CN208158557U - 一种具有抗干扰作用的高频高速场效应管驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种具有抗干扰作用的高频高速场效应管驱动电路，由电阻、电容、二极管、三极管和变压器等全分立器件组成，电路中所有连线均采用双线并绕的方法，包括隔离变压器亦采用双线并绕的方式绕制，使导线的分布电感、高频趋肤效应及各种分布参数减到最小，变压器的磁芯采用高频磁环，从而大幅提升信号传输的速率；变压器进行信号隔离，电源处对地并联电容滤波，同时利用贝克抗饱和箝位电路使功率主开关三极管V2的开通压降永远被箝位在1.4V，利用电容过滤功率主开关三极管V2的传输路径的杂波，从而达到提升场效应管开关速度的目的。本实用新型驱动场效应管开通和关断的时间均是40ns以内，开关速度比普通驱动电路提升了约两个数量级。

Description

一种具有抗干扰作用的高频高速场效应管驱动电路

技术领域

本实用新型涉及一种具有抗干扰作用的高频高速场效应管驱动电路，尤其是开通关断时间均在纳秒量级且具有抗干扰作用的高频高速场效应管驱动电路。

背景技术

在现有技术中，超高频的环境下，驱动电路中的起隔离作用的变压器，由于电路存在分布电感、高频趋肤效应及各种分布参数的共同影响，变压器的输出和原始输入的脉冲之间会存在很大的信号延迟和信号畸变，且电源的干扰信号会影响驱动信号的传输速率，因此在超高频的环境下，传统的变压器不能达到驱动和隔离的要求；场效应管的驱动电路在使用三极管进行驱动信号放大时常常会因为三极管的饱和问题无法让场效应管做到快速开通和关断，尤其是当驱动信号是兆赫级的高频信号时，三极管的放大倍数严重降低且极易进入饱和状态，所以场效应管无法做到快速开通和关断。因此，探索高频高速的场效应管驱动电路成为了新开发产品中的一个必须解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的就是针对上述问题提出一种具有抗干扰作用的高频高速场效应管驱动电路，以大幅度提高场效应管的开关速度。

本实用新型的目的通过如下手段实现：

一种具有抗干扰作用的高频高速场效应管驱动电路，由电阻、电容、二极管、三极管和变压器组成，其特征在于三极管V1基极与驱动信号相连，集电极接电源VCC1、电阻R4上端、变压器T原边上端、电容C1上端和电容C2正极性端，发射极接电阻R1上端、电阻R2左端和电容C8左端；电容C1下端、电容C2负极性端相连后接地；电阻R4下端接二极管VD4阴极；电阻R2右端、二极管VD1阳极和二极管VD3阳极相连；二极管VD1阴极接二极管VD2阳极；二极管VD2阴极、三极管V2基极和电容C8右端相连；二极管VD3阴极、三极管V2集电极、变压器T原边下端和二极管VD4阳极相连；三极管V2发射极接电阻R3上端；电阻R3下端、电阻R1下端相连后接地；变压器T副边上端接三极管V3基极；三极管V3发射极接电阻R5上端和三极管V4基极；三极管V3集电极接三极管V4集电极、电容C3上端、电容C4正极性端和电阻R9左端；电容C3下端与电容C4负极性端相连后接地；电阻R9右端、三极管V5集电极、电源VCC2、电容C5上端、电容C6正极性端和电容C7上端相连；电容C5下端、电容C6负极性端和电容C7下端相连后接地；三极管V4发射极接电阻R6上端、三极管V5基极和三极管V6基极；三极管V5发射极接三极管V6发射极、三极管V7集电极、三极管V8集电极和场效应管栅极g；三极管V6集电极接电阻R7上端和三极管V7基极；三极管V7发射极接电阻R8上端和三极管V8基极；变压器T副边下端、电阻R5下端、电阻R6下端、电阻R7下端、电阻R8下端、三极管V8发射极和场效应管源极s相连后接地。

所述电容C1-C8为滤波电容，电容C2、C4和C6为电解电容，其余电容为无极电容。

所述二极管VD1-VD3为肖特基二极管，其连接构成贝克抗饱和箝位电路。

所述电路中的全部连线，及变压器均采用线径0.03-0.08毫米的高强度漆包线双线并绕而成。

所述变压器为隔离变压器，其磁芯为高频磁环。

本实用新型的上述方案可以简要地概括为：用全分立器件组成具有抗干扰作用的高频高速场效应管驱动电路，所有连线均采用双线并绕的方法，包括隔离变压器亦采用双线并绕的方法绕制，且变压器的磁芯采用高频磁环，使导线的分布电感、高频趋肤效应及各种分布参数减到最小，从而大幅提升了其信号传输的速率。变压器进行信号隔离，电源处对地并联电容滤波，同时利用贝克抗饱和箝位电路使功率主开关三极管V2的开通压降永远被箝位在1.4V，利用电容过滤功率主开关三极管V2的传输路径的杂波，从而达到极大地提升场效应管开关速度的目的。

本实用新型的这种具有抗干扰作用的高频高速场效应管驱动电路，换言之是由隔离变压器、滤波电容、功率主开关三极管及其贝克抗饱和箝位电路、三极管构成，三个肖特基二极管VD1、VD2、VD3构成贝克抗饱和箝位电路，当功率主开关三极管V2导通后，发射结结电压为0.7V，与基极串接的两个肖特基二极管的管压降也是0.7V，二极管VD1的阳极电位为2.1V，则功率三极管V2导通后的集电极电位（管压降）为1.4V，当功率主开关三极管集电极电位（管压降）升高，流入基极的电流增大，集电极电流增大，三极管集电极电位（管压降）降低，维持1.4V；只要功率主开关三极管V2导通，贝克抗饱和电路的箝位下功率主开关三极管V2的管压降不可能低于1.4V；功率主开关三极管V2一直工作在放大状态，此外，具有抗干扰作用的高频高速场效应管驱动电路全部连接线包括隔离变压器均采用线径0.03 - 0.08毫米的高强度漆包线绕制，并且使用的是双线并绕的方式，这就使导线的分布电感、高频趋肤效应及各种分布参数减到最小。在直流电源处对地并接滤波电容，使电源的干扰信号被滤波电容过滤，利用电容过滤功率主开关三极管V2的传输路径的杂波，提高驱动信号的传输速率，场效应管的开关时间将会大幅度缩短。

采用双线并绕的方法，可以使导线的分布电感、导线的高频趋肤效应及各种分布参数减到最小，电源处的滤波电容过滤杂波干扰信号，电容过滤功率主开关三极管V2的传输路径的杂波，从而大幅提升了驱动信号传输的速率；采用贝克抗饱和箝位电路对功率主开关三极管V2集电极电位进行箝制，使其导通后永远保持放大状态，从而极大地提升场效应管的开关速度。

附图说明

图1为本实用新型的电路图。

电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8为滤波电容，电容C2、C4、C6为电解电容，其余为无极电容。肖特基二极管VD1、VD2、VD3的连接方式构成贝克抗饱和箝位电路，全部连接线包括隔离变压器均采用线径0.03 - 0.08毫米的高强度漆包线绕制，并且使用的是双线并绕的方式。隔离变压器的磁芯采用高频磁环。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型。

本实用新型中三极管、二极管规格、电容、电阻的大小等参数的计算与现有技术完全相同，属成熟技术故不再作论述。

如图1所示，三极管V1的基极与驱动信号G相连，三极管V1的集电极、电源VCC1、电阻R4的上端、变压器T原边的上端、电容C1上端、电容C2正极性端相连。电容C1下端、电容C2负极性端相连后接地。电阻R4的下端、二极管VD4的阴极相连。三极管V1的发射极、电阻R1的上端、电阻R2的左端、电容C8的左端相连。电阻R2的右端、二极管VD1的阳极、二极管VD3的阳极相连。二极管VD1的阴极、二极管VD2的阳极相连。二极管VD2的阴极、三极管V2的基极、电容C8的右端相连。二极管VD3的阴极、三极管V2的集电极、变压器T原边的下端、二极管VD4的阳极相连。三极管V2的发射极、电阻R3的上端相连。电阻R3的下端、电阻R1的下端相连后接地。变压器T副边的上端、三极管V3的基极相连。三极管V3的发射极、电阻R5的上端、三极管V4的基极相连。三极管V3的集电极、三极管V4的集电极、电容C3的上端、电容C4的正极性端、电阻R9的左端相连。电容C3的下端、电容C4的负极性端相连后接地。电阻R9的右端、三极管V5的集电极、电源VCC2、电容C5的上端、电容C6的正极性端、电容C7的上端相连。电容C5的下端、电容C6的负极性端、电容C7的下端相连后接地。三极管V4的发射极、电阻R6的上端、三极管V5的基极、三极管V6的基极相连。三极管V5的发射极、三极管V6的发射极、三极管V7的集电极、三极管V8的集电极、场效应管的栅极g相连。三极管V6的集电极、电阻R7的上端、三极管V7的基极相连。三极管V7的发射极、电阻R8的上端、三极管V8的基极相连。变压器T副边的下端、电阻R5的下端、电阻R6的下端、电阻R7的下端、电阻R8的下端、三极管V8的发射极、场效应管的源极s相连后接地。

实测表明：采用双线并绕的方法，可以使导线的分布电感、导线的高频趋肤效应及各种分布参数减到最小，电源处的滤波电容过滤杂波干扰信号，电容过滤功率主开关三极管V2的传输路径的杂波，从而大幅提升了驱动信号传输的速率且信号失真度低；具有抗干扰作用的高频高速场效应管驱动电路驱动场效应管开通和关断的时间均是40ns以内，开关速度比普通驱动电路提升了约两个数量级。

Claims (5)

1.一种具有抗干扰作用的高频高速场效应管驱动电路，由电阻、电容、二极管、三极管和变压器组成，其特征在于三极管V1基极与驱动信号相连，集电极接电源VCC1、电阻R4上端、变压器T原边上端、电容C1上端和电容C2正极性端，发射极接电阻R1上端、电阻R2左端和电容C8左端；电容C1下端、电容C2负极性端相连后接地；电阻R4下端接二极管VD4阴极；电阻R2右端、二极管VD1阳极和二极管VD3阳极相连；二极管VD1阴极接二极管VD2阳极；二极管VD2阴极、三极管V2基极和电容C8右端相连；二极管VD3阴极、三极管V2集电极、变压器T原边下端和二极管VD4阳极相连；三极管V2发射极接电阻R3上端；电阻R3下端、电阻R1下端相连后接地；变压器T副边上端接三极管V3基极；三极管V3发射极接电阻R5上端和三极管V4基极；三极管V3集电极接三极管V4集电极、电容C3上端、电容C4正极性端和电阻R9左端；电容C3下端与电容C4负极性端相连后接地；电阻R9右端、三极管V5集电极、电源VCC2、电容C5上端、电容C6正极性端和电容C7上端相连；电容C5下端、电容C6负极性端和电容C7下端相连后接地；三极管V4发射极接电阻R6上端、三极管V5基极和三极管V6基极；三极管V5发射极接三极管V6发射极、三极管V7集电极、三极管V8集电极和场效应管栅极g；三极管V6集电极接电阻R7上端和三极管V7基极；三极管V7发射极接电阻R8上端和三极管V8基极；变压器T副边下端、电阻R5下端、电阻R6下端、电阻R7下端、电阻R8下端、三极管V8发射极和场效应管源极s相连后接地。

2.根据权利要求1所述具有抗干扰作用的高频高速场效应管驱动电路，其特征在于电容C1-C8为滤波电容，电容C2、C4和C6为瓷片电容，其余电容为无极电容。

3.根据权利要求1所述具有抗干扰作用的高频高速场效应管驱动电路，其特征在二极管VD1-VD3为肖特基二极管，其连接构成贝克抗饱和箝位电路。

4.根据权利要求1所述具有抗干扰作用的高频高速场效应管驱动电路，其特征在电路中的全部连线，及变压器均采用线径0.03-0.08毫米的高强度漆包线双线并绕而成。

5.根据权利要求1所述具有抗干扰作用的高频高速场效应管驱动电路，其特征在变压器为隔离变压器，其磁芯为高频磁环。