CN214850957U - 一种具有欠压保护的高效mosfet互补驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种具有欠压保护的高效MOSFET互补驱动电路，属于MOSFET领域，包括延时电路、推挽输出电路和欠压电路；所述延时电路增加死区时间，避免上下MOSFET管同时导通；所述推挽输出电路提高驱动能力和快速放电路径；所述欠压电路在驱动电压低于设计值时截止，防止驱动电压低造成MOSFET管炸管。本实用新型采用延时导通，提高导通阈值，从而提高死区时间，避免上下管窜红短路；通过推挽输出，提高驱动能力，同时提供快速放电电路；采用驱动电压欠压检测电路，避免驱动电压降低后，造成MOSFET内阻增大，损耗增大，出现炸管现象。
Description
技术领域
本实用新型涉及MOSFET技术领域，特别涉及一种具有欠压保护的高效MOSFET互补驱动电路。
背景技术
MOSFET因其导通内阻低、开关速度快等优点被广泛应用于各控制电路中。在控制电路中MOSFET开关速度不匹配容易造成MOSFET短路损坏，MOSFET的特性决定了其驱动电压不同，内阻不同，损耗不同。损耗过大，发热严重，容易造成炸机现象。
本电路增加延迟电路，驱动电压欠压保护电路，响应速度极快，可靠性高，从而避免炸机现象发生。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种具有欠压保护的高效MOSFET互补驱动电路，以解决技术背景中的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种具有欠压保护的高效MOSFET互补驱动电路，包括：
延时电路，增加死区时间，避免上下MOSFET管同时导通；
推挽输出电路，提高驱动能力和快速放电路径；
欠压电路，在驱动电压低于设计值时截止，防止驱动电压低造成MOSFET管炸管。
可选的，所述延时电路包括电阻R15、三极管Q9、电容C2和稳压管ZD3；
所述三极管Q9的集电极接稳压管ZD3的负极和电阻R15的一端，发射极接地，基极通过电阻R17接PWM信号；
所述电阻R15的另一端接15V电压；
所述电容C2并联在所述三极管Q9的集电极和发射极；
所述三极管Q9的基极和发射极还并联有电阻R16。
可选的，所述推挽输出电路包括三极管Q1和三极管Q2；所述三极管Q1的发射极与所述三极管Q2的发射极相连，所述三极管Q1的基极与所述三极管Q2的基极相连。
可选的，所述欠压电路包括电阻R7~R9、R20~R22，三极管Q4、Q5、Q10、Q11，二极管D2，D4和稳压管ZD1、ZD2、ZD4、ZD5；
电阻R7的一端接三极管Q5的集电极，另一端接稳压管ZD1的负极；稳压管ZD1的正极接三极管Q4的基极和电阻R8的一端；
三极管Q5的基极接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接三极管Q4的集电极和稳压管ZD2的负极，三极管Q5的发射极接二极管D2的负极；二极管D2的正极接15V电压；
三极管Q4的发射极、电阻R8的另一端和稳压管ZD2的正极相连；
电阻R20的一端接三极管Q10的集电极，另一端接稳压管ZD4的负极；稳压管ZD4的正极接三极管Q11的基极和电阻R21的一端；
三极管Q10的基极接电阻R22的一端，电阻R22的另一端接三极管Q11的集电极和稳压管ZD5的负极，三极管Q10的发射极接二极管D4的负极；二极管D4的正极接15V电压；
三极管Q11的发射极、电阻R21的另一端和稳压管ZD5的正极均接地。
可选的，所述稳压管ZD3的正极连接三极管Q8的基极，三极管Q8的发射极接地，集电极连接电阻R13的一端和三极管Q7的基极；
三极管Q7的发射极接地，集电极连接电阻R12的一端和三极管Q6的基极；三极管Q6的集电极连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电阻R6的一端和三极管Q3的基极，电阻R6的另一端接三极管Q3的发射极；
三极管Q6的发射极通过电阻R11接地，三极管Q7的集电极和发射极还并联有电阻R10；电阻R13的另一端接15V电压；三极管Q8的基极和发射极还并联有电阻R14。
可选的，所述稳压管ZD2的正极通过电阻R3接二极管D1的正极，二极管D1的负极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端和二极管D1的正极间连接有电阻R1。
可选的，三极管Q10的集电极连接三极管Q12的集电极，三极管Q12的发射极接三极管Q13的发射极，三极管Q13的集电极接地，三极管Q12的基极和三极管Q13的基极共同连接至三极管Q14的集电极，
三极管Q14的发射极接地，集电极通过电阻R23接15V电压，基极连接三极管Q15的集电极；
三极管Q15的发射极接地，集电极通过电阻R24接15V电压，基极连接稳压管ZD6的正极；三极管Q15的基极和发射极之间连接有电阻R25，稳压管ZD6的负极接三极管Q16的集电极；
三极管Q16的集电极通过电阻R26接15V电压，发射极接地，基极接三极管Q17的集电极；三极管Q16的集电极和发射极之间还连接有电容C3；
三极管Q17的集电极通过电阻R27接15V电压，发射极接地，基极接电阻R29，三极管Q17的基极和发射极之间还连接有电阻R28。
可选的，三极管Q12的发射极和三极管Q13的发射极还共同连接电阻R31的一端，电阻R31的另一端连接二极管D3的负极，三极管D3的正极和电阻R31的一端之间还连接电阻R18。
在本实用新型提供的具有欠压保护的高效MOSFET互补驱动电路中，包括延时电路、推挽输出电路和欠压电路；所述延时电路增加死区时间，避免上下MOSFET管同时导通；所述推挽输出电路提高驱动能力和快速放电路径；所述欠压电路在驱动电压低于设计值时截止，防止驱动电压低造成MOSFET管炸管。
本实用新型具有以下有益效果：
（1）采用延时导通，提高导通阈值，从而提高死区时间，避免上下管窜红短路；
（2）采用推挽输出，提高驱动能力，同时提供快速放电电路；
（3）采用驱动电压欠压检测电路，避免驱动电压降低后，造成MOSFET内阻增大，损耗增大，出现炸管现象。
附图说明
图1是本实用新型提供的具有欠压保护的高效MOSFET互补驱动电路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种具有欠压保护的高效MOSFET互补驱动电路作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
实施例一
本实用新型提供了一种具有欠压保护的高效MOSFET互补驱动电路，包括延时电路1、推挽输出电路2和欠压电路3；所述延时电路增加死区时间，避免上下MOSFET管同时导通；所述推挽输出电路提高驱动能力和快速放电路径；所述欠压电路在驱动电压低于设计值时截止，防止驱动电压低造成MOSFET管炸管。
所述延时电路包括电阻R15、三极管Q9、电容C2和稳压管ZD3；所述三极管Q9的集电极接稳压管ZD3的负极和电阻R15的一端，发射极接地，基极通过电阻R17接PWM信号；所述电阻R15的另一端接15V电压；所述电容C2并联在所述三极管Q9的集电极和发射极；所述三极管Q9的基极和发射极还并联有电阻R16。
所述推挽输出电路包括三极管Q1和三极管Q2；所述三极管Q1的发射极与所述三极管Q2的发射极相连，所述三极管Q1的基极与所述三极管Q2的基极相连。所述欠压电路包括电阻R7~R9、R20~R22，三极管Q4、Q5、Q10、Q11，二极管D2，D4和稳压管ZD1、ZD2、ZD4、ZD5；电阻R7的一端接三极管Q5的集电极，另一端接稳压管ZD1的负极；稳压管ZD1的正极接三极管Q4的基极和电阻R8的一端；三极管Q5的基极接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接三极管Q4的集电极和稳压管ZD2的负极，三极管Q5的发射极接二极管D2的负极；二极管D2的正极接15V电压；三极管Q4的发射极、电阻R8的另一端和稳压管ZD2的正极相连；电阻R20的一端接三极管Q10的集电极，另一端接稳压管ZD4的负极；稳压管ZD4的正极接三极管Q11的基极和电阻R21的一端；三极管Q10的基极接电阻R22的一端，电阻R22的另一端接三极管Q11的集电极和稳压管ZD5的负极，三极管Q10的发射极接二极管D4的负极；二极管D4的正极接15V电压；三极管Q11的发射极、电阻R21的另一端和稳压管ZD5的正极均接地。
所述稳压管ZD3的正极连接三极管Q8的基极，三极管Q8的发射极接地，集电极连接电阻R13的一端和三极管Q7的基极；三极管Q7的发射极接地，集电极连接电阻R12的一端和三极管Q6的基极；三极管Q6的集电极连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电阻R6的一端和三极管Q3的基极，电阻R6的另一端接三极管Q3的发射极；三极管Q6的发射极通过电阻R11接地，三极管Q7的集电极和发射极还并联有电阻R10；电阻R13的另一端接15V电压；三极管Q8的基极和发射极还并联有电阻R14。
所述稳压管ZD2的正极通过电阻R3接二极管D1的正极，二极管D1的负极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端和二极管D1的正极间连接有电阻R1。三极管Q10的集电极连接三极管Q12的集电极，三极管Q12的发射极接三极管Q13的发射极，三极管Q13的集电极接地，三极管Q12的基极和三极管Q13的基极共同连接至三极管Q14的集电极，三极管Q14的发射极接地，集电极通过电阻R23接15V电压，基极连接三极管Q15的集电极；三极管Q15的发射极接地，集电极通过电阻R24接15V电压，基极连接稳压管ZD6的正极；三极管Q15的基极和发射极之间连接有电阻R25，稳压管ZD6的负极接三极管Q16的集电极；三极管Q16的集电极通过电阻R26接15V电压，发射极接地，基极接三极管Q17的集电极；三极管Q16的集电极和发射极之间还连接有电容C3；三极管Q17的集电极通过电阻R27接15V电压，发射极接地，基极接电阻R29，三极管Q17的基极和发射极之间还连接有电阻R28。三极管Q12的发射极和三极管Q13的发射极还共同连接电阻R31的一端，电阻R31的另一端连接二极管D3的负极，三极管D3的正极和电阻R31的一端之间还连接电阻R18。
工作原理为：
（1）欠压电路3：DC15V驱动电压流经二极管D2、电阻R9、稳压管ZD2，当DC15V电压上升过程中，上升到VD2(0.7V)+ VGE(Q5)(0.7V)+VZD2(12V)=13.4V时，三极管Q5导通，驱动电压DC15V经过二极管D2、三极管Q5、电阻R7、稳压管ZD1、到三极管Q4基极，三极管Q4导通，此时，流过三极管Q5基极的电流流过三极管Q4，稳压管ZD2失去作用。当DC15V电压不稳下降时，当降到VZD1(6.2V)+ VGE(Q4)(0.7V)+VCE(Q5)(0.3V)+VD2(0.7V)=7.9V以下时，三极管Q4截止，此时稳压管ZD2又参与到电路中，稳压管ZD2反向截止，三极管Q5截止，驱动电压DC15V不导通。
（2）当PWM为高电平时：
上桥臂三极管Q9导通，三极管Q9的集电极被拉低，稳压管ZD3不导通。三极管Q8截止，三极管Q7基极为高电平，导通。三极管Q6基极为低电平，截止。三极管Q3截止，MOSFET（即图1中的V1）栅极为低电平，MOSFET（V1）截止。由于MOSFET的结电容的存在，需对其进行放电，其中一路放电路径经过电阻R3；第二路放电路径经过二极管D1、电阻R2、三极管Q2进行快速放电。
同理分析，下桥臂三极管Q17导通，三极管Q16截止，15V电压经过电阻R26对电容C3充电，当电容C3电压达到VZD6(5.6V)+ VGE(Q15)(0.7V)=6.3V时，三极管Q15导通，延时导通时间τ=R26*C3，三极管Q14基极低电平截止，三极管Q12导通，DC15V经二极管D4、三极管Q10、三极管Q12、电阻R18到MOSFET（即图1中的V2），MOSFET（V2）导通。
（3）当PWM为低电平时：
上桥臂三极管Q9截止，DC15V经过电阻R15对电容C2充电，当电容C2电压达到VZD3(5.6V)+ VGE(Q8)(0.7V)=6.3V，三极管Q8导通，三极管Q7截止，三极管Q6导通，三极管Q3基极为低电平，集电极为高电平DC15V，三极管Q3导通，三极管Q1导通，MOSFET（V1）导通。
同理分析，下桥臂三极管Q17截止，三极管Q16导通，稳压管ZD6截止，三极管Q15截止，三极管Q14导通，三极管Q13导通，从而对MOSFET（V2）进行快速放电。
当VCC为高压时，图中Q6则为大功率三极管，当V1导通后，Q6集电极承受高电压；
EC1为自举电容，电容正端始终比负端高DC15V电压，为V1提供开启电压。
图中参数可根据实际应用进行相应调整。驱动电阻R1、R18在MOSFET为低压管时选取10~100Ω左右，在MOSFET为高压管时选取100~330Ω左右。
上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (8)
1.一种具有欠压保护的高效MOSFET互补驱动电路，其特征在于，包括：
延时电路，增加死区时间，避免上下MOSFET管同时导通；
推挽输出电路，提高驱动能力和快速放电路径；
欠压电路，在驱动电压低于设计值时截止，防止驱动电压低造成MOSFET管炸管。
2.如权利要求1所述的具有欠压保护的高效MOSFET互补驱动电路，其特征在于，所述延时电路包括电阻R15、三极管Q9、电容C2和稳压管ZD3；
所述三极管Q9的集电极接稳压管ZD3的负极和电阻R15的一端，发射极接地，基极通过电阻R17接PWM信号；
所述电阻R15的另一端接15V电压；
所述电容C2并联在所述三极管Q9的集电极和发射极；
所述三极管Q9的基极和发射极还并联有电阻R16。
3.如权利要求2所述的具有欠压保护的高效MOSFET互补驱动电路，其特征在于，所述推挽输出电路包括三极管Q1和三极管Q2；所述三极管Q1的发射极与所述三极管Q2的发射极相连，所述三极管Q1的基极与所述三极管Q2的基极相连。
4.如权利要求3所述的具有欠压保护的高效MOSFET互补驱动电路，其特征在于，所述欠压电路包括电阻R7~R9、R20~R22，三极管Q4、Q5、Q10、Q11，二极管D2，D4和稳压管ZD1、ZD2、ZD4、ZD5；
电阻R7的一端接三极管Q5的集电极，另一端接稳压管ZD1的负极；稳压管ZD1的正极接三极管Q4的基极和电阻R8的一端；
三极管Q5的基极接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接三极管Q4的集电极和稳压管ZD2的负极，三极管Q5的发射极接二极管D2的负极；二极管D2的正极接15V电压；
三极管Q4的发射极、电阻R8的另一端和稳压管ZD2的正极相连；
电阻R20的一端接三极管Q10的集电极，另一端接稳压管ZD4的负极；稳压管ZD4的正极接三极管Q11的基极和电阻R21的一端；
三极管Q10的基极接电阻R22的一端，电阻R22的另一端接三极管Q11的集电极和稳压管ZD5的负极，三极管Q10的发射极接二极管D4的负极；二极管D4的正极接15V电压；
三极管Q11的发射极、电阻R21的另一端和稳压管ZD5的正极均接地。
5.如权利要求4所述的具有欠压保护的高效MOSFET互补驱动电路，其特征在于，所述稳压管ZD3的正极连接三极管Q8的基极，三极管Q8的发射极接地，集电极连接电阻R13的一端和三极管Q7的基极；
三极管Q7的发射极接地，集电极连接电阻R12的一端和三极管Q6的基极；三极管Q6的集电极连接电阻R5的一端，电阻R5的另一端连接电阻R6的一端和三极管Q3的基极，电阻R6的另一端接三极管Q3的发射极；
三极管Q6的发射极通过电阻R11接地，三极管Q7的集电极和发射极还并联有电阻R10；电阻R13的另一端接15V电压；三极管Q8的基极和发射极还并联有电阻R14。
6.如权利要求5所述的具有欠压保护的高效MOSFET互补驱动电路，其特征在于，所述稳压管ZD2的正极通过电阻R3接二极管D1的正极，二极管D1的负极接电阻R2的一端，电阻R2的另一端和二极管D1的正极间连接有电阻R1。
7.如权利要求6所述的具有欠压保护的高效MOSFET互补驱动电路，其特征在于，三极管Q10的集电极连接三极管Q12的集电极，三极管Q12的发射极接三极管Q13的发射极，三极管Q13的集电极接地，三极管Q12的基极和三极管Q13的基极共同连接至三极管Q14的集电极，
三极管Q14的发射极接地，集电极通过电阻R23接15V电压，基极连接三极管Q15的集电极；
三极管Q15的发射极接地，集电极通过电阻R24接15V电压，基极连接稳压管ZD6的正极；三极管Q15的基极和发射极之间连接有电阻R25，稳压管ZD6的负极接三极管Q16的集电极；
三极管Q16的集电极通过电阻R26接15V电压，发射极接地，基极接三极管Q17的集电极；三极管Q16的集电极和发射极之间还连接有电容C3；
三极管Q17的集电极通过电阻R27接15V电压，发射极接地，基极接电阻R29，三极管Q17的基极和发射极之间还连接有电阻R28。
8.如权利要求7所述的具有欠压保护的高效MOSFET互补驱动电路，其特征在于，三极管Q12的发射极和三极管Q13的发射极还共同连接电阻R31的一端，电阻R31的另一端连接二极管D3的负极，三极管D3的正极和电阻R31的一端之间还连接电阻R18。
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