CN117458840A - 一种基于并联架构的mosfet驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明属于配电系统MOSFET驱动领域，具体涉及一种基于并联架构的MOSFET驱动电路。包括并联的多个驱动芯片，其中各个驱动芯片的控制输入引脚和驱动输出引脚分别设置有输入分布参数平衡电路和输出分布参数平衡电路，并联的多个驱动芯片通过各自的输入分布参数平衡电路和输出分布参数平衡电路平衡各个驱动芯片之间的分布参数差异，主处理器的控制信号同时控制各个驱动芯片的输入分布参数平衡电路的输入端；各个驱动芯片的输出分布参数平衡电路的输出端控制MOSFET的栅极。

Description

一种基于并联架构的MOSFET驱动电路
技术领域
本发明涉及航空配电系统，属于配电系统MOSFET驱动领域，具体涉及一种基于并联架构的MOSFET驱动电路。
背景技术
随着全电多电飞机的发展，飞机用电负载的种类及数量不断地增多，电源容量也在不断地增加，因此飞机配电系统及配电网络的设计也越来越复杂，尤其在MOSFET驱动领域中，快响应、高可靠多驱动芯片并联电路设计方法直接关系到飞机配电系统的可靠性和安全性。
目前在飞机配电系统中，多驱动芯片并联电路的设计几乎都是单驱动电路设计，此方法虽然功耗较小，使用成本低，而且小型化，但是带来的问题是带载能力较弱，仅限于小功率SSPC的应用场合，另外由于驱动电路输入输出分布参数容易导致输入输出响应的不一致性以及容易影响MOSFET开通和关断的速度。
综上所述急需一种基于并联架构的快响应、高可靠MOSFET驱动电路。
发明内容
发明目的：提供一种基于并联架构的MOSFET驱动电路，实现配电系统中MOSFET的高可靠，快响应的驱动。
技术方案：
一种基于并联架构的MOSFET驱动电路，包括并联的多个驱动芯片，其中各个驱动芯片的控制输入引脚和驱动输出引脚分别设置有输入分布参数平衡电路和输出分布参数平衡电路，并联的多个驱动芯片通过各自的输入分布参数平衡电路和输出分布参数平衡电路平衡各个驱动芯片之间的分布参数差异，主处理器的控制信号同时控制各个驱动芯片的输入分布参数平衡电路的输入端；各个驱动芯片的输出分布参数平衡电路的输出端控制MOSFET的栅极。
进一步地，输入分布参数平衡电路包括第一电阻和第二电阻以及与第一电阻并联的电容。
进一步地，还包括电阻Rp，各个驱动芯片的输出分布参数平衡电路的输出端串联电阻Rp之后控制MOSFET的栅极。
进一步地，驱动芯片包含推挽电路，用于将功率进行放大，提高驱动的带载能力。
进一步地，当驱动芯片输入为高电平时，驱动芯片输出为高电平，当驱动芯片输入为低电平时，驱动芯片输出为低电平。
进一步地，输出分布参数平衡电路包括1个电阻。
进一步地，还包括磁珠，磁珠设置在输出分布参数平衡电路的输出端与电阻Rp之间。
进一步地，各个驱动芯片并联电路的输出内阻、输出分布参数平衡电路的阻值、电阻Rp三部分的和为功率MOSFET的驱动电阻。
有益效果：
本发明的基于并联架构的MOSFET驱动电路简单可靠，带载能力较强，适用于大功率SSPC场合的使用，同时实现了快速驱动的效果，提高了配电系统的可靠性和安全性。
附图说明
图1为多驱动芯片并联驱动MOSFET原理框图；
图2为多驱动芯片并联驱动MOSFET电路原理图。
具体实施方式
本发明提供的一种基于并联架构的MOSFET驱动电路，并联驱动芯片的控制输入引脚增加外围电路，同时在驱动芯片的输出引脚也增加了外围电路。两部分电路的增加用来平衡驱动芯片的分布参数，同时在控制输入引脚增加了用于快速开通和关断的电容；
如图2，基于并联架构的MOSFET驱动电路包括：3路输入分布参数平衡电路、3路多驱动芯片并联电路，3路输出分布参数平衡电路、1路驱动电阻电路、1路功率回路。多驱动芯片并联电路中的驱动芯片分别为U1、U2、U3。
3路输入分布参数平衡电路的输入连接在一起，其控制信号来源于一个处理器，输出信号进入到多驱动芯片并联电路，具体进入到各个驱动芯片的CLT引脚，经过各个驱动芯片的GATE引脚输出后再经过输出分布参数平衡电路输出到驱动电阻电路，驱动电阻电路的输出端与DC 28V功率回路中MOSFET的栅极进行电连接，其中，各个驱动芯片的VS引脚接+10V电源，GND 引脚接地。
整个电路的3路多驱动芯片并联电路形成并联结构，3路输入分布参数平衡电路的输入共同连接于一个处理器的控制信号。
3路多驱动芯片并联电路分别由相应的输入分布参数平衡电路和输出分布参数平衡电路进行的参数平衡，将输出连接在一起形成单一的输出控制信号。
输入分布参数平衡电路用于将处理器传来的高低电平信号，经过电阻R1和电阻R10的处理，将驱动器内部的参数进行了平衡，同时电容C1加速了驱动的开通和关断速度；其中输入分布参数平衡电路包括分压电阻R1和R10，同时在电阻R1的两端并联电容C1，在开通和关断的瞬间，电容呈短路状态，因此充放电的速度加快，因此加快了驱动电路的响应时间。
驱动电阻电路中的推挽电路用于将功率进行放大，提高驱动的带载能力；其中，驱动电阻电路中包含的是典型的推挽电路，且当输入为高电平时，输出为高电平，当输入为低电平时，输出为低电平。同时经过推挽电路后，驱动的带载能力增强。
输出分布参数平衡电路用于将经多驱动芯片并联电路处理后的信号，经过电阻R20处理，将驱动器内部输出参数进行了平衡，其中输出分布参数平衡电路仅包含了1个电阻，此电阻为驱动电阻的一部分。
驱动电阻电路包括三部分电阻值，一部分为多驱动芯片并联电路的输出内阻，一部分为输出分布参数平衡电路的阻值，一部分为电阻Rp。
多驱动芯片并联电路的内阻、输出分布参数平衡电路电阻以及电阻Rp，它们之间是顺串的关系，一方面抑制进入MOSFET的信号出现抖动，一方面促进MOSFET快速开通。
处理器发出开通、关断指令，经过输入分布参数平衡电路和输出分布参数平衡电路的参数平衡，消除了寄生在多驱动芯片并联电路中的寄生参数，同时由于并联电容的作用，使得MOSFET实现了快响应和高可靠。
输入分布参数平衡电路和输出分布参数平衡电路与多驱动芯片并联电路共同调节驱动电路的内部参数的作用，来实现MOSFET的快响应、高可靠性以及响应的一致性。
通过输入分布参数平衡电路和输出分布参数平衡电路中的电阻参数以及电容的作用，当MOSFET在开通、关断的瞬间，由于电容本身的特性使得开关过程驱动电阻减小，从而保证了MOSFET的快速开通以及输入输出信号的一致性，使得配电系统能可靠安全的工作。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
图1是多驱动芯片并联驱动MOSFET原理框图，示意出了整条配电网络中的电路组成。图2是多驱动芯片并联驱动MOSFET电路原理图。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，当负载RL需要开通或者关断时，需要处理器控制MOSFET的开通和关断，达到加载或卸载的目的，其中，功率MOSFET与负载RL之间串联有采样电阻R100。处理器发出电平信号后，输入分布参数平衡电路在接受到电平信号后，经过输入分布参数平衡电路以及多驱动芯片并联电路内部输入寄生参数，多驱动芯片并联电路内部的寄生电阻参数对于输入电阻分布参数来说可以忽略，起主导作用的是输入分布参数平衡电路中的电阻，故电路中的电阻分布参数得到平衡。
输出分布参数平衡电路输出的信号到驱动电阻电路，驱动电阻电路由多驱动芯片并联电路中的寄生参数、输出分布参数平衡电路中的R20以及驱动电阻Rp组成，三者共同组合形成MOSFET栅极驱动电阻，起到驱动MSFET功率回路的作用。
如图2所示，处理器发出电平信号后，由输入分布参数平衡电路中的R1、R10和C1共同作用抵消多驱动芯片并联电路中的寄生参数，多并联驱动芯片内部的电路主要由推挽电路组成，当输入电平信号后，由于前级电路中电阻和电容的共同作用使得多驱动芯片并联电路的响应时间缩短和提高峰值电流的能力，进而产生精确的边缘和快速的上升和下降时间。
驱动信号经多并联驱动芯片并联电路输出后进入输出分布参数平衡电路，输出分布参数平衡电路主要由R20构成，起到抵消多驱动芯片并联电路中输出寄生参数的作用，提高多驱动芯片并联电路的输入输出信号的一致性。
随着驱动信号给到驱动电阻，由于驱动电阻阻值的选型，使得MOSFET的震荡减小，避免了MOSFET的误动作，同时分担了大部分的驱动功率，消耗在驱动电阻上，减小MOSFET的功耗，另外最重要的是调节了MOSFET的开关响应速度。使得驱动信号无衰减的加到MOSFET管上，使得MOSFET能够更加快速的开通关断。

Claims (8)

1.一种基于并联架构的MOSFET驱动电路，其特征在于，包括并联的多个驱动芯片，其中各个驱动芯片的控制输入引脚和驱动输出引脚分别设置有输入分布参数平衡电路和输出分布参数平衡电路，并联的多个驱动芯片通过各自的输入分布参数平衡电路和输出分布参数平衡电路平衡各个驱动芯片之间的分布参数差异，主处理器的控制信号同时控制各个驱动芯片的输入分布参数平衡电路的输入端；各个驱动芯片的输出分布参数平衡电路的输出端控制MOSFET的栅极。
2.根据权利要求1所述的基于并联架构的MOSFET驱动电路，其特征在于，输入分布参数平衡电路包括第一电阻和第二电阻以及与第一电阻并联的电容。
3.根据权利要求2所述的基于并联架构的MOSFET驱动电路，其特征在于，还包括电阻Rp，各个驱动芯片的输出分布参数平衡电路的输出端串联电阻Rp之后控制MOSFET的栅极。
4.根据权利要求3所述的基于并联架构的MOSFET驱动电路，其特征在于，驱动芯片包含推挽电路，用于将功率进行放大，提高驱动的带载能力。
5.根据权利要求4所述的基于并联架构的MOSFET驱动电路，其特征在于，当驱动芯片输入为高电平时，驱动芯片输出为高电平，当驱动芯片输入为低电平时，驱动芯片输出为低电平。
6.根据权利要求5所述的基于并联架构的MOSFET驱动电路，其特征在于，输出分布参数平衡电路包括1个电阻。
7.根据权利要求6所述的基于并联架构的MOSFET驱动电路，其特征在于，还包括磁珠，磁珠设置在输出分布参数平衡电路的输出端与电阻Rp之间。
8.根据权利要求7所述的基于并联架构的MOSFET驱动电路，其特征在于，各个驱动芯片并联电路的输出内阻、输出分布参数平衡电路的阻值、电阻Rp三部分的和为功率MOSFET的驱动电阻。
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