CN205105184U - 全固态纳秒脉冲发生器mosfet驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种全固态纳秒脉冲发生器MOSFET驱动电路，用于产生驱动信号，包括光纤驱动单元、与光纤驱动单元连接的发纤发射单元、接收光纤发射单元光信号的光接收单元、接收光接收单元输出信号的驱动信号产生单元以及控制整个驱动电路通断的开关单元。其中驱动芯片为IXDN？609。本实用新型开通过程以低电阻对栅极电容充电，关断过程则为栅极电荷提供低电阻放电回路，以提高MOSFET的开关速度；驱动电路的栅极电压为+12V～+18V，确保被驱动的MOSFET开关的栅极不被击穿，同时确保被驱动的MOSFET开关可靠关断；4、驱动电路具有良好的频率特性，MOSFET开关工作在最好电压和频率下，其自身损耗较小；MOSFET开关用于高压回路中，驱动电路与整个控制电路在电位上严格隔离，确保控制电路安全工作。
Description
技术领域
本实用新型属于电力设备检测技术领域，具体涉及一种检测装备-基于FPGA控制的全固态纳秒脉冲发生器中MOSFET开关驱动电路。
背景技术
电力系统中的线圈类设备(变压器、电抗器等)的运行电压等级随着电网电压等级提高，对电力系统的稳定运行起着关键的作用。这类设备在长期运行过程中，易受到短时过电流的冲击，这会引起绕组的形变，增大设备停运和电网停电的风险。为了实时检测绕组状态而兴起的在线检测方法之一——脉冲频率响应法，可以实现带电检测，通过绕组的频响曲线的横向和纵向的对比，从而实现实时监测绕组变形情况。脉冲频率响应法的关键环节是脉冲信号发生器，为了使脉冲前后冲沿陡峭，对于开关的驱动电路提出了较高要求。
实用新型内容
鉴于此，本实用新型的目的是提供一种全固态纳秒脉冲发生器MOSFET驱动电路。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，一种全固态纳秒脉冲发生器MOSFET驱动电路，用于产生驱动信号，包括光纤驱动单元、与光纤驱动单元连接的发纤发射单元、接收光纤发射单元光信号的光接收单元、接收光接收单元输出信号的驱动信号产生单元以及控制整个驱动电路通断的开关单元。
所述光纤驱动单元包括光纤驱动芯片、第一电容C1、第二电容C2和第一电阻R1，所述光纤驱动芯片的正输入端接外部TTL输入信号，所述光纤驱动芯片的电源端与电源连接且分别与对地的第一电容、第二电容连接，所述光纤驱动芯片的负输入端经第一电阻与电源连接。
所述光纤发射单元包括光纤发射器；所述光接收单元包括光接收器。
所述驱动信号产生单元包括驱动芯片，所述驱动芯片的输出端经电阻Rg与开关单元连接。
所述开关单元包括二极管D、三极管Q、瞬态电压抑制二极管TVS和第三电阻R3，所述三极管的基极与电阻Rg连接，二极管并联于三极管的发射极与基极之间且二极管的阳极与基极连接，二极管的阴极与发射极连接，所述瞬态电压抑制二极管并联于三极管的发射极与基极间，所述第三电阻与瞬态电压抑制二极管并联。
由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下的优点：
1、触发脉冲的上升时间和下降时间足够短，即脉冲前后沿陡峭；
2、开通过程以低电阻对栅极电容充电，关断过程则为栅极电荷提供低电阻放电回路，以提高MOSFET的开关速度；
3、驱动电路的栅极电压为+12V～+18V，确保被驱动的MOSFET开关的栅极不被击穿，同时确保被驱动的MOSFET开关可靠关断；
4、驱动电路具有良好的频率特性，MOSFET开关工作在最好电压和频率下，其自身损耗较小；
5、MOSFET开关用于高压回路中，驱动电路与整个控制电路在电位上严格隔离，确保控制电路安全工作。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：
图1为本实用新型的原理框图；
图2为IXDN609专用驱动芯片的内部结构图；
图3为光纤接收与发射电路；
图4为光纤隔离驱动电路。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。
一种全固态纳秒脉冲发生器MOSFET驱动电路，用于产生驱动信号，包括光纤驱动单元、与光纤驱动单元连接的发纤发射单元、接收光纤发射单元光信号的光接收单元、接收光接收单元输出信号的驱动信号产生单元以及控制整个驱动电路通断的开关单元。
本实用新型选用IXYS公司生产的IXDN609专用驱动芯片，该驱动芯片的峰值驱动电流可达9A，前沿小于22ns，传输延迟时间为40ns，输出阻抗仅为0.4Ω。IXDN609内部采用的是推挽输出方式。基本工作原理如下：当输入的TTL触发信号为高电平时，P型高速场效应管(M1)导通，N型高速场效应管(M2)截止，IXDN609输出高电平，VCC通过M1对MOSFET栅极充电，使MOSFET导通；当输入的触发信号变为低电平时，M1截止，M2导通，IXDN609输出低电平，MOSFET栅极电容通过M2放电，使MOSFET截止。
对于纳秒级高压快脉冲放电，需要考虑驱动控制回路和固态Marx电路之间的电气绝缘问题。同时，固态Marx电路由多个MOSFET开关组成，因此触发脉冲信号通过光纤隔离电路后需要保证触发脉冲信号的同步性。光纤具有隔离电压高、抗干扰能力强、响应速度快和光信号传输同步性好的特点，能够实现完全电气隔离和同步触发的要求。由于触发脉冲前沿可达十几ns，因此选用的光纤发生与接收电路需要有足够的带宽才能使传输的触发脉冲不失真。根据实际需要，本实用新型选用AVAGO公司生产的光纤发射器件与接收器件，具体型号分别为：HFBR1414TZ和HFBR2412TZ。光纤选用常规的62.5/125μm直径玻璃光纤。光纤发射与接收电路如图3所示。
所述光纤驱动单元包括光纤驱动芯片、第一电容C1、第二电容C2和第一电阻R1，所述光纤驱动芯片的正输入端接外部TTL输入信号，所述光纤驱动芯片的电源端与电源连接且分别与对地的第一电容、第二电容连接，所述光纤驱动芯片的负输入端经第一电阻与电源连接。
所述光纤发射单元包括光纤发射器；所述光接收单元包括光接收器。
所述驱动信号产生单元包括驱动芯片，所述驱动芯片的输出端经电阻Rg与开关单元连接。所述开关单元包括二极管D、三极管Q、瞬态电压抑制二极管TVS和第三电阻R3，所述三极管的基极与电阻Rg连接，二极管并联于三极管的发射极与基极之间且二极管的阳极与基极连接，二极管的阴极与发射极连接，所述瞬态电压抑制二极管并联于三极管的发射极与基极间，所述第三电阻与瞬态电压抑制二极管并联。
如图4，驱动芯片与MOSFET栅极驱动之间串接了一个驱动电阻Rg。Rg的作用一方面是对引线电感和MOSFET结电容引起的振荡起阻尼作用，另一方面主要是调节驱动器的驱动能力，调节开关速度。考虑到纳秒级脉冲驱动信号的高频特性，在电路设计时，需要合理布局，尽量减小元件之间的引线和闭合回路所围的面积，以减小分布杂散参数带来的影响。在驱动电阻Rg与栅极极间外接PNP三极管(S8550)，驱动信号为高电平时，三极管不能导通。驱动信号为低电平且未产生震荡时，PNP三极管基极和集电极的电位都近似为零，三极管不能导通；当MOSFET栅源极震荡时，PNP三极管集电极电位由于变成正的，三极管饱和导通。此时，震荡电压经过反并联关断二极管D(1N4148)和PNP三极管迅速进行泄放，避免了MOSFET开关误导通的发生。同时在栅源极并联瞬态电压抑制二极管TVS和100k电阻R1作为冲击保护单元，以进一步限制栅源极过电压。瞬态电压抑制二极管在瞬间高功率的冲击下，能以极高的速度改变本身的阻抗，从而吸收一个极大的电流，将瞬态电压抑制二极管两端的电压钳制在一个预定的数值上，从而有效地防止因栅源极瞬态电压过大导致MOSFET开关烧毁或损坏。选用的TVS型号为P6KE16CA，钳制的响应时间仅为1ps，完全满足要求。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (7)
1.一种全固态纳秒脉冲发生器MOSFET驱动电路，用于产生驱动信号，其特征在于：包括光纤驱动单元、与光纤驱动单元连接的发纤发射单元、接收光纤发射单元光信号的光接收单元、接收光接收单元输出信号的驱动信号产生单元以及控制整个驱动电路通断的开关单元。
2.根据权利要求1所述的全固态纳秒脉冲发生器MOSFET驱动电路，其特征在于：所述光纤驱动单元包括光纤驱动芯片、第一电容(C1)、第二电容(C2)和第一电阻(R1)，所述光纤驱动芯片的正输入端接外部TTL输入信号，所述光纤驱动芯片的电源端与电源连接且分别与对地的第一电容、第二电容连接，所述光纤驱动芯片的负输入端经第一电阻与电源连接。
3.根据权利要求2所述的全固态纳秒脉冲发生器MOSFET驱动电路，其特征在于：所述光纤发射单元包括光纤发射器。
4.根据权利要求3所述的全固态纳秒脉冲发生器MOSFET驱动电路，其特征在于：所述光接收单元包括光接收器。
5.根据权利要求4所述的全固态纳秒脉冲发生器MOSFET驱动电路，其特征在于：所述驱动信号产生单元包括驱动芯片，所述驱动芯片的输出端经电阻Rg与开关单元连接。
6.根据权利要求5所述的全固态纳秒脉冲发生器MOSFET驱动电路，其特征在于：所述开关单元包括二极管(D)、三极管(Q)、瞬态电压抑制二极管(TVS)和第三电阻(R3)，所述三极管的基极与电阻Rg连接，二极管并联于三极管的发射极与基极之间且二极管的阳极与基极连接，二极管的阴极与发射极连接，所述瞬态电压抑制二极管并联于三极管的发射极与基极间，所述第三电阻与瞬态电压抑制二极管并联。
7.根据权利要求5所述的全固态纳秒脉冲发生器MOSFET驱动电路，其特征在于：所述驱动芯片为IXDN609。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107818218A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-03-20 | 天津大学 | 一种用于电磁故障注入的纳秒级电磁脉冲发生器 |
| CN108880521A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-11-23 | 许继电源有限公司 | 一种mosfet开关驱动电路 |
| CN110611452A (zh) * | 2019-10-23 | 2019-12-24 | 重庆大学 | 一种参数可调的快上升前沿脉冲发生器及工作方法 |
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| CN114520652A (zh) * | 2022-02-24 | 2022-05-20 | 河北工业大学 | 一种用于复合开关的igbt扩容驱动信号自动纠偏方法 |
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107818218A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-03-20 | 天津大学 | 一种用于电磁故障注入的纳秒级电磁脉冲发生器 |
| CN107818218B (zh) * | 2017-10-31 | 2023-11-21 | 天津大学 | 一种用于电磁故障注入的纳秒级电磁脉冲发生器 |
| CN108880521A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-11-23 | 许继电源有限公司 | 一种mosfet开关驱动电路 |
| CN108880521B (zh) * | 2018-05-03 | 2022-03-15 | 许继电源有限公司 | 一种mosfet开关驱动电路 |
| CN110611452A (zh) * | 2019-10-23 | 2019-12-24 | 重庆大学 | 一种参数可调的快上升前沿脉冲发生器及工作方法 |
| CN111082784A (zh) * | 2020-01-03 | 2020-04-28 | 重庆大学 | 一种基于双路Marx相切的全固态纳秒脉冲发生器 |
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