CN203278782U - 一种高频低功率mosfet的驱动及保护电路 - Google Patents

一种高频低功率mosfet的驱动及保护电路 Download PDF

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郝申达
王彦琳
薛涛
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薛涛
王宇
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Abstract

本实用新型公开了一种高频低功率MOSFET的驱动及保护电路,特别涉及一种利用电荷泵原理来实现负压驱动和定时关断的MOSFET驱动及保护电路。该电路包括放电电路、充电电路、变压器T和MOSFET管Q,所述的放电电路由放电电阻Rd组成;所述的充电电路由隔直电容C、稳压二极管D和限流电阻Rs组成;所述的变压器T的原边非同名端连接MOSFET的漏极D;所述的MOSFET的源极S接地。微处理器PWM信号的输出点经限流电阻Rs和隔直电容C与MOSFET的栅极G相连。该电路结构简单、成本低廉,可以实现MOSFET的负压驱动以及定时关断,提高了驱动电路的抗干扰性,同时防止微处理器在出现故障时,变压器初级绕组长时间开通,有效避免了初级绕组电流过大引起器件损害。

Description

一种高频低功率MOSFET的驱动及保护电路
技术领域
[0001] 本实用新型公开了一种高频低功率MOSFET的驱动及保护电路,特别涉及一种利用电荷泵原理来实现负压驱动和定时关断的MOSFET驱动及保护电路。
背景技术
[0002] 功率MOSFET属于电压控制型器件,当其栅极和源极之间施加的电压超过其阀值电压时,MOSFET就会导通。由于MOSFET存在结电容,关断时其漏极和源极两端电压的突然上升将会通过结电容在栅源两端产生干扰电压。传统常用的互补驱动电路的关断回路阻抗小,关断速度较快,但它不能提供负压,故其抗干扰性较差。同时,传统的高频低功率MOSFET驱动电路,缺少变压器保护电路,当微处理器出现故障,输出的PWM持续为高电平时,脉冲变压器初级绕组将长时间开通,导致变压器初级绕组电流过大,造成电路元件损害等严重问题。
发明内容
[0003] 针对上述现有技术存在的缺陷和不足,本实用新型的目的在于,提供一种高频低功率MOSFET的驱动及保护电路,本实用新型不仅可以满足脉冲变压器高频工作的需求,同时还可以实现电路的负压驱动及定时关断,防止因故障引起的初级绕组电流过大的情况,提高电路的抗干扰性。
[0004] 为了实现上述任务,本实用新型采用如下的技术解决方案:
[0005] 一种高频低功率MOSFET的驱动及保护电路,该电路包括放电电路、充电电路、变压器T和MOSFET管Q,所述的充电电路包括限流电阻Rs、稳压二极管D和隔直电容C,限流电阻Rs接在隔直电容C的正极与微处理器PWM输出点的两端,隔直电容C的正极与限流电阻Rs相连,隔直电容C的负极与MOSFET管Q的栅极G相连,稳压二极管D的负极与隔直电容C的负极相连,稳压二极管D的正极与MOSFET管Q的源极S相连;所述的放电电路包括放电电阻Rd,放电电阻Rd接在隔直电容C的负极和MOSFET管Q源极S的两端;所述变压器T的原边非同名端接MOSFET管Q的漏极;所述MOSFET管Q的源极S接地。
[0006] 本实用新型的有益效果是:微处理器输出的PWM由OV变为5V时,隔直电容两端电压不能发生突变,此时隔直电容的负极变为+5V,即MOSFET栅极与源极之间的电压Vgs变为5V,5V高于MOSFET的导通阀值,此时初级绕组的MOSFET导通。当微处理器出现故障,即PWM持续为5V时,电源通过限流电阻Rs与放电电阻Rd对隔直电容C进行充电,隔直电容正极电压被箝位为5V,负极电压由5V不断下降,即Vgs持续降低直到小于导通阀值电压时,MOSFET关断。充电过程为RC电路的阶跃响应,通过选取合适的隔直电容和电阻,可以实现初级绕组可控的定时关断时间。微处理器输出的PWM由5V变为OV时,隔直电容两端电压不发生突变,此时隔直电容的负极瞬时减少5V,使得Vgs变为负值,实现了 MOSFET的负压驱动关断,提高了驱动电路的抗干扰性,以及关断速度,适用于高频场合。
[0007] 电路结构简单、成本低廉,可以实现MOSFET的负压驱动以及定时关断,提高了驱动电路的抗干扰性,同时防止微处理器在出现故障时,变压器初级绕组长时间开通,有效避免了初级绕组电流过大引起器件损害。
附图说明
[0008] 以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的解释说明。
[0009] 图1是电路原理图;
[0010] 图2是电路中主要工作波形。
[0011] 图1中,T为小功率脉冲变压器,Q为MOSFET管,C为隔直电容、D为稳压二极管,Rs为限流电阻,Rd为放电电阻。
[0012] 图2中,D为占空比,T为开关周期,DT为导通时间,(1-D) T为关断时间,Vg为输入PWM脉冲波形,Vgs为功率MOSFET的栅极和源极之间的电压。
具体实施方式
[0013] 如图1中,由放电电阻Rd和隔直电容C组成放电电路,在PWM信号由低电压变为高电压后,对隔直电容C的负极进行放电,阻止初级绕组持续导通,避免初级绕组电流过大,经过合理的匹配电阻Rd、Rs和隔直电容C的数值可以实现MOSFET的自动定时关断。由隔直电容C、稳压二极管D和限流电阻Rs组成充电电路,在PWM信号由高电压变为低电压后,对隔直电容的负极进行充电,在实际应用过程中限流电阻Rs —般选择100 Ω,缩短隔直电容负极的充电时间,保证MOSFET栅极与原极之间的电压Vgs由负值恢复到OV的时间符合高频工作的要求。小功率脉冲变压器T的原边非同名端连接MOSFET的漏极,MOSFET的源极接地,微处理器PWM信号的输出点经过限流电阻Rs和隔直电容C与MOSFET的栅极相连。
[0014] 图2为驱动电路中的几个主要波形,设PWM信号的占空比为D,开关周期为T。在DT导通时间内,PWM信号由持续为5V,MOSFET栅极与源极之间的电压Vgs不断下降,初级绕组的MOSFET开通。在(1-D)T关断时间内,PWM信号由5V变为OV时,隔直电容的负极通过限流电阻Rs和稳压二极管D进行短暂的充电,隔直电容负极的电压由负值迅速恢复至0V,在此过程中,MOSFET栅极与源极之间的电压Vgs小于MOSFET导通阀值电压,初级绕组的MOSFET关断,实现了 MOSFET的负压驱动。
[0015] MOSFET的导通过程为RC电路的阶跃响应,通过合理的选择隔直电容和放电电阻的数值可以准确控制变压器初级绕组的定时导通时间,避免初级绕组电流过大引起器件损害。微处理器出现故障,输出的PWM信号持续为高电平时,MOSFET栅极与源极之间的电压Vgs自动降低,即MOSFET可以实现定时自动关断。

Claims (1)

1.一种高频低功率MOSFET的驱动及保护电路,其特征在于,包括放电电路、充电电路、变压器T和MOSFET管Q,所述的充电电路包括限流电阻Rs、稳压二极管D和隔直电容C,限流电阻Rs接在隔直电容C的正极与微处理器PWM输出点的两端,隔直电容C的正极与限流电阻Rs相连,隔直电容C的负极与MOSFET管Q的栅极G相连,稳压二极管D的负极与隔直电容C的负极相连,稳压二极管D的正极与MOSFET管Q的源极S相连;所述的放电电路包括放电电阻Rd,放电电阻Rd接在隔直电容C的负极和MOSFET管Q源极S的两端;所述变压器T的原边非同名端接MOSFET管Q的漏极;所述MOSFET管Q的源极S接地。
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