CN201134792Y - 大功率mos管驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种大功率MOS管驱动电路，属于驱动电路技术领域，为解决现有技术中MOS管关断时可靠性差的问题而发明。本实用新型提供的大功率MOS管驱动电路，包括：第一MOS管、第二MOS管和控制所述两个MOS管开关的驱动信号产生电路，所述驱动信号产生电路的第一输出端通过第一负压产生电路与第一MOS管的栅极连接，所述驱动信号产生电路的第二输出端通过第二负压产生电路与第二MOS管的栅极连接。本实用新型通过在MOS管的栅极与驱动信号产生电路的输出端之间设置负压产生电路，实现了MOS管能够安全可靠地关断的功能，本实用新型提供的电路简单，成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及驱动电路技术领域，特别涉及一种大功率MOS管驱动电路。
背景技术
目前，在许多电器设备的电源电路中，例如在电视机电源电路中，有时会用到MOS(Metal Oxide Semiconductor，半导体金属氧化物)管驱动电路。通过在MOS管的栅极施加占空比可调的驱动信号，进而控制MOS管的导通和关断时间，以实现对电源电路输出电压的有效控制。由于MOS管是电压控制器件，输入阻抗很高，容易受到外界的干扰信号而误导通，对MOS管造成损坏，进而对电视机电源电路产生影响。
为了避免MOS管的误导通，通常，在MOS管未导通之前，在其栅极和源极之间加上一个-5V的电压，以保证MOS管能够可靠地关断。
在现有技术中，为了产生MOS管关断需要的负压，一种方法是：在MOS管关断后，用另外一路负电源为其供电，保持负压，但是，由于增加了一路负电源，因此，电路复杂，成本高；另一种方法是：采用驱动变压器反向的负压自然加到MOS管上，这样的电路简单，但是，MOS管在死区时间却没有负压，而死区时间是MOS管最易受到干扰的，因此这种电路可靠性差。
实用新型内容
本实用新型提供一种大功率MOS管驱动电路，能够使MOS管安全可靠地关断。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：
一种大功率MOS管驱动电路，包括第一MOS管、第二MOS管和控制所述两个MOS管开关的驱动信号产生电路，所述驱动信号产生电路的第一输出端通过第一负压产生电路与第一MOS管的栅极连接，所述驱动信号产生电路的第二输出端通过第二负压产生电路与第二MOS管的栅极连接。
其中，所述控制所述两个MOS管开关的驱动信号产生电路为一脉冲变压器。
其中，所述第一负压产生电路的输出端与第一MOS管的栅极之间连接有一驱动电阻，所述第二负压产生电路的输出端与第二MOS管的栅极之间连接有一驱动电阻。
所述两个负压产生电路分别由两个支路组成，第一支路为一稳压二极管与电容的并联，第二支路为一电阻与开关二极管的串联，所述第一支路的输入端与所述驱动信号产生电路的输出端连接，所述第一支路的输出端与第二支路的输入端连接，所述第二支路的输出端与所述MOS管的源极连接。
其中，在所述两个MOS管的栅极和源极之间分别连接有一泄放电阻；
所述第一MOS管的漏极连接输入电源。
其中，在所述第一MOS管的源极、第二MOS管的漏极连接有一谐振回路；
所述谐振回路由一电感、电容和一变压器的原边串联而成。
其中，在所述变压器的副边与输出电压之间，连接有一由两个开关二极管并联组成的支路，所述变压器的副边接地；
在所述输出电压与地之间并联有一电解电容。
与现有技术相比，本实用新型大功率MOS管驱动电路通过在MOS管的栅极与驱动信号输出端之间设置负压产生电路，在不另外增加电源的基础上，保证了只要MOS管一关断，负压立刻加到MOS管的栅极，确保了MOS管在死区时间能够安全可靠地关断，由于在许多电器设备的电源电路中都用到MOS管驱动电路，因此，采用本实用新型提供的MOS管驱动电路，能够增强电器设备的安全可靠性。另外，本实用新型提供的电路简单，电路中的元器件成本很低，相对于现有技术中利用复杂的电路实现MOS管的关断，本实用新型降低了电器设备的成本。
附图说明
图1为本实用新型大功率MOS管驱动电路的原理框图；
图2为图1的具体电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型大功率MOS管驱动电路作进一步地详细说明。
在本实用新型中，为了使MOS管在死区时间能够安全可靠地关断，在MOS管的栅极与驱动信号输出端之间设置如图1所示的负压产生电路，用以实现在MOS管关断的同时，负压立刻加到栅极，保证了MOS管安全可靠地关断。
图1中，首先，在脉冲变压器的原边加上一驱动信号，由此驱动信号感应到所述脉冲变压器副边的电压，作为控制所述半桥电路中的两个MOS管开关的驱动信号输出。为了保证所述两个MOS管能够安全可靠地关断，所述驱动信号产生电路的第一输出端通过第一负压产生电路和一驱动电阻与第一MOS管的栅极连接，所述驱动信号产生电路的第二输出端通过第二负压产生电路和一驱动电阻与第二MOS管的栅极连接。为了及时泄放所述两个MOS管栅极电容储存的电荷，在所述驱动电阻和两个MOS管之间分别连接有一泄放电阻。为了避免MOS管在导通时间大到一定程度之后而造成电源短路，保证大功率MOS管驱动电路能够稳定地工作，所述两个MOS管都与一谐振回路连接。
图2为本实用新型大功率MOS管驱动电路的具体电路图。如图2所示，所述大功率MOS管驱动电路包括：一半桥电路和控制所述两个MOS管开关的驱动电路，所述半桥电路由第一MOS管Q11和第二MOS管Q21组成。所述控制所述两个MOS管开关的驱动信号产生电路为一脉冲变压器T1。所述驱动信号产生电路的第一输出端通过第一负压产生电路与第一MOS Q11管的栅极连接，所述驱动信号产生电路的第二输出端通过第二负压产生电路与第二MOS管Q21的栅极连接。输出的控制信号是占空比可调的方波信号，用以控制所述MOS管的通断时间，以实现对电源电路中开关变压器输出电压的有效调节。
在所述第一负压产生电路的输出端与第一MOS管Q11的栅极之间连接有一驱动电阻R12；在所述第二负压产生电路的输出端与第二MOS管Q21的栅极之间连接有一驱动电阻R22。其中，第一负压产生电路，由两个支路组成，第一支路为一稳压二极管ZD11与电容C11的并联，第二支路为一电阻R11与开关二极管D11的串联，所述第一支路的输入端与所述驱动信号产生电路的输出端连接，所述第一支路的输出端与第二支路的输入端连接，所述第二支路的输出端与第一MOS管Q11的源极连接。第二负压产生电路，由两个支路组成，第一支路为一稳压二极管ZD21与电容C21的并联，第二支路为一电阻R21与开关二极管D21的串联，所述第一支路的输入端与所述驱动信号产生电路的输出端连接，所述第一支路的输出端与第二支路的输入端连接，所述第二支路的输出端与第二MOS管Q21的源极连接。
为了及时泄放所述MOS管栅极电容储存的电荷，在所述第一MOS管Q11的栅极和源极之间连接有一栅极泄放电阻R13；在所述第二MOS管Q21的栅极和源极之间连接有一栅极泄放电阻R23。
所述MOS管一般采用N沟道MOS管实现。所述第一MOS管Q11的漏极连接输入电源VDD，所述输入电源VDD为直流电源，根据拓扑结构不同，可以是外部电网电压通过整流滤波电路处理后的高压直流电源，也可以是开关变压器的电源电压。
为了避免MOS管在导通时间大到一定程度之后而造成电源短路，保证大功率MOS管驱动电路能够稳定地工作，在所述第一MOS管Q11的源极、第二MOS管Q21的漏极连接有一谐振回路，所述谐振回路由一电感L、电容C1和一变压器T2的原边串联而成。在所述变压器的副边与输出电压Vo之间连接有一由两个开关二极管D1、D2并联组成的支路，所述变压器的副边接地。为了滤除电路中的高频及脉冲干扰，在所述输出电压Vo与地之间并联有一电解电容C2。
下面对本实用新型大功率MOS管驱动电路的工作过程进行介绍，由于在所述大功率MOS管驱动电路中，所述半桥电路的上下两路电路完全相同，这里只介绍第一MOS管Q11的工作过程：
在脉冲变压器T1上加上一PWM驱动信号，所述驱动信号为上正下负，此时，感应到副边电感L11的信号也是上正下负，此电压通过电阻R11和开关二极管D11给电容C11充电。由于稳压二极管ZD11的存在，电容C11上的电压在充电到其稳压值5V后就不再上升。因此，加到第一MOS管Q11栅极的电压是：VL11(12V)-VZD11(5.1V)＝7V，保证了第一MOS管Q11的可靠开通。当第一MOS管Q11截止，第二MOS管Q21尚未开通时(即死区时间)，电容C11上的电压通过副边电感L11加到第一MOS管Q11的源极和栅极之间，即给第一MOS管Q11加了一个-5V的电压，保证了第一MOS管Q11在死区时间不会被干扰而导通。当第二MOS管Q21导通时，副边电感L11上感应的反向电压为-12V，因此，加到第一MOS管Q11栅极的电压是：VL11(-12V)+VZD11(-5V)＝-17V，保证了第一MOS管Q11的安全。
第二MOS管Q21的工作过程和第一MOS管Q11的工作过程相同，在此不再赘述。
本实用新型提供的电路适用于各类需要大功率MOS管或IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor，绝缘栅极型功率管)的电器中。
本实用新型通过采用上述简单的电路结构，在不另外增加电源，也不使用专用驱动芯片的前提下，实现了MOS管安全可靠地关断，电路结构简单，成本较低，将本实用新型大功率MOS管驱动电路应用于电器中，可以增加电器的安全性和可靠性，降低电器的整体成本，有利于电器生产商对其产品的推广应用。
当然，以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
Claims (10)
1、一种大功率MOS管驱动电路，包括第一MOS管、第二MOS管和控制所述两个MOS管开关的驱动信号产生电路，其特征在于：所述驱动信号产生电路的第一输出端通过第一负压产生电路与第一MOS管的栅极连接，所述驱动信号产生电路的第二输出端通过第二负压产生电路与第二MOS管的栅极连接。
2、根据权利要求1所述的大功率MOS管驱动电路，其特征在于：所述控制所述两个MOS管开关的驱动信号产生电路为一脉冲变压器。
3、根据权利要求1所述的大功率MOS管驱动电路，其特征在于：所述第一负压产生电路的输出端与第一MOS管的栅极之间连接有一驱动电阻，所述第二负压产生电路的输出端与第二MOS管的栅极之间连接有一驱动电阻。
4、根据权利要求1或3所述的大功率MOS管驱动电路，其特征在于：所述两个负压产生电路分别由两个支路组成，第一支路为一稳压二极管与电容的并联，第二支路为一电阻与开关二极管的串联，所述第一支路的输入端与所述驱动信号产生电路的输出端连接，所述第一支路的输出端与第二支路的输入端连接，所述第二支路的输出端与所述MOS管的源极连接。
5、根据权利要求3所述的大功率MOS管驱动电路，其特征在于：在所述两个MOS管的栅极和源极之间分别连接有一泄放电阻。
6、根据权利要求5所述的大功率MOS管驱动电路，其特征在于：所述第一MOS管的漏极连接输入电源。
7、根据权利要求6所述的大功率MOS管驱动电路，其特征在于：在所述第一MOS管的源极、第二MOS管的漏极连接有一谐振回路。
8、根据权利要求7所述的大功率MOS管驱动电路，其特征在于：所述谐振回路由一电感、电容和一变压器的原边串联而成。
9、根据权利要求8所述的大功率MOS管驱动电路，其特征在于：在所述变压器的副边与输出电压之间，连接有一由两个开关二极管并联组成的支路，所述变压器的副边接地。
10、根据权利要求9所述的大功率MOS管驱动电路，其特征在于：在所述输出电压与地之间并联有一电解电容。
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