CN1241327C - 提高升压电路主功率开关器件可靠性的电路 - Google Patents
提高升压电路主功率开关器件可靠性的电路 Download PDFInfo
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Abstract
提高升压电路主功率开关器件可靠性的电路，涉及通讯电源功率因数校正电路的可靠性，包括分频电路和驱动电路；控制电路输出一系列频率为f的脉冲驱动信号，通过分频电路处理后，即可得到两路频率为f/2的脉冲驱动信号，再通过驱动电路分别接至主功率开关管IGBT的栅极或MOSFET基极；能够实现并联主功率开关器件交替工作而均分电流的效果，降低了单管所承受的电流应力，提高了升压电路的工作可靠性。
Description
本发明涉及一种提高升压电路(以下称BOOST电路)主功率开关器件可靠性的电路，尤其涉及通讯电源功率因数校正电路的可靠性。
有源功率因数校正可以使得功率因数接近1而受到青睐。BOOST电路就是一种应用广泛的功率因数校正电路，不仅能够获得很高的功率因数(约为1)，还可为后级DC/DC电路提供稳定的直流高压，因而常用作开关电源的前级电路。该电路结构简单，包括主电路和控制电路，其中：主电路一般由升压电感、主功率开关器件、升压二极管构成；控制电路多采用UC3854(或UC3854A/B)芯片。尽管电路结构简单，但其电路可靠性差，尤其是主功率开关器件的工作可靠性不高。其原因如下：主功率开关器件多采用功率场效应管MOSFET、绝缘栅双极性晶体管IGBT。当采用单只功率器件形式，则在较大功率输出时，必然会给主功率管带来较大的电流应力。所以实际应用时多采用双管或多管并联。但这种并联技术仅是纯粹的并联，即自行实现电流的均衡，以降低单管的电流应力，但由于主功率开关器件参数的离散性，各开关器件均流效果并不理想。
本发明的目的是提供一种电路，应能有效降低BOOST电路中绝缘栅双极性晶体管IGBT、功率场效应管MOSFET等主功率开关器件所承受的电流应力，从而提高BOOST电路的可靠性。
为解决上述任务，本发明提供的提高升压电路主功率开关器件可靠性的电路，包括分频电路和驱动电路；控制电路输出一系列频率为f的脉冲驱动信号，通过分频电路处理后，即可得到两路频率为f/2的脉冲驱动信号，再通过驱动电路分别接至主功率开关管上。
采用本发明所述的技术方案，能够实现双管并联交替工作，即一只功率开关管开通时，另一只功率开关管必然关断，各功率开关管工作频率均为f/2。达到并联主功率开关器件交替工作而均分电流的效果，降低了单管所承受的电流应力，提高了BOOST电路的工作可靠性。
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述：
图1本发明应用于升压电路的原理框图；
图2是实现本发明的具体电路图；
图3是图1、图2中分频电路分频处理前、后的波形示意图；
如图1，控制电路输出一系列频率为f的脉冲驱动信号，通过分频电路处理后，即可得到两路频率为f/2的脉冲驱动，信号分频电路分频处理前、后的波形如图3所示，这两路分频脉冲驱动信号的合成，即保证了与控制电路输出脉冲驱动信号相一致的连续性。再通过驱动电路分别接至主功率开关管IGBT的栅极(或MOSFET的基极)，即可实现双管并联交替工作，即一只功率开关管开通时，另一只功率开关管必然关断，各功率开关管工作频率均为f/2。
图2是实现并联交替工作的具体电路图：分频电路包括与非门4011、D触发器4013和两个与门4081；驱动电路包括NPN型三极管VT4、VT10，PNP型三极管VT7、VT11，电容C38、C40，电阻R38、R39和二极管VD14；
控制电路输出频率为f的信号，通过与非门4011反向后接入D触发器4013的CLK端口，所述D触发器4013下降沿触发后获得两路频率为f/2的方波信号，再分别和控制电路的输出信号通过两个与门4081相与即可得到两路分频后的脉冲驱动信号；
一路分频后的脉冲驱动信号经过第一电阻R38分别接至第一NPN型三极管VT4和第一PNP型三极管VT7的基极，第一NPN型三极管VT4的集电极接至二极管VD14的阴极，二极管VD14的阳极接+15V电源，第一PNP型三极管VT7的集电极接控制地，第一电容C38跨接在第一NPN型三极管VT4和第一PNP型三极管VT7的集电极间，第一NPN型三极管VT4的发射极与第一PNP型三极管VT7的发射极相连，输出的驱动信号接至并联之一的主功率开关管IGBT的栅极(或MOSFET的基极)；
另一路分频后的脉冲驱动信号经过第二电阻R39分别接至第二NPN型三极管VT10和第二PNP型三极管VT11的基极，第二NPN型三极管VT10的集电极接至二极管VD14的阴极，第二PNP型三极管VT11的集电极接控制地，第二电容C39跨接在第二NPN型三极管VT10和第二NPN型三极管VT11的集电极间，第二NPN型三极管VT10的发射极与第二NPN型三极管VT11的发射极相连，输出的驱动信号接至另一个主功率开关管IGBT的栅极(或MOSFET的基极)；
可见，分频信号经过两路驱动电路后分别驱动主功率开关管的开通与关断，即可实现双管并联交替工作，各开关管的工作频率为f/2。
图2中分频电路的输入及分频后的两路驱动脉冲波形亦如图3所示。另外，该电路工作频率为65KHz，分频处理后驱动脉冲频率为32.5KHz，非常适于IGBT的工作频率，若采用单只IGBT主功率管，频率仍为65KHz，这将不利于IGBT的可靠工作(通常IGBT的工作频率为30——40KHz)。因此，该分频交替电路亦可实现在较高频率时仍然采用IGBT功率器件可靠工作。
Claims (4)
1、提高升压电路主功率开关器件可靠性的电路，包括分频电路和驱动电路；控制电路输出一系列频率为f的脉冲驱动信号，通过分频电路处理后，即可得到两路频率为f/2的脉冲驱动信号，再通过驱动电路分别接至主功率开关器件上。
2、根据权利要求1所述的提高升压电路主功率开关器件可靠性的电路，其特征在于所述的分频电路包括与非门(4011)、D触发器(4013)和两个与门(4081)；控制电路输出频率为f的信号，通过与非门(4011)反向后接入D触发器(4013)的CLK端口，所述D触发器下降沿触发后获得两路频率为f/2的方波信号，再分别和控制电路的输出信号通过所述的两个与门(4081)相与即可得到两路分频后的脉冲驱动信号。
3、根据权利要求1或2所述的提高升压电路主功率开关器件可靠性的电路，其特征在于所述的驱动电路包括第一NPN型三极管(VT4)、第二NPN型三极管(VT10)，第一PNP型三极管(VT7)、第二PNP型三极管(VT11)，第一电容(C38)、第二电容(C40)，第一电阻(R38)、第二电阻(R39)和二极管(VD14)；一路分频后的脉冲驱动信号经过第一电阻(R38)分别接至第一NPN型三极管(VT4)和第一PNP型三极管(VT7)的基极，第一NPN型三极管(VT4)的集电极接至二极管(VD14)的阴极，二极管(VD14)的阳极接+15V电源，第一PNP型三极管(VT7)的集电极接控制地，第一电容(C38)跨接在第一NPN型三极管(VT4)和第一PNP型三极管(VT7)的集电极间，第一NPN型三极管(VT4)的发射极与第一PNP型三极管(VT7)的发射极相连，输出的驱动信号接至并联之一的主功率开关管IGBT的栅极；另一路分频后的脉冲驱动信号经过第二电阻(R39)分别接至第二NPN型三极管(VT10)和第二PNP型三极管(VT11)的基极，第二NPN型三极管(VT10)的集电极接至二极管(VD14)的阴极，第二PNP型三极管(VT11)的集电极接控制地，第二电容(C39)跨接在第二NPN型三极管(VT10)和第二PNP型三极管(VT11)的集电极间，第二NPN型三极管(VT10)的发射极与第二PNP型三极管(VT11)的发射极相连，输出的驱动信号接至另一个主功率开关管IGBT的栅极。
4.根据权利要求1或2所述的提高升压电路主功率开关器件可靠性的电路，其特征在于所述的驱动电路包括第一NPN型三极管(VT4)、第二NPN型三极管(VT10)，第一PNP型三极管(VT7)、第二PNP型三极管(VT11)，第一电容(C38)、第二电容(C40)，第一电阻(R38)、第二电阻(R39)和二极管(VD14)；一路分频后的脉冲驱动信号经过第一电阻(R38)分别接至第一NPN型三极管(VT4)和第一PNP型三极管(VT7)的基极，第一NPN型三极管(VT4)的集电极接至二极管(VD14)的阴极，二极管(VD14)的阳极接+15V电源，第一PNP型三极管(VT7)的集电极接控制地，第一电容(C38)跨接在第一NPN型三极管(VT4)和第一PNP型三极管(VT7)的集电极间，第一NPN型三极管(VT4)的发射极与第一PNP型三极管(VT7)的发射极相连，输出的驱动信号接至并联之一的主功率开关管MOSFET的基极；另一路分频后的脉冲驱动信号经过第二电阻(R39)分别接至第二NPN型三极管(VT10)和第二PNP型三极管(VT11)的基极，第二NPN型三极管(VT10)的集电极接至二极管(VD14)的阴极，第二PNP型三极管(VT11)的集电极接控制地，第二电容(C39)跨接在第二NPN型三极管(VT10)和第二PNP型三极管(VT11)的集电极间，第二NPN型三极管(VT10)的发射极与第二PNP型三极管(VT11)的发射极相连，输出的驱动信号接至另一个主功率开关管MOSFET的基极。
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