CN206412938U - 一种适合宽占空比传输的mos隔离驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种适合宽占空比传输的MOS隔离驱动电路，第一电容(1)串联在变压器(5)初级与PWM信号源(4)之间，第一电阻(2)设置在变压器(5)次级与输出正端之间，第二电容(6)串联在变压器(5)次级与第一电阻(2)之间，稳压管(10)阳极接三极管的集电极，稳压管(10)阴极接输出负端，第三电容(9)并联在稳压管(10)两端，三极管的发射极接输出正端，二极管(8)跨接三极管的集电极和基极，其中，二极管(8)阴极接三极管基极，第二电阻(3)跨接三极管的基极与第二电容(6)、第一电阻(2)串联组合的中点。本实用新型的适合宽占空比传输的MOS隔离驱动电路能够使开关变换器的电压变换范围更广泛，应用于更多的场合。

Description

一种适合宽占空比传输的MOS隔离驱动电路

技术领域

本实用新型属于电力电子应用领域的MOS驱动信号处理电路，尤其涉及PWM占空比较高并且需要隔离驱动的电力电子变换装置，具体涉及一种适合宽占空比传输的MOS隔离驱动电路。

背景技术

随着电力电子领域的飞速发展，开关变换器的应用越来越广泛，输入输出电压变化范围较宽的变换器，相应的PWM占空比变化范围也较宽。

通常情况下，PWM控制器产生的脉冲信号，电流较小，无法直接驱动MOS管，需要进行驱动增强。或者，PWM脉冲信号的信号地和MOS管的功率地不是同一点，需要进行驱动隔离。这些，都需要驱动信号的处理电路。

如图1所示，传统的驱动处理电路，在传输宽占空比的驱动信号时，高电平损失较为严重，进而导致MOS管不能充分饱和而增大开关损耗，甚至无法导通以致变换器不能工作。另外，对于一些驱动阀值要求较低的MOS管，关断期间串入的干扰，往往会触发MOS的误导通，从而引发变换器故障。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适合宽占空比传输的MOS隔离驱动电路，克服或减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：一种适合宽占空比传输的MOS隔离驱动电路，包括第一电容、第一电阻、第二电阻、PWM信号源、变压器、该第一电容串联在该变压器初级与该PWM信号源之间，该第一电阻设置在该变压器次级与输出正端之间，其特征在于，还包括第二电容、三极管、二极管、第三电容、稳压管，该第二电容串联在该变压器次级与该第一电阻之间；该稳压管阳极接该三极管的集电极，该稳压管阴极接输出负端；该第三电容并联在该稳压管两端；该三极管的发射极接输出正端，该二极管跨接该三极管的集电极和基极，其中，该二极管阴极接三极管基极；该第二电阻跨接该三极管的基极与所述第二电容、所述第一电阻串联组合的中点。

优选地是，所述第一电容为起隔直作用的电容。

优选地是，所述三极管为PNP晶体管，用于快速释放MOS栅源寄生电荷。

优选地是，所述稳压管的稳压范围在1-3V之间。

优选地是，所述第三电容为无极性。

本实用新型所提供的一种适合宽占空比传输的MOS隔离驱动电路的有益效果在于，综合了传统隔离驱动电路和倍压整流电路的优点，有更宽松的PWM信号传输范围，负半波的能量被电容无损吸收，驱动功率更低，有利于提高效率，提供MOS驱动负压，实现MOS管的可靠截止，提高抗干扰能力，能够应用于电力电子领域中大功率变换器的设计，尤其在输入或输出电压变化范围较大的变换器领域优势比较明显。

附图说明

图1为传统MOS隔离驱动电路的线路连接图；

图2为本实用新型适合宽占空比传输的MOS隔离驱动电路的线路连接图；

图3为本实用新型适合宽占空比传输的MOS隔离驱动电路的PWM信号源4的输出电压时序图；

图4为本实用新型适合宽占空比传输的MOS隔离驱动电路的变压器5原副边电压时序图；

图5为本实用新型适合宽占空比传输的MOS隔离驱动电路的第二电容6两端电压时序图；

图6为本实用新型适合宽占空比传输的MOS隔离驱动电路的PNP晶体管7发射极电流时序图；

图7为本实用新型适合宽占空比传输的MOS隔离驱动电路的输出正端电压时序图。

附图标记：

1-第一电容、2-第一电阻、3-第二电阻、4-PWM信号源、5-变压器、6-第二电容、7-PNP晶体管、8-二极管、9-第三电容、10-稳压管、11-第三电阻。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图对本实用新型的适合宽占空比传输的MOS隔离驱动电路做进一步详细说明。

如图2所示，一种适合宽占空比传输的MOS隔离驱动电路，包括第一电容1、第一电阻2、第二电阻3、PWM信号源4、变压器5、该第一电容1串联在该变压器5初级(即变压器5原边，也就是图2中的AB边)与该PWM信号源4之间，该第一电容1为起隔直作用的电容，以保证变压器5的伏秒积平衡。该第一电阻2设置在该变压器5次级(即变压器5副边，也就是图2中的CD边)与输出正端之间，还包括第二电容6、三极管、二极管8、第三电容9、稳压管10，其中，三极管选择PNP晶体管7，该PNP晶体管7用于释放MOS栅源寄生电荷。该第二电容6串联在该变压器5次级与该第一电阻2之间。该稳压管10阳极接该PNP晶体管7的集电极，该稳压管10阴极接输出负端，其中该稳压管10的稳压范围选择在1-3V之间。该第三电容9并联在该稳压管10两端，并且该第三电容9为无极性电容。该PNP晶体管7的发射极接输出正端，该二极管8跨接该PNP晶体管7的集电极和基极，其中，该二极管8阴极接PNP晶体管7基极，该第二电阻3跨接该PNP晶体管7的基极与第二电容6、第一电阻2串联组合的中点。

参阅图2，对本实用新型的MOS隔离驱动电路进行分析，工作原理如下：

Vsource为PWM信号源4，周期为T，占空比为D，高电平为V，低电平为0，变压器5初次级变比为1：1。

1、当Vsource为高电平时：

第一电容1为隔直电容，用来隔离Vsource中的直流分量。两端电压为直流量＝V*D，左正右负。

此时，变压器5原边电压为V*(1-D)，上正下负，正向励磁伏秒积＝V*(1-D)*T*D。

变压器5副边电压为V*(1-D)，上正下负。这个电压与第二电容6两端的电压串联后，通过第二电阻3，提供给MOS栅极。

第二电容6两端的电压为V*D-Vz(Vz为稳压管10嵌位电压)，此时，驱动电平为V*(1-D)+V*D-Vz＝V-Vz(忽略第二电阻3两端的压降)。

2、当Vsource为0电平时：

第一电容1电压为V*D，加到变压器5原边，上负下正，变压器5原边反向去磁。反向去磁伏秒积＝V*D*T*(1-D)，与前面的正向励磁伏秒积相等。

第三电阻11用来避免极端情况下的磁芯饱和损坏。

此时，变压器5次边电压为V*D，上负下正。

变压器5副边电流回路为：

稳压管10击穿，电流通过二极管8、第二电阻3对第二电容6充电，第二电容6两端的电压为V*D-Vz，左负右正。

与此同时，MOS栅源寄生电容上储存的电荷，通过PNP晶体管7快速释放到电容第三电容9中，放电回路阻抗较低，放电时间极短，可以获得较快的驱动下降沿，实现MOS的快速关断。

3、上述为本电路一个完整周期的工作过程，忽略第二电阻3、二极管8、PNP晶体管7压降，最终驱动电路各信号时序如图3至图7所示。

图3为PWM信号源4输出电压，电压幅值为V。

图4为变压器5原副边电压。

图5为第二电容6两端电压，近似为一恒定电平，幅值为V*D-VZ。

图6为PNP晶体管7发射极电流，由图可见由于PNP晶体管7和第三电容9提供的放电回路阻抗较低，后级MOS栅源寄生电容上储存的电荷放电较快。

图7为输出到MOS管栅极的驱动信号(即输出正端电压)，此电路设计驱动电路既能使MOS管可靠触发导通，在其截止时也能提供足够负的反向栅极电压。

以上基于图2至图7，电路的分析是为了更好地分析本实用新型所述MOS隔离驱动电路的工作原理，根据不同的驱动要求，还可以进行相应的参数调整。调节第一电阻2可以调节驱动上升沿，调节第三电容9或者更换不同的PNP晶体管7可以调节下降沿，更换稳压管10可以得到不同的箝位负压。

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，可轻易想到的变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种适合宽占空比传输的MOS隔离驱动电路，包括第一电容(1)、第一电阻(2)、第二电阻(3)、PWM信号源(4)、变压器(5)、该第一电容(1)串联在该变压器(5)初级与该PWM信号源(4)之间，该第一电阻(2)设置在该变压器(5)次级与输出正端之间，其特征在于，还包括第二电容(6)、三极管、二极管(8)、第三电容(9)、稳压管(10)，该第二电容(6)串联在该变压器(5)次级与该第一电阻(2)之间；该稳压管(10)阳极接该三极管的集电极，该稳压管(10)阴极接输出负端；该第三电容(9)并联在该稳压管(10)两端；该三极管的发射极接输出正端，该二极管(8)跨接该三极管的集电极和基极，其中，该二极管(8)阴极接三极管基极；该第二电阻(3)跨接该三极管的基极与所述第二电容(6)、所述第一电阻(2)串联组合的中点。

2.根据权利要求1所述的MOS隔离驱动电路，其特征在于，所述第一电容(1)为起隔直作用的电容。

3.根据权利要求1所述的MOS隔离驱动电路，其特征在于，所述三极管为PNP晶体管(7)，用于快速释放MOS栅源寄生电荷。

4.根据权利要求1所述的MOS隔离驱动电路，其特征在于，所述稳压管(10)的稳压范围在1-3V之间。

5.根据权利要求1所述的MOS隔离驱动电路，其特征在于，所述第三电容(9)为无极性。