要配置任何外部供电装置，能够输出具有陡峭前后沿的驱动脉冲，用以驱动单管、半桥或全桥电路，同时具有极快的响应时间。

Description

简单高效隔离式的绝缘栅大功率器件驱动电路

本发明属于电源技术领域。

大功率器件驱动电路的设计一向是电源领域的关键技术之一。VMOS、IGBF等器件具有绝缘的栅极结构，因而静态驱动功率接近于零。但由于它们具有较大的栅极电容Cgs以及由于密勒效应放大转换到栅极的漏极电容Cdg，因而需要较大的动态驱动功率。

为可靠驱动绝缘栅器件，目前已有很多成熟电路，国外如美国国际整流器(IR)公司的文件AN—937、AN—978A所介绍的，国内如93年第十届电源学会论文集所介绍的，以及其它许多杂志的文章所披露的。

当调制信号与功率器件不需要隔离时，驱动电路的设计是比较简单的，目前也有了一些优秀的驱动集成电路，如IR2110。当需要电气隔离时，一般有两种方法：采用光电耦合器，或是利用脉冲变压器来提供电气隔离。

第一种方法的缺点：A.光电耦合器的反应较慢，因而具有较大的延迟时间(高速型光耦一般也大于1000ns)，尽管现在已有超高速光耦，但不仅价格较贵，而且速度仍不及本发明的电路；B.光电耦合器的输出级需要单独的隔离电源供电。

第二种方法的最简单电路如图一所示，这里是以半桥电路为例。这种方法很简单，也不需要单独的驱动电源，但是只能驱动Cgs很小的小功率器件。如果T3、T4为大功率器件，则Vgs波形将变得极差，除非将初级的输入信号改为具有一定功率的大信号。目前为了用隔离变压器驱动大功率器件，都是在驱动变压器次级与功率管之间插入放大单元，并给其另外提供电源。中国专利CN1070069A《一种功率VMOS管双隔离驱动电路》公布了一种新的有效方法，原理如图二所示。其中1为有四只管子的缓冲电路，2为有三只管子和一个比较器的驱动部分，这部分另有单独的驱动电源。这个专利解决了隔离和速度问题，但电路较复杂并需要另备电源。

本发明提供一种高效、简单、低延迟、具有陡峭触发沿的变压器隔离式绝缘栅功率管驱动电路。

本发明的基本原理图如图三所示，这里仅以VMOS管为例来说明。图中B1为驱动变压器，初级输入矩形调制信号，T1、T2为驱动管，T3为功率管，B2为功率变换器，D1、C1为整流电路，D2、D3为反向隔离管。

电路工作原理如下：D1、C1组成整流滤波电路，为驱动管T1、T2提供电源。在输入信号的上升沿AB段，整流供电电路不工作，输入调制信号只提供触发信号，经T1放大输出陡峭的上升沿驱动信号，开通功率管T3；在B点以后，整流电路才开始工作；在输入信号的下降沿，T2管立即导通并迅速泄放功率管T3的栅极电容Cgs上的电荷，从而关断功率管。

与现有技术相比，本发明的优点是：

(1).电路简单；

(2).不需要单独的供电电源；

(3).电路的延迟时间可以做到几十ns以内；

(4).具有陡峭的上升沿和下降沿，当驱动四只IRF360时，只需几十ns即可开通它们；

(5).效率高，由一块脉宽调制集成电路(如SG3525，SG3524等)至少可以驱动四只甚至八只IRF360这样的大功率VMOS管。

Claims (7)

1.一种隔离式的绝缘栅功率器件驱动电路，其特征是驱动脉冲信号和驱动电路的电源均由调制信号通过脉冲变压器供给。

2.根据权力要求1所述的驱动电路，其特征在于驱动变压器的次级可以有两个或者四个绕组，用以驱动半桥式或全桥式变换电路。

3.根据权力要求1所述的驱动电路，其特征在于当驱动单管时，驱动变压器可能需要一个去磁绕组。

4.根据权力要求1所述的驱动电路，其特征在于驱动管电路部分可以根据不同的要求进行改进，例如改为图腾柱式结构，其余部分也可做相应的改变。

5.根据权力要求1所述的驱动电路，其特征在于可以按需要增添抗干扰电路，还可以从漏极引入电流信号对功率管加以保护。

6.根据权力要求1所述的驱动电路，其特征在于整流电路中整流管D1也可以省去，这时利用的是T1管的BC结。

7.根据权力要求1所述的驱动电路，其特征在于被驱动的大功率器件也可以是除VMOS管以外的其它绝缘栅型器件，如IGBT、静电感应晶体管、静电感应晶闸管、MOS控制晶闸管等。

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