CN209250479U

CN209250479U - 一种增强型mosfet驱动电路及车载直流电源转换装置

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Publication number: CN209250479U
Application number: CN201820756184.8U
Authority: CN
Inventors: 倪远; 方波
Original assignee: SUZHOU SHUNTANG NEW ENERGY ELECTRIC CONTROL EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: SUZHOU SHUNTANG NEW ENERGY ELECTRIC CONTROL EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2018-05-21
Filing date: 2018-05-21
Publication date: 2019-08-13
Anticipated expiration: 2028-05-21

Abstract

本实用新型提供一种增强型MOSFET驱动电路，包括N型MOSFET、P型MOSFET、电阻R3、电容C73；N型MOSFET与P型MOSFET为互补对管；N型MOSFET的基底内部连接；P型MOSFET的基底内部连接；N型MOSFET的G极、P型MOSFET的G极连接PWM电路输入端；N型MOSFET的S极连接接地端；P型MOSFET的S极连接电源Vdd，N型MOSFET的D极、P型MOSFET的D极连接PWM电路输入端；N型MOSFET的S极与P型MOSFET的S极间并联电容C73；PWM电路输入端与接地端之间并联电阻R3。本实用新型还涉及一种车载直流电源转换装置。本实用新型具有较高的驱动电流能力，满足开关管输入结电容的快速充放电需要，同时能够保持驱动波形陡峭，从而提高电源的转换效率。

Description

一种增强型MOSFET驱动电路及车载直流电源转换装置

技术领域

本实用新型涉及开关电源驱动电路，尤其涉及一种增强型MOSFET驱动电路及车载直流电源转换装置。

背景技术

现代开关电源的工作频率多在80～200kHz之间或以上，开关管普遍采用 MOSFET，其驱动可以采用由NPN\PNP组成的对管推挽电路，专用的IC驱动芯片等。但通常的应用，例如变换器的转换功率比较小(如500W以内)及开关频率比较低(开关频率100kHz以内)时，开关管的驱动电流较小，可以采用上述驱动方式；但当输出功率较大且开关频率较高时，例如变换器转换功率1KW、开关频率200kHz时，传统的驱动方式难以满足要求；若采用三极管对管推挽，虽然价格低廉，但暂无较大耗散功率的集成的对管，需要两只组合，占空较大空间；若采用专用IC芯片，虽然外围器件少且应用简便，但驱动能力不足且价格不菲；急需一种既满足变换器转换功率大同时开关频率高的驱动电路。

实用新型内容

本实用新型正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种增强型MOSFET驱动电路，具有较高的驱动电流能力，满足开关管输入结电容的快速充放电需要，同时能够保持驱动波形陡峭，从而提高电源的转换效率。

为达到上述目的，本实用新型提供一种增强型MOSFET驱动电路，包括N型 MOSFET、P型MOSFET、电阻R3、电容C73；所述N型MOSFET与所述P型MOSFET 为互补对管；所述N型MOSFET的基底内部连接；所述P型MOSFET的基底内部连接；所述N型MOSFET的G极、所述P型MOSFET的G极连接PWM电路输入端；所述N型MOSFET的S极连接接地端；所述P型MOSFET的S极连接电源Vdd，所述N型MOSFET的D极、所述P型MOSFET的D极连接PWM电路输入端；所述N 型MOSFET的S极与所述P型MOSFET的S极间并联电容C73；所述PWM电路输入端与接地端之间并联电阻R3；所述电容C73为1μF，所述PWM电路输入端的频率大于等于200Hz；当输入方波为负时，所述P型MOSFET导通，所述N型MOSFET 截止；当输入方波为正时，所述N型MOSFET导通，所述P型MOSFET截止。

进一步地，所述N型MOSFET为增强型MOSFET，所述P型MOSFET为增强型 MOSFET；所述N型MOSFET与所述P型MOSFET组成互补型共源极单端推挽电路。

进一步地，所述N型MOSFET与所述P型MOSFET的功率与参数相同。

进一步地，所述N型MOSFET与所述P型MOSFET封装集成为一体。

进一步地，所述P型MOSFET的G极与S极间并联电阻R1，所述电阻R1为 20k欧姆。

进一步地，所述N型MOSFET的G极与S极间并联电阻R2，所述电阻R2为 20k欧姆。

进一步地，所述电阻R3为20k欧姆。

一种车载直流电源转换装置，包括所述的增强型MOSFET驱动电路，其包括： N型MOSFET、P型MOSFET、电阻R3、电容C73，所述N型MOSFET与所述P型MOSFET 为互补对管；所述N型MOSFET的基底内部连接；所述P型MOSFET的基底内部连接；

与所述增强型MOSFET驱动电路连接的PWM电路；以及与所述增强型MOSFET 驱动电路连接的DC/DC转换电路；

其中，所述N型MOSFET的G极、所述P型MOSFET的G极连接PWM电路输入端；所述N型MOSFET的S极连接接地端；所述P型MOSFET的S极连接电源 Vdd，所述N型MOSFET的D极、所述P型MOSFET的D极连接PWM电路输入端；所述N型MOSFET的S极与所述P型MOSFET的S极间并联电容C73；所述PWM电路输入端与接地端之间并联电阻R3；所述PWM电路输出脉宽信号；所述增强型 MOSFET驱动电路接收所述脉宽信号并驱动所述DC/DC转换电路输出1kW额定功率电源。

与现有技术相比，本实用新型的优势在于：

本实用新型提供一种增强型MOSFET驱动电路，包括N型MOSFET、P型MOSFET、电阻R3、电容C73；N型MOSFET与P型MOSFET为互补对管；N型MOSFET的基底内部连接；P型MOSFET的基底内部连接；N型MOSFET的G极、P型MOSFET的 G极连接PWM电路输入端；N型MOSFET的S极连接接地端；P型MOSFET的S极连接电源Vdd，N型MOSFET的D极、P型MOSFET的D极连接PWM电路输入端；N 型MOSFET的S极与P型MOSFET的S极间并联电容C73；PWM电路输入端与接地端之间并联电阻R3。本实用新型还涉及一种车载直流电源转换装置。本实用新型具有较高的驱动电流能力，满足开关管输入结电容的快速充放电需要，同时能够保持驱动波形陡峭，从而提高电源的转换效率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

下面结合附图和本实用新型的实施方式作进一步详细说明。

图1为本实用新型的采用的MOSFET驱动元器件的结构简图；

图2为本实用新型的采用的N型MOSFET原理图；

图3为本实用新型的采用的P型MOSFET原理图；

图4为本实用新型的一种增强型MOSFET驱动电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清除明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种增强型MOSFET驱动电路，如图4所示，包括N型MOSFET、P型MOSFET、电阻R3、电容C73；N型MOSFET与P型MOSFET为互补对管；N型MOSFET的基底内部连接；P型MOSFET的基底内部连接；N型MOSFET的G极、P型MOSFET的 G极连接PWM电路输入端；N型MOSFET的S极连接接地端；P型MOSFET的S极连接电源Vdd，N型MOSFET的D极、P型MOSFET的D极连接PWM电路输入端；N 型MOSFET的S极与P型MOSFET的S极间并联电容C73；PWM电路输入端与接地端之间并联电阻R3。在一实施例中，电阻R3为20k欧姆，电容C73为1μF，其中，电容C73的额定电压为25V。其中，脉冲宽度调制(PWM)是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制。它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用于测量，通信，功率控制与变换等许多领域。根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。在本实施例中，PWM的转换功率为1kW，工作频率大于等于200Hz。上述互补放大电路中，由1只N沟道MOS管和1只P沟道 MOS管分别放大信号的正半周和负半周，上、下管对称。为了应用上的方便，可以把两只功率相同、参数相同的互补完成功率输出的MOS管集成在1个模块内，组成本实用新型专门供单端推挽功率输出电路应用的模块，采用标准的封装、良好的参数配对，省却了选管、配对的麻烦，使用方便。

如图1所示，为本实用新型采用的MOSFET驱动元器件，N型MOSFET、P型MOSFET采用金属散热底座的MOSFET对管，N沟道、P沟道互补对管，由于N沟道、P沟道对管封装在一起，同时金属引脚做散热，使器件温升降低，此外由于封装结构紧凑，空间仅略大于单个型MOSFET或P型MOSFET；其中，1对应S1,2 对应G1，3对应S2，4对应G2，5对应D2，6对应D1；如图2所示，N型MOSFET 为增强型MOSFET，S1、G1、D1分别对应N型MOSFET的S极、G极、D极；如图 3所示，P型MOSFET为增强型MOSFET，S2、G2、D2分别对应P型MOSFET的S 极、G极、D极。

如图4所示，由1只P沟道MOS管和1只N沟道MOS管组成的互补型共源极单端推挽。与共漏极单端推挽电路不同的是，两只MOS管的漏极连接在一起作为输出端；此电路类型对应共发射极单端推挽功率放大电路，其电压、电流、增益、阻抗特性也相似于共发射极单端推挽电路，既具有共发射极电路电压增益高、电流增益大、功率增益大的特性，又具有输出阻抗高的优点，同时具有 MOS管的稳定性、温度特性好等一系列优势。输出阻抗高正好减少了高压变压器的升压比，把这样的电路作为电动汽车电源驱动电路的功率放大是非常有利的，而且对高压变压器的制造要求低，特别是高压变压器初级绕组可以采用比较细的线径绕制，效率也较高。

在一实施例中，如图4所示，P型MOSFET的G极与S极间并联电阻R1；具体地，电阻R1为20k欧姆。N型MOSFET的G极与S极间并联电阻R2。具体地，电阻R2为20k欧姆。

在一实施例中，当输入方波为负时，P沟道导通，N沟道截止。当输入方波为正时，N沟道导通，P沟道截止。输入方波不断变化，Q1、Q2就不停地轮流导通，负载R3上的电流方向也就不断变化，完成放大作用。

如图4所示，在一实施例中，在25℃时，N型MOSFET、P型MOSFET的电流 ID为+30A、-30A；在125℃时，N型MOSFET、P型MOSFET的电流ID为+30A、-18A；本驱动电路易于驱动开关频率更高的场合；当驱动电路的电流驱动能力较小时；开关管的输入结电容基本不变，开关频率提高时，开关管驱动波形的上升沿及下降沿会变得平滑，从而降低了电源的转换效率；

其中，所述N型MOSFET的G极、所述P型MOSFET的G极连接PWM电路输入端；所述N型MOSFET的S极连接接地端；所述P型MOSFET的S极连接电源 Vdd，所述N型MOSFET的D极、所述P型MOSFET的D极连接PWM电路输入端；所述N型MOSFET的S极与所述P型MOSFET的S极间并联电容C73；所述PWM电路输入端与接地端之间并联电阻R3；所述PWM电路输出脉宽信号；所述增强型 MOSFET驱动电路接收所述脉宽信号并驱动所述DC/DC转换电路输出1kW额定功率电源。在一实施例中，应用在1kW直流驱动产品中，具有较高的驱动电流能力，可以满足开关管输入结电容的快速充放电需要，能够保持驱动波形陡峭，从而提高了电源的转换效率；本驱动电路所采用器件为通用的电子原件，如SQJ500AEP、AOD609，取材容易，驱动能力(驱动电流)高，价格低廉；同时，所用器件具有较高的耗散功率，因而可以器件的温升降低，提高了整机的可靠性。

在一实施例中，采用的器件为通用的电子原件，如SQJ500AEP、AOD609，取材容易，驱动能力(驱动电流)高，价格低廉；如下表所示，而TI的UCC27322 通用器件的价格也在5.0元左右。

序号	型号	封装	品牌	单价
					1	AOD609	D-PAK	AOS	1.5
2	SQJ500AEP	PAK SO-8L	VISHAY	3.5元
					3	UCC27322	SO-8	TI	5.0

另一方面，在本实施例中，如下表所示，采用的器件具有较高的耗散功率，因而可以器件的温升降低，提高了整机的可靠性。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种增强型MOSFET驱动电路，其特征在于：包括N型MOSFET、P型MOSFET、电阻R3、电容C73；所述N型MOSFET与所述P型MOSFET为互补对管；所述N型MOSFET的基底内部连接；所述P型MOSFET的基底内部连接；所述N型MOSFET的G极、所述P型MOSFET的G极连接PWM电路输入端；所述N型MOSFET的S极连接接地端；所述P型MOSFET的S极连接电源Vdd，所述N型MOSFET的D极、所述P型MOSFET的D极连接PWM电路输入端；所述N型MOSFET的S极与所述P型MOSFET的S极间并联电容C73；所述PWM电路输入端与接地端之间并联电阻R3；所述电容C73为1μF，所述PWM电路输入端的频率大于等于200Hz；当输入方波为负时，所述P型MOSFET导通，所述N型MOSFET截止；当输入方波为正时，所述N型MOSFET导通，所述P型MOSFET截止。

2.如权利要求1所述的一种增强型MOSFET驱动电路，其特征在于：所述N型MOSFET为增强型MOSFET，所述P型MOSFET为增强型MOSFET；所述N型MOSFET与所述P型MOSFET组成互补型共源极单端推挽电路。

3.如权利要求1所述的一种增强型MOSFET驱动电路，其特征在于：所述N型MOSFET与所述P型MOSFET的功率与参数相同。

4.如权利要求1所述的一种增强型MOSFET驱动电路，其特征在于：所述N型MOSFET与所述P型MOSFET封装集成为一体。

5.如权利要求1所述的一种增强型MOSFET驱动电路，其特征在于：所述P型MOSFET的G极与S极间并联电阻R1，所述电阻R1为20k欧姆。

6.如权利要求2或3所述的一种增强型MOSFET驱动电路，其特征在于：所述N型MOSFET的G极与S极间并联电阻R2，所述电阻R2为20k欧姆。

7.如权利要求4所述的一种增强型MOSFET驱动电路，其特征在于：所述电阻R3为20k欧姆。

8.一种车载直流电源转换装置，其特征在于：包括如权利要求1所述的增强型MOSFET驱动电路，其包括：N型MOSFET、P型MOSFET、电阻R3、电容C73，所述N型MOSFET与所述P型MOSFET为互补对管；所述N型MOSFET的基底内部连接；所述P型MOSFET的基底内部连接；

与所述增强型MOSFET驱动电路连接的PWM电路；以及与所述增强型MOSFET驱动电路连接的DC/DC转换电路；

其中，所述N型MOSFET的G极、所述P型MOSFET的G极连接PWM电路输入端；所述N型MOSFET的S极连接接地端；所述P型MOSFET的S极连接电源Vdd，所述N型MOSFET的D极、所述P型MOSFET的D极连接PWM电路输入端；所述N型MOSFET的S极与所述P型MOSFET的S极间并联电容C73；所述PWM电路输入端与接地端之间并联电阻R3；所述PWM电路输出脉宽信号；所述增强型MOSFET驱动电路接收所述脉宽信号并驱动所述DC/DC转换电路输出1kW额定功率电源。