CN214674848U - 一种开关管电路结构及电路系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种开关管电路结构及电路系统，包括：第一开关管以及第二开关管，第一开关管的输入端能够与外部正电源连接，第二开关管的输出端能够与外部负电源连接，第一开关管的输出端以及第二开关管的输入端均接地；驱动单元，驱动单元分别与第一开关管的控制端以及第二开关管的控制端连接。在第一开关管导通并且第二开关管截止的情况下，正电源通过第一开关管与地构成回路进行泄放，使得第二开关管不会承受正电源与负电源之间的全部电压差，实现减少施加在第二开关管上电压大小的效果，同理，在第一开关管截止并且第二开关管导通的情况下，亦能够减少施加在第一开关管上电压大小的效果，有利于降低第一开关管与第二开关管被损坏的几率。

Description

一种开关管电路结构及电路系统

技术领域

本实用新型涉及开关管领域，特别涉及一种开关管电路结构及电路系统。

背景技术

开关管作为常用的电子元件，被广泛应用在不同产品设备当中，其中IGBT(绝缘栅双极型晶体管)，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点，因而常用于功率电路、测试电路等大电流高功率的电路当中。

两个开关管连接构成半桥是常用的电路结构。现有技术中，为了实现某些功能，有时候需要在半桥的一端连接正电压，而在半桥的另一端连接负电压，此时当半桥中一个开关管导通并且另一个开关管截止的时候，正电压与负电压之间的电压差几乎全施加在截止的开关管上，令开关管受电压较高。并且结合电路中杂散电感等因素，使得开关管截止或导通时会产生尖峰电压，导致在正电压配合负电压使用的情况下，开关管容易受电压过高而被击穿损坏。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种开关管电路结构，其能够在正电源配合负电源使用的情况下，降低第一开关管和第二开关管被损坏的几率。

本实用新型还提出电路系统，其能够在正电源配合负电源使用的情况下，降低第一开关管和第二开关管被损坏的几率。

根据本实用新型第一方面实施例的一种开关管电路结构，包括：第一开关管以及第二开关管，所述第一开关管的输入端能够与外部正电源连接，所述第二开关管的输出端能够与外部负电源连接，所述第一开关管的输出端与所述第二开关管的输入端连接并且接地；驱动单元，所述驱动单元分别与所述第一开关管的控制端以及所述第二开关管的控制端连接。

根据本实用新型实施例的一种开关管电路结构，至少具有如下有益效果：驱动单元控制第一开关管与第二开关管工作，通过第一开关管的输出端与第二开关管的输入端连接后接地，使得在第一开关管导通并且第二开关管截止的情况下，正电源通过第一开关管与地构成回路进行泄放，使得第二开关管不会承受正电源与负电源之间的全部电压差，实现减少施加在第二开关管上电压大小的效果，同理，在第一开关管截止并且第二开关管导通的情况下，亦能够减少施加在第一开关管上电压大小的效果。以此结构，第一开关管与第二开关管均导通或均截止时，与传统结构流经的电流大小相同，在其中之一截止并且另一导通时，有利于降低第一开关管与第二开关管被损坏的几率，提高可靠性。

根据本实用新型的一些实施例，所述第一开关管与所述第二开关管均为IGBT。

根据本实用新型的一些实施例，还包括第一续流二极管以及第二续流二极管，所述第一续流二极管的阴极与所述第一开关管的输入端连接，所述第一续流二极管的阳极与所述第一开关管的输出端连接，所述第二续流二极管的阴极与所述第二开关管的输入端连接，所述第二续流二极管的阳极与所述第二开关管的输出端连接。

根据本实用新型的一些实施例，还包括尖峰吸收模块，所述尖峰吸收模块与所述第一开关管和/或第二开关管连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述尖峰吸收模块包括至少一个吸收单元；

所述吸收单元的输入端与所述第一开关管的输入端连接，所述吸收单元的输出端接地；

或者，所述吸收单元的输入端与所述第一开关管的输入端连接，所述吸收单元的输出端与所述第二开关管的输出端连接；

或者，所述吸收单元的输入端接地，所述吸收单元的输出端与所述第二开关管的输出端连接。

根据本实用新型的一些实施例，所述吸收单元包括二极管、电阻以及电容，所述二极管的阳极与所述电阻的一端连接作为所述吸收单元的输入端，所述二极管的阴极分别与所述电阻的另一端以及所述电容的一端连接，所述电容的另一端作为所述吸收单元的输出端。

根据本实用新型的一些实施例，所述吸收单元有三个分别为第一吸收单元、第二吸收单元以及第三吸收单元，所述第一吸收单元的输入端与所述第一开关管的输入端连接，所述第一吸收单元的输出端接地；所述第二吸收单元的输入端与所述第一开关管的输入端连接，所述第二吸收单元的输出端与所述第二开关管的输出端连接；所述第三吸收单元的输入端接地，所述第三吸收单元的输出端与所述第二开关管的输出端连接。

根据本实用新型第二方面实施例的电路系统，包括上述的一种开关管电路结构，还包括正电源、负电源、第一负载以及第二负载，所述正电源通过所述第一负载与所述第一开关管的输入端连接，所述负电源通过所述第二负载与所述第二开关管的输出管连接。

根据本实用新型实施例的电路系统，至少具有如下有益效果：驱动单元根据需求控制第一开关管以及第二开关管导通或截止，以控制流经第一负载与第二负载的电流，以满足使用需求。第一开关管的输出端与第二开关管的输入端连接并且接地，以此，在第一开关管与第二开关管均截止时，与传统结构流经的电流大小相同，正电源与负电源的电压差由第一开关管与第二开关管分压承受，在第一开关管与第二开关管均导通时，与传统结构流经电流大小相同。在第一开关管与第二开关管其中之一导通并且另一截止时，相对传统结构，能够减少第一开关管或第二开关管承受的电压，有利于降低第一开关管与第二开关管被损坏的几率，提高可靠性。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型其中一种实施例的电路图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，根据本实用新型实施例的一种开关管电路结构，包括：第一开关管100以及第二开关管200，第一开关管100的输入端能够与外部正电源连接，第二开关管200的输出端能够与外部负电源连接，第一开关管100的输出端与第二开关管200的输入端连接并且接地；驱动单元300，驱动单元300分别与第一开关管100的控制端以及第二开关管200的控制端连接。

驱动单元300控制第一开关管100与第二开关管200工作，通过第一开关管100的输出端与第二开关管200的输入端连接并且接地，使得在第一开关管100导通并且第二开关管200截止的情况下，正电源通过第一开关管100与地构成回路进行泄放，使得第二开关管200不会承受正电源与负电源之间的全部电压差，实现减少施加在第二开关管200上电压大小的效果，同理，在第一开关管100截止并且第二开关管200导通的情况下，亦能够减少施加在第一开关管100上电压大小的效果。以此结构，第一开关管100与第二开关管200均导通或均截止时，与现有结构的电流大小相同，在其中之一截止并且另一导通时，有利于降低第一开关管100与第二开关管200被损坏的几率，提高可靠性。

驱动单元300可以是包括常见的开关管驱动电路的实施方式，如IGBT驱动电路、MOS管驱动电路等。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，第一开关管100与第二开关管200均为IGBT。

IGBT具有导通电阻低、耐压高、开关速度快等优点，性能优秀，适用于大电流的功率电路、测试电路等不同场合。当第一开关管100与第二开关管均为IGBT时，IGBT的集电极为输入端，IGBT的发射极为输出端，IGBT的门极为控制端。

开关管还可以是MOS管等器件。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，还包括第一续流二极管400以及第二续流二极管500，第一续流二极管400的阴极与第一开关管100的输入端连接，第一续流二极管400的阳极与第一开关管100的输出端连接，第二续流二极管500的阴极与第二开关管200的输入端连接，第二续流二极管500的阳极与第二开关管200的输出端连接。

通过第一续流二极管400与第一开关管100并联，第二续流二极管500与第二开关管200并联，有利于在电路中电压或电流出现突变时保护开关管和其他原件，在负载为感性负载或电路中有感性部件时，提供一个继续流通的路径，避免形成高电压损坏开关管，有利于提高可靠性。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，还包括尖峰吸收模块600，尖峰吸收模块600与第一开关管100和/或第二开关管200连接。

由于电路中杂散电感等因素，使得第一开关管100、第二开关管200截止或导通时会产生尖峰电压，通过设置有尖峰吸收模块600与第一开关管100和/或第二开关管200连接，尖峰吸收模块600能够吸收尖峰电压，使得第一开关管100、第二开关管200截止或导通时电压变化更加平稳，有利于降低尖峰电压，保护第一开关管100、第二开关管200降低击穿损坏的几率、

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，尖峰吸收模块600包括至少一个吸收单元；

吸收单元的输入端与第一开关管100的输入端连接，吸收单元的输出端接地；

或者，吸收单元的输入端与第一开关管100的输入端连接，吸收单元的输出端与第二开关管200的输出端连接；

或者，吸收单元的输入端接地，吸收单元的输出端与第二开关管200的输出端连接。

通过吸收单元分别与第一开关管100的输入端以及地连接，能够减少第一开关管100在截止或导通时产生的尖峰电压；通过吸收单元分别与地以及第二开关管200的输出端连接，能够减少第二开关管200在截止或导通时产生的尖峰电压；通过吸收单元分别与第一开关管100的输入端以及第二开关管200的输出端连接，能够减少第一开关单元与第二开关单元截止或导通时产生的尖峰电压。以此，有利于进一步降低第一开关管100或第二开关管200因尖峰电压而损坏的几率。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，吸收单元包括二极管、电阻以及电容，二极管的阳极与电阻的一端连接作为吸收单元的输入端，二极管的阴极分别与电阻的另一端以及电容的一端连接，电容的另一端作为吸收单元的输出端。

通过二极管、电阻以及电容形成吸收单元，结构简单，便于实施。

参照图1，在本实用新型的一些实施例中，吸收单元有三个分别为第一吸收单元610、第二吸收单元620以及第三吸收单元630，第一吸收单元610的输入端与第一开关管100的输入端连接，第一吸收单元610的输出端接地；第二吸收单元620的输入端与第一开关管100的输入端连接，第二吸收单元620的输出端与第二开关管200的输出端连接；第三吸收单元630的输入端接地，第三吸收单元630的输出端与第二开关管200的输出端连接。

通过设置有三个吸收单元，第一吸收单元610分别与第一开关管100的输入端以及地连接，第二吸收单元620分别与地以及第二开关管200的输出端连接，第三吸收单元630分别与第一开关管100的输入端以及第二开关管200的输出端连接。以此结构，能够进一步减少尖峰电压，进一步降低第一开关管100、第二开关管200因尖峰电压而损坏的几率，提高可靠性。

参照图，根据本实用新型的第二方面实施例的电路系统，包括上述的一种开关管电路结构，还包括正电源、负电源、第一负载700以及第二负载800，正电源通过第一负载700与第一开关管100的输入端连接，负电源通过第二负载800与第二开关管200的输出管连接。

驱动单元300根据需求控制第一开关管100以及第二开关管200导通或截止，以控制流经第一负载700与第二负载800的电流，以满足使用需求。第一开关管100的输出端与第二开关管200的输入端连接并且接地，以此，在第一开关管100与第二开关管200均截止时，与传统结构流经的电流大小相同，正电源与负电源的电压差由第一开关管100与第二开关管200分压承受，在第一开关管100与第二开关管200均导通时，与传统结构流经电流大小相同。在第一开关管100与第二开关管200其中之一导通并且另一截止时，相对传统结构，能够减少第一开关管100或第二开关管200承受的电压，有利于降低第一开关管100与第二开关管200被损坏的几率，提高可靠性。

以上所述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。

当然，本实用新型创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种开关管电路结构，其特征在于，包括：

第一开关管(100)以及第二开关管(200)，所述第一开关管(100)的输入端能够与外部正电源连接，所述第二开关管(200)的输出端能够与外部负电源连接，所述第一开关管(100)的输出端与所述第二开关管(200)的输入端连接并且接地；

驱动单元(300)，所述驱动单元(300)分别与所述第一开关管(100)的控制端以及所述第二开关管(200)的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的一种开关管电路结构，其特征在于：所述第一开关管(100)与所述第二开关管(200)均为IGBT。

3.根据权利要求1或2所述的一种开关管电路结构，其特征在于：还包括第一续流二极管(400)以及第二续流二极管(500)，所述第一续流二极管(400)的阴极与所述第一开关管(100)的输入端连接，所述第一续流二极管(400)的阳极与所述第一开关管(100)的输出端连接，所述第二续流二极管(500)的阴极与所述第二开关管(200)的输入端连接，所述第二续流二极管(500)的阳极与所述第二开关管(200)的输出端连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种开关管电路结构，其特征在于：还包括尖峰吸收模块(600)，所述尖峰吸收模块(600)与所述第一开关管(100)和/或第二开关管(200)连接。

5.根据权利要求4所述的一种开关管电路结构，其特征在于：所述尖峰吸收模块(600)包括至少一个吸收单元；所述吸收单元的输入端与所述第一开关管(100)的输入端连接，所述吸收单元的输出端接地；

或者，所述吸收单元的输入端与所述第一开关管(100)的输入端连接，所述吸收单元的输出端与所述第二开关管(200)的输出端连接；

或者，所述吸收单元的输入端接地，所述吸收单元的输出端与所述第二开关管(200)的输出端连接。

6.根据权利要求5所述的一种开关管电路结构，其特征在于：所述吸收单元包括二极管、电阻以及电容，所述二极管的阳极与所述电阻的一端连接作为所述吸收单元的输入端，所述二极管的阴极分别与所述电阻的另一端以及所述电容的一端连接，所述电容的另一端作为所述吸收单元的输出端。

7.根据权利要求5所述的一种开关管电路结构，其特征在于：所述吸收单元有三个分别为第一吸收单元(610)、第二吸收单元(620)以及第三吸收单元(630)，所述第一吸收单元(610)的输入端与所述第一开关管(100)的输入端连接，所述第一吸收单元(610)的输出端接地；所述第二吸收单元(620)的输入端与所述第一开关管(100)的输入端连接，所述第二吸收单元(620)的输出端与所述第二开关管(200)的输出端连接；所述第三吸收单元(630)的输入端接地，所述第三吸收单元(630)的输出端与所述第二开关管(200)的输出端连接。

8.电路系统，其特征在于：包括如权利要求1至7任一权利要求所述的一种开关管电路结构，还包括正电源、负电源、第一负载(700)以及第二负载(800)，所述正电源通过所述第一负载(700)与所述第一开关管(100)的输入端连接，所述负电源通过所述第二负载(800)与所述第二开关管(200)的输出管连接。

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