CN216794844U - 一种简易结构的大电压场效应管驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种简易结构的大电压场效应管驱动电路，包括PMOS管Q1和NPMOS管Q2，所述PMOS管Q1的漏极连接NPMOS管Q2的漏极，PMOS管Q1的栅极连接电阻R1的一端、稳压二级管D1的阴极，稳压二级管D1的阳极连接稳压二级管D2的阴极，稳压二级管D2的阳极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地，PMOS管Q1的源极、电阻R1的另一端连接工作电源，稳压二级管D4的阳极接地，稳压二级管D1并联电容C1，稳压二级管D2并联电容C3,NPMOS管Q2的源极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地；稳压二级管D1的阳极为控制信号的输入端，PMOS管Q1的漏极为负载的连接端。本实用新型既能得到稳定的工作电源，又能有效规避了“对穿”风险，并且不需要增加太多的版图面积和器件成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种大电压场效应管驱动电路。
背景技术
电源脉冲调制电路，是脉冲体制雷达中为脉冲功率放大器供电的关键电路。通过该电路，实现脉冲功率放大器的快速上电、下电。而对控制电源通断的核心器件----大功率场效应管的驱动电路，则是电源脉冲调制电路的核心。
由于场效应管栅源电压的工作范围受限，所以大功率、大电压压场效应管的驱动电路设计与小电压场效应管驱动电路的设计存在很多不同之处。
现有的大电压场效应管驱动电路技术，主流的实现手段是采用互补式场效应管驱动电路。互补式场效应管结构存在“对穿”（即两个场效应管同时开启，器件因为电流过大烧毁，从而导致驱动电路失效）的危险状态；在大电压状态下工作时，需要提供额外的工作电源。
对于互补式场效应管结构的驱动电路，必须设计辅助电路，规避或者减弱“对穿”的危险。对于工作在大电压状态下的互补式场效应管结构的驱动电路，所需提供的额外工作电源通常也有两种方式：
1、通过二极管和电容构造自举电路；
2、通过电荷泵产生工作电源。
上述两种方式都存在一定的缺陷：方式1的结构简单，容易实现，但是电压不能持久，使用自举电路的驱动器不能实现特殊情况下的大脉冲宽度工作状态；方式2通过更加复杂的电路得到了稳定的工作电源，代价是更多的器件和版图面积，以及开关频率杂散。
发明内容
为解决上述缺陷，本实用新型提供一种简易结构的大电压场效应管驱动电路，适用于高电压（大于30V）场效应管的驱动。
本实用新型采用两个MOSFET的互补式结构，在栅极驱动上使用了创新性的设计，既能得到稳定的工作电源，又能有效规避了“对穿”风险，并且不需要增加太多的版图面积和器件成本。
为达到上述目的，本实用新型是采用以下技术方案实现的：
一种简易结构的大电压场效应管驱动电路，包括PMOS管Q1和NPMOS管Q2，所述PMOS管Q1的漏极连接NPMOS管Q2的漏极， PMOS管Q1的栅极连接电阻R1的一端、稳压二级管D1的阴极，稳压二级管D1的阳极连接稳压二级管D2的阴极，稳压二级管D2的阳极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地，PMOS管Q1的源极、电阻R1的另一端连接工作电源，稳压二级管D4的阳极接地，稳压二级管D1并联电容C1，稳压二级管D2并联电容C3,NPMOS管Q2的源极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地；
稳压二级管D1的阳极为控制信号的输入端，PMOS管Q1的漏极为负载的连接端。
本实用新型利用电容两端的电压不能瞬变的原理，控制信号通过C1/C3被“推送”至大功率场效应管（Q1/Q2）的栅极。然后被稳压二极管稳定在安全值内，不会击穿大功率场效应管的栅极。如果在电路需要稳定运行在大脉冲宽度甚至是连续波模式的时候，大功率场效应管（Q1/Q2）的栅极电压则通过R1/R2提供持续电压。
优选的，所述电阻R4为0.1Ω。
优选的，所述控制信号为TTL电平。
进一步的，所述稳压二级管D1的阳极连接驱动芯片U1的输出，所述驱动芯片U1的输入端连接控制信号源的输出。
优选的，所述控制信号源的输出信号为脉冲信号。
优选的，所述工作电源为48V,所述驱动芯片U1的供电电源为5V，所述脉冲信号为5V的脉冲信号。
外部的TTL信号源输入+5V的脉冲调制信号，大电压直流电源提供+48V的直流电压。低为0V，高为+5V的TTL信号经过驱动芯片U1，翻转电平并加强驱动能力后输出。
优选的，所述驱动芯片为UCC27325,所述稳压二级管D1的阳极连接驱动芯片U1的反向输出端，稳压二级管D1为BZV55，稳压二级管D2为BZT52H, PMOS管Q1为2SJ665，NPMOS管Q2为2SK3820。
进一步的，所述PMOS管Q1的漏极与地之间连接电容C2。
本实用新型主要由驱动器和大功率场效应管两大模块组成，采用大功率场效应管连接负载，通过上端的PMOS为负载提供供电电流，通过下端的NMOS为负载提供放电接地通道。驱动器根据驱动信号源输入的脉冲调制信号为大功率场效应管提供栅极充放电电流，同步脉冲调制信号并且增强了脉冲调制信号的电流驱动能力。
本实用新型适用于高电压（大于30V）场效应管的驱动。该电路采用两个MOSFET的互补式结构，并且在栅极使用了创新性的设计，即得到了稳定的工作电源，也有效规避了“对穿”风险，并且不需要增加太多的版图面积和器件成本。
本实用新型能够使用市场上常见的廉价器件，实现对大电压场效应管的驱动。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理图。
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楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例公开一种简易结构的大电压场效应管驱动电路，包括PMOS管Q1和NPMOS管Q2，所述PMOS管Q1的漏极连接NPMOS管Q2的漏极， PMOS管Q1的栅极连接电阻R1的一端、稳压二级管D1的阴极，稳压二级管D1的阳极连接稳压二级管D2的阴极，稳压二级管D2的阳极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地，PMOS管Q1的源极、电阻R1的另一端连接工作电源，稳压二级管D4的阳极接地，稳压二级管D1并联电容C1，稳压二级管D2并联电容C3,NPMOS管Q2的源极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地；稳压二级管D1的阳极为控制信号的输入端，PMOS管Q1的漏极为负载的连接端。工作电源、供电电源共地。
稳压二级管D1的阳极连接驱动芯片U1的输出，所述驱动芯片U1的输入端连接控制信号源的输出。控制信号源V2的输出信号为脉冲信号。PMOS管Q1的漏极与地之间连接电容C2。
其中：PMOS管Q1和NPMOS管Q2为大功率场效应管，加上电阻R4构成主电路部分，电阻R1、电阻R2、稳压二级管D1、稳压二级管D2、电容C1、电容C3、驱动芯片U1构成驱动部分。
实施例2
参见图1，本实施例在实施例1的基础上，公开了该种大电压场效应管驱动电路中的一种具体工作条件以及具体的元器件选型，具体如下：
工作电源为48V,驱动芯片U1的供电电源为5V，脉冲信号为5V的脉冲信号，控制信号为TTL电平，负载等效电阻R3为20Ω。
其中：驱动芯片为UCC27325,所述稳压二级管D1的阳极连接驱动芯片U1的反向输出端，稳压二级管D1为BZV55，稳压二级管D2为BZT52H, PMOS管Q1为2SJ665，NPMOS管Q2为2SK3820，电阻R4为0.1Ω，电阻R1为5KΩ，电阻R2为8KΩ，电容C1为10nF，电容C3为2.2nF，电容C2为0.1μF。
本实施例的电路结构与实施例1相同，故不赘述。
外部的TTL信号源输入+5V的脉冲调制信号，大电压直流电源提供+48V的直流电压。
低为0V，高为+5V的TTL信号经过驱动芯片U1，翻转电平并加强驱动能力后输出。
利用电容两端的电压不能瞬变的原理，输出信号通过C1/C3被“推送”至大功率场效应管（Q1/Q2）的栅极。然后被稳压二极管稳定在安全值内，不会击穿大功率场效应管的栅极。如果在电路需要稳定运行在大脉冲宽度甚至是连续波模式的时候，大功率场效应管（Q1/Q2）的栅极电压则通过R1/R2提供持续电压。
本实用新型适用于脉冲放大器、电源调制电路等产品，低成本的解决了大电压场效应管的快速充放电问题。
当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种简易结构的大电压场效应管驱动电路，包括PMOS管Q1和NPMOS管Q2，所述PMOS管Q1的漏极连接NPMOS管Q2的漏极，其特征在于：PMOS管Q1的栅极连接电阻R1的一端、稳压二级管D1的阴极，稳压二级管D1的阳极连接稳压二级管D2的阴极，稳压二级管D2的阳极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端接地，PMOS管Q1的源极、电阻R1的另一端连接工作电源，稳压二级管D4的阳极接地，稳压二级管D1并联电容C1，稳压二级管D2并联电容C3,NPMOS管Q2的源极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端接地；
稳压二级管D1的阳极为控制信号的输入端，PMOS管Q1的漏极为负载的连接端。
2.根据权利要求1所述的简易结构的大电压场效应管驱动电路，其特征在于：所述电阻R4为0.1Ω。
3.根据权利要求1所述的简易结构的大电压场效应管驱动电路，其特征在于：所述控制信号为TTL电平。
4.根据权利要求3所述的简易结构的大电压场效应管驱动电路，其特征在于：所述稳压二级管D1的阳极连接驱动芯片U1的输出，所述驱动芯片U1的输入端连接控制信号源的输出。
5.根据权利要求4所述的简易结构的大电压场效应管驱动电路，其特征在于：所述控制信号源的输出信号为脉冲信号。
6.根据权利要求5所述的简易结构的大电压场效应管驱动电路，其特征在于：所述工作电源为48V,所述驱动芯片U1的供电电源为5V，所述脉冲信号为5V的脉冲信号。
7.根据权利要求6所述的简易结构的大电压场效应管驱动电路，其特征在于：所述驱动芯片为UCC27325,所述稳压二级管D1的阳极连接驱动芯片U1的反向输出端，稳压二级管D1为BZV55，稳压二级管D2为BZT52H, PMOS管Q1为2SJ665，NPMOS管Q2为2SK3820。
8.根据权利要求1所述的简易结构的大电压场效应管驱动电路，其特征在于：所述PMOS管Q1的漏极与地之间连接电容C2。
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