CN210669879U - 场效应管的驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种场效应管的驱动电路，包括：变压子电路，第一开关管电路和开关管控制单元；所述变压子电路包括第一输出端和第二输出端；所述第一开关管电路受控于所述开关管控制单元，所述第一开关管电路的输出端与所述第一输出端连接，所述第一开关管电路的输入端与所述场效应管连接，所述第一开关管电路用于释放所述场效应管的GS电容中的电量；所述开关管控制单元与所述第一输出端或者第二输出端连接，所述开关管控制单元用于根据所述第一输出端或者第二输出端输出的电平控制所述第一开关管电路的通断。本实用新型的有益效果：通过上述结构实现对场效应管控制的可靠性。

Description

场效应管的驱动电路

技术领域

本实用新型涉及场效应管领域，涉及一种场效应管的驱动电路。

背景技术

场效应管具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已被广泛应用。目前驱动场效应管的方式有很多，但是存在导通不可靠、需要多路隔离电源等问题。因此亟需一种导通可靠的场效应管的驱动电路。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种场效应管的驱动电路，旨在解决导通不可靠的问题。

本实用新型提供了一种场效应管的驱动电路，包括：变压子电路，第一开关管电路和开关管控制单元；

所述变压子电路包括第一输出端和第二输出端；

所述第一开关管电路受控于所述开关管控制单元，所述第一开关管电路的输出端与所述第一输出端连接，所述第一开关管电路的输入端与所述场效应管连接，所述第一开关管电路用于释放所述场效应管的GS电容中的电量；

所述开关管控制单元与所述第一输出端或者第二输出端连接，所述开关管控制单元用于根据所述第一输出端或者第二输出端输出的电平控制所述第一开关管电路的通断。

进一步地，所述第一开关管电路包括第一二极管、第四电阻和第一三极管，所述第一二极管的输入端与所述第一输出端连接，所述第一二极管的输出端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述场效应管连接，所述第一三极管的基极与所述开关管控制单元连接。

进一步地，所述开关管控制单元包括第九电阻、第七电阻；

所述第九电阻的第一端与所述第二输出端连接，所述第一三极管的基极和所述第七电阻的第一端分别与所述第九电阻的第二端连接，所述第七电阻的第二端与所述第一输出端连接。

进一步地，所述变压子电路包括变压器、第二开关管电路、第三开关管电路、电容；

所述第二开关管电路、所述变压器、所述电容及电源构成第一回路；所述第三开关管电路、所述变压器及所述电容构成第二回路；所述第一回路的电流方向与所述第二回路的电流方向相反。

进一步地，还包括驱动单元，所述第二开关管电路包括第二三极管、第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的第一端与驱动单元连接，所述第二电阻的第一端与所述第二三极管的基极分别连接所述第一电阻的第二端，所述第二三极管的集电极连接电源正极，所述第二三极管的发射极分别连接所述第二电阻的第二端和所述变压器的第一输入端，所述变压器的第二输入端与所述电容的第一端连接，所述电容的第二端连接GND接口；

其中，所述第二三极管为NPN型三极管。

进一步地，还包括第三电阻和第八电阻，所述第一电阻的第一端通过所述第三电阻连接所述驱动单元，所述电容的第二端通过所述第八电阻后连接GND接口。

进一步地，所述第三开关管电路包括第三三极管、第五电阻和第六电阻；

所述第六电阻的第一端与驱动单元连接，所述第五电阻的第一端与所述第三三极管的基极分别连接所述第六电阻的第二端，所述第三三极管的集电极连接所述电容的第二端，所述第三三极管的发射极分别连接所述第五电阻的第二端和所述变压器的第一输入端，所述变压器的第二输入端与所述电容的第一端连接，所述电容的第二端连接GND接口；

其中，所述第三三极管为PNP型三极管。

进一步地，所述开关管控制单元还包括第二二极管，所述第二二极管的输入端连接所述第二输出端，所述第二二极管的输出端连接所述第九电阻的第一端。

进一步地，还包括第十电阻，所述第十电阻的第一端与所述场效应管的基极连接，所述第十电阻的第二端与EARTH接口连接。

进一步地，所述开关管控制单元为MCU。

本实用新型的有益效果：通过设置第一开关管电路和开关管控制单元，在需要导通场效应管时，内部的GS电容不会释放电量，保证导通的可靠性。而不需要导通场效应管时，通过开关管控制单元控制第一三极管导通，在第四电阻上释放场效应管GS电容中的电量，使场效应管不会误导通，保证不导通的可靠性。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的一种场效应管的驱动电路的拓扑图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后等)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

参照图1，本实用新型提出一种场效应管Q2的驱动电路，包括：变压子电路，第一开关管电路和开关管控制单元；变压子电路包括第一输出端和第二输出端；第一开关管电路受控于开关管控制单元，第一开关管电路的输出端与第一输出端连接，第一开关管电路的输入端与场效应管Q2连接，第一开关管电路用于释放场效应管Q2的GS电容中的电量；开关管控制单元与第一输出端或者第二输出端连接，开关管控制单元用于根据第一输出端或者第二输出端输出的电平控制第一开关管电路的通断。

本实施例中，在变压子电路的第一输出端和第二输出端处分别输出高电平和低电平，进而控制场效应管Q2的通断，且在控制场效应管Q2的断开时，可以将场效应管Q2的GS电容中的电量释放出去，以保证输入断开信号的电平时，场效应管可以准确的断开，从而保证场效应管Q2通断的可靠性。其中，变压子电路优选为推挽式变压子电路。

本实施例中，第一开关管电路包括第一二极管D1、第四电阻R4和第一三极管Q4，第一二极管D1的输入端与第一输出端连接，第一二极管D1的输出端与第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二端与场效应管Q2连接，第一三极管Q4的基极与开关管控制单元连接。

本实施例中，当第一输出端输出高电平，第二输出端输出低电平时，第一输出端输出的高电平通过第一二极管D1和第四电阻R4到达场效应管Q2的G极，使得场效应管Q2的GS电容(场效应管Q2的G极与S极之间的形成的电容C2)迅速充满，场效应管Q2导通；当第一输出端输出低电平，第二输出端输出高电平时，GS电容中的电量通过第四电阻R4到达第一三级管，此时开关管控制单元控制三极管导通，使电流回到第一输出端，使GS电容中的电量在第四电阻R4中释放出来。

本实施例中，开关管控制单元包括第九电阻R9、第七电阻R7；第九电阻R9的第一端与第二输出端连接，第一三极管Q4的基极和第七电阻R7的第一端分别与第九电阻R9的第二端连接，第七电阻R7的第二端与第一输出端连接。

本实施例中，由于第一三极管Q4的通断与第二输出端输出的电平是相对应的，故开关管控制单元可以直接由第二输出端输出的电平控制，当第二输出端输出高电平时，通过第九电阻R9连接第一三极管Q4的基极，使得第一三极管Q4导通，GS电容中的电量能在第四电阻R4上释放；而当第二输出端输出低电平时，则第一三极管Q4不会导通，从而也使得场效应管Q2的GS电容中的电量不会释放出来，保证控制场效应管Q2通断的可靠性。

本实施例中，变压子电路包括变压器、第二三极管Q1电路、第三三极管Q3电路、电容C2；第二三极管Q1电路、变压器、电容C2及电源构成第一回路；第三三极管Q3电路、变压器和电容C2构成第二回路；第一回路的电流方向与第二回路的电流方向相反。

本实施例中，为了实现在第一输出端和第二输出端切换不同的输出电平，在变压器的输入端需要构成第一回路和第二回路，且第一回路中的电流方向与第二回路中的电流方向相反。从而只需要控制第一回路和第二回路的通断就能实现控制第一输出端和第二输出端的电平的高低。

本实施例中，还包括驱动单元DRIVE，第二三极管Q1电路包括第二三极管Q1、第一电阻R1和第二电阻R2；第一电阻R1的第一端与驱动单元DRIVE连接，第二电阻R2的第一端与第二三极管Q1的基极分别连接第一电阻R1的第二端，第二三极管Q1的集电极连接电源正极VCC，第二三极管Q1的发射极分别连接第二电阻R2的第二端和变压器的第一输入端，变压器的第二输入端与电容C2的第一端连接，电容C2的第二端连接GND接口；其中，第二三极管Q1为NPN型三极管。

本实施例中，驱动单元DRIVE通过驱动第二三极管Q1的电路，控制第二三极管Q1的通断，进而控制第一回路的通断，其中在第二三极管Q1导通时，电源正极VCC第二三极管Q1到达变压器的第一输入端，然后通过变压器的第二输入端与电容C2连接，并连接GND接口，构成第一回路，此时在第一输出端输出的是高电平，第二输出端输出的是低电平，然后通过上述的实施例导通场效应管Q2，此处不再赘述。

本实施例中，还包括第三电阻R3和第八电阻R8，第一电阻R1的第一端通过第三电阻R3连接驱动单元DRIVE，电容C2的第二端通过第八电阻R8后连接GND接口。其中，第三电阻R3和第八电阻R8在电路中起到的作用是承当负载，释放多余电量，保证电路的安全。第三电阻R3还有降低驱动单元DRIVE的电压，使其转化为第二三极管Q1的工作电压。

本实施例中，第三三极管Q3电路包括第三三极管Q3、第五电阻R5和第六电阻R6；第六电阻R6的第一端与驱动单元DRIVE连接，第五电阻R5的第一端与第三三极管Q3的基极分别连接第六电阻R6的第二端，第三三极管Q3的集电极连接电容C2的第二端，第三三极管Q3的发射极分别连接第五电阻R5的第二端和变压器的第一输入端，变压器的第二输入端与电容C2的第一端连接，电容C2的第二端连接GND接口；其中，第三三极管Q3为PNP型三极管。

本实施例中，为了简化驱动单元DRIVE，使驱动单元DRIVE发出一个电信号，就能控制第三三极管Q3和第二三极管Q1的通断，此处将第三三极管Q3设置为PNP型三极管，按照上述第三三极管Q3电路实施例中的方式连接，当驱动单元DRIVE输出高电平时，上述实施例中的第三三极管Q3不会导通；当驱动单元DRIVE输出低电平时，第三三极管Q3会导通，由于通过第一回路对电容C2进行充电，电容C2中存在电量，所以电容C2中的电量可以通过变压器的第二输入端流经至第三三极管Q3，再回流至电容C2的第二端，构成第二回路。使得第二输出端输出高电平，而第一输出端输出低电平，此时可以通过上述第一开关管电路任一实施例的连接方式，控制场效应管Q2关闭。需要理解的是，若电容C2中的电量释放完毕，则第一三极管Q4中场效应管Q2中的GS电容也在第四电阻R4中释放完毕，此时场效应管Q2已经关闭，所以即使第一输出端和第二输出端没有释放电平，场效应管Q2依然处于关闭状态。

本实施例中，开关管控制单元还包括第二二极管D2，第二二极管D2的输入端连接第二输出端，第二二极管D2的输出端连接第九电阻R9的第一端。在第九电阻R9和第二输出端之间再加上一个输入端与第二输出端连接的第二二极管D2，防止第一三极管Q4的基极与发射极之间承受过高的反向电压而损坏。

本实施例中，还包括第十电阻R10，第十电阻R10的第一端与场效应管Q2的基极连接，第十电阻R10的第二端与场效应管Q2电路中的EARTH接口连接。第十电阻R10的阻值大于或者等于500Ω。当场效应管Q2的GS电容中的电量未释放完毕，而此时第一输出端和第二输出端中没有电平输入，可能会造成场效应管Q2的误导通，故设置第十电阻R10使场效应管Q2中的电量慢慢在第十电阻R10上消耗掉，当然，为了使GS电容慢慢消耗，防止在第一输出端输出高电平时充满GS中的电容被快速消耗掉，而达不到准确控制的效果。第十电阻R10的阻值应该设置很大，一般而言，在一定范围内越大越好。第十电阻R10的大小可以根据实际电路情况进行设置，本申请对此不做限定，可以实现上述工作过程的电阻值均在本申请的保护范围内。

需要说明的是，EARTH接口与上述GND接口，两种接地接口接地的地点不同，防止后边第一开关管电路与前边的变压子电路误导通而造成其他的后果。

在另一个实施例中，开关管控制单元可以是MCU(微控制单元)，通过MCU来控制第一三极管Q4的通断。这种方式也是其中的一种实施例，优选是通过上述的连接方式进行控制。具体地，MCU可以在场效应管Q2不需要导通的时候输出高电平控制第一三极管Q4导通，使场效应管Q2的GS电容中的电量释放出去，进而控制场效应管Q2的关闭。

在实际的应用过程中，本申请可以应用于变频控制、变占空比控制，即场效管的通断的灵敏度非常高，只需要在驱动单元DRIVE处控制输入的信号高低即可。例如，在一个周期内，假设一个周期为3秒，驱动单元DRIVE在第一秒内输出高电平，第二秒内和第三秒内输出低电平，则在第一秒内，通过上述的技术方案，场效应管Q2会导通，而第二秒和第三秒内，场效应管Q2会关闭，此时场效应管Q2的占空比为1/3。当然在电容C2内没有电量时，驱动单元DRIVE输出低电平，此时不会有电流流经变压器，在第一输出端和第二输出端也不会输出电平，此时的情况有两种，第一种为场效应管Q2中的GS电容没有电量存在，此时不会场效应管Q2一直处于不导通的状态，第二种情况为场效应管Q2中的GS电容中存在电量，此时场效应管Q2处于导通状态，随着GS电容在第十电阻R10上释放电量后，场效应管Q2由导通变为关闭。

本实用新型的有益效果：通过设置第一开关管电路和开关管控制单元，在需要导通场效应管Q2时，内部的GS电容不会释放电量，保证导通的可靠性。而不需要导通场效应管Q2时，通过开关管控制单元控制第一三极管Q4导通，在第四电阻R4上释放场效应管Q2GS电容中的电量，使场效应管Q2不会误导通，保证不导通的可靠性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种场效应管的驱动电路，其特征在于，包括：变压子电路，第一开关管电路和开关管控制单元；

所述变压子电路包括第一输出端和第二输出端；

所述第一开关管电路受控于所述开关管控制单元，所述第一开关管电路的输出端与所述第一输出端连接，所述第一开关管电路的输入端与所述场效应管连接，所述第一开关管电路用于释放所述场效应管的GS电容中的电量；

所述开关管控制单元与所述第一输出端或者第二输出端连接，所述开关管控制单元用于根据所述第一输出端或者第二输出端输出的电平控制所述第一开关管电路的通断。

2.如权利要求1所述的场效应管的驱动电路，其特征在于，所述第一开关管电路包括第一二极管、第四电阻和第一三极管，所述第一二极管的输入端与所述第一输出端连接，所述第一二极管的输出端与所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述场效应管连接，所述第一三极管的基极与所述开关管控制单元连接。

3.如权利要求2所述的场效应管的驱动电路，其特征在于，所述开关管控制单元包括第九电阻、第七电阻；

所述第九电阻的第一端与所述第二输出端连接，所述第一三极管的基极和所述第七电阻的第一端分别与所述第九电阻的第二端连接，所述第七电阻的第二端与所述第一输出端连接。

4.如权利要求1所述的场效应管的驱动电路，其特征在于，所述变压子电路包括变压器、第二开关管电路、第三开关管电路、电容；

所述第二开关管电路、所述变压器、所述电容及电源构成第一回路；所述第三开关管电路、所述变压器及所述电容构成第二回路；所述第一回路的电流方向与所述第二回路的电流方向相反。

5.如权利要求4所述的场效应管的驱动电路，其特征在于，还包括驱动单元，所述第二开关管电路包括第二三极管、第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的第一端与驱动单元连接，所述第二电阻的第一端与所述第二三极管的基极分别连接所述第一电阻的第二端，所述第二三极管的集电极连接电源正极，所述第二三极管的发射极分别连接所述第二电阻的第二端和所述变压器的第一输入端，所述变压器的第二输入端与所述电容的第一端连接，所述电容的第二端连接GND接口；

其中，所述第二三极管为NPN型三极管。

6.如权利要求5所述的场效应管的驱动电路，其特征在于，还包括第三电阻和第八电阻，所述第一电阻的第一端通过所述第三电阻连接所述驱动单元，所述电容的第二端通过所述第八电阻后连接GND接口。

7.如权利要求4-6任一项所述的场效应管的驱动电路，其特征在于，所述第三开关管电路包括第三三极管、第五电阻和第六电阻；

所述第六电阻的第一端与驱动单元连接，所述第五电阻的第一端与所述第三三极管的基极分别连接所述第六电阻的第二端，所述第三三极管的集电极连接所述电容的第二端，所述第三三极管的发射极分别连接所述第五电阻的第二端和所述变压器的第一输入端；

其中，所述第三三极管为PNP型三极管。

8.如权利要求3所述的场效应管的驱动电路，其特征在于，所述开关管控制单元还包括第二二极管，所述第二二极管的输入端连接所述第二输出端，所述第二二极管的输出端连接所述第九电阻的第一端。

9.如权利要求1所述的场效应管的驱动电路，其特征在于，还包括第十电阻，所述第十电阻的第一端与所述场效应管的基极连接，所述第十电阻的第二端与EARTH接口连接。

10.如权利要求1所述的场效应管的驱动电路，其特征在于，所述开关管控制单元为MCU。

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