CN218958787U - 一种mosfet隔离驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种MOSFET隔离驱动电路，包括变压器隔离部分、控制部分、功率驱动部分、抖动抑制部分和功率MOSFET部分，所述变压器隔离部分的一侧连接有控制部分，所述控制部分包括R1、R3、R5、R7、R9、R11、N1、NM1、D1、D2、D5与D7，所述控制部分的一侧连接有功率驱动部分，所述功率驱动部分包括R13、R15、N3、D9、P1、C1与C3，所述功率驱动部分的一侧连接有抖动抑制部分，所述抖动抑制部分包括R17、R18、R21、D11、N5、P3、PM1与PM1GND，所述抖动抑制部分的一侧连接有功率MOSFET部分。本实用新型通过该电路与之前的驱动电路相比，有效地对控制驱动、功率驱动进行了划分，功率电的异常不会影响控制的时序，控制的电流回路在前期就进行了隔离和防护。

Description

一种MOSFET隔离驱动电路

技术领域

本实用新型涉及隔离驱动电路技术领域，具体为一种MOSFET隔离驱动电路。

背景技术

当前阶段，电源变换、电机控制的新需求要求功率密度越来越高，在单位体积内的功率变换越来越大，相对应的主要功率变换元器件MOSFET开始进入SiC、GaN的应用，SiC、GaN器件适用于高频的开关切换，相对应的MOSFET驱动要求快速响应、死区时间严格控制、负压保障不引起MOSFET的误开通。在航空领域，MOSFET驱动还要求能满足-55℃低温启动和工作、高可靠性、电磁兼容适应好，以及故障时对产品的影响小，现有国产MOSFET驱动无法满足航空产品的使用，尤其是3kW大功率以上，一是MOSFET并联后会带来驱动电流的增加，现有的MOSFET驱动一般在3A以下，二是MOSFET并联后，最外层的MOSFET的驱动线缆过长会带来PCB感抗的增加，当驱动频率达到500kHz以上时，PCB感抗带来的扰动会非常明显，这两个问题会使航空领域的产品在进行供电兼容性试验时，高侧MOSFET的源极不稳定，经常造成MOSFET的损坏，进而影响产品的损坏，严重时会产生短路大电流，造成系统汇流条的波动。

现有的SiC型MOSFET的隔离驱动电路在大功率应用时，存在多管并联使用，此时驱动电路开关响应慢、驱动反向不稳定抖动、PCB路径长的驱动抖动、驱动可靠性不高，同时驱动没有考虑失效模式的影响，尤其是对系统的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种MOSFET隔离驱动电路，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种MOSFET隔离驱动电路，包括变压器隔离部分、控制部分、功率驱动部分、抖动抑制部分和功率MOSFET部分，其特征在于：所述变压器隔离部分的一侧连接有控制部分，所述控制部分包括R1、R3、R5、R7、R9、R11、N1、NM1、D1、D2、D5与D7，所述控制部分的一侧连接有功率驱动部分，所述功率驱动部分包括R13、R15、N3、D9、P1、C1与C3，所述功率驱动部分的一侧连接有抖动抑制部分，所述抖动抑制部分包括R17、R18、R21、D11、N5、P3、PM1与PM1GND，所述抖动抑制部分的一侧连接有功率MOSFET部分，所述功率MOSFET部分包括R23，所述功率MOSFET部分的底部并联有功率MOSFET部分。

优选的，所述R1构成一个驱动电流回路，所述R13抑制图腾柱电路的最大电流。

优选的，所述D7为18V稳压。

优选的，所述功率MOSFET部分的结电容分为两个路径，一是R9，二是会通过R3、驱动变压器的线圈、R5、R7、N1的be结来三个路径，形成三个放电回路。

优选的，所述三个放电回路使得PWM控制在死区时，MOSFET的结电容能快速放电结束。

优选的，所述R5流经电流时，NM1的GS形成电压，NM1的DS导通。

有益效果

本实用新型提供了一种MOSFET隔离驱动电路，具有以下优点：

（1）该电路与之前的驱动电路相比，有效地对控制驱动、功率驱动进行了划分，功率电的异常不会影响控制的时序，控制的电流回路在前期就进行了隔离和防护；

（2）该电路对死区进行了三重放电路径的设计，可以保证MOSFET的关断下降沿足够快速有效，也可以保证了驱动异常时，驱动的归零、归一，每次启动都是一样的工作时序，有效地保证了驱动的可靠性。

（3）该电路可以有效地抑制功率电扰动、驱动线路感抗带来的驱动抖动，这个在高频驱动时非常明显，也是产品电磁干扰的辐射源之一，驱动可以得到有效的抑制，不再产生驱动的抖动，自然也就不会对SiC型MOSFET产生误导通的动作， SiC型MOSFET的开通门槛较低，这也是低开通门槛MOSFET非常关注的一个指标。

附图说明

图1为本实用新型的原理图；

图2为本实用新型的分解图；

图3为本实用新型的并联扩容图。

图中：1、密封盖；101、调节架；102、密封垫；103、限位槽；104、调节轴；105、钢丝绳；106、脚踏槽；107、滑槽；108、存放网槽；109、滑块；2、支撑组件；201、底座；202、防滑垫；203、挡板；3、收集箱；301、拉手；302、收集口；303、抽拉滤板；4、盒体；5、内胆；501、缓冲海绵；502、进料口；503、排液口；6、分隔板；7、格栅。

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做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。

如图1-3所示，本实用新型提供一种MOSFET隔离驱动电路，包括变压器隔离部分、控制部分、功率驱动部分、抖动抑制部分和功率MOSFET部分，变压器隔离部分的一侧连接有控制部分，控制部分包括R1、R3、R5、R7、R9、R11、N1、NM1、D1、D2、D5与D7，R5流经电流时，NM1的GS形成电压，NM1的DS导通，D7为18V稳压，R1构成一个驱动电流回路；

具体的，如图1、图2和图3所示，使用时，通过在变压器隔离部分的一侧连接有控制部分，能够利用图1中的框线内电路可以对应MOSFET来扩展，每个MOSFET都增加，当需要进行功率扩容时，可以用下图3的电路来快速搭建，只需同步构建抖动抑制部分即可，当然，在布线合理时，也可以用一个框线内的电路来对应两个MOSFET，R1构成一个驱动电流回路，当后级故障时，保证驱动电流的闭环，D7为18V稳压，保证电压不会过压，一般MOSFET的GS电压要求最大不超过20V，隔离部分，用驱动变压器对信号进行有效的地隔离，接着控制部分，实现正向高电平、死区0电平、反向低电平的控制；

R13抑制图腾柱电路的最大电流，控制部分的一侧连接有功率驱动部分，功率驱动部分包括R13、R15、N3、D9、P1、C1与C3；

具体的，如图2和图3所示，使用时，通过在控制部分的一侧连接有功率驱动部分，能够利用R15、D9的稳压，保证MOSFET关断时GS电压为稳定的-3.3V，可以可靠关断，框线内的电路保证MOSFET的主功率电流扰动引起的源极（S极）波动时，驱动跟随变动和抑制，控制驱动的抖动，当驱动为正向高电平时，驱动变压器副边的电流从R3流入，经R9、D2流回，同时部分小电流驱动三极管N3开通，图腾柱工作，驱动大电流会快速地对主功率的MOSFET的栅极充电，使得驱动的上升沿得到可靠保证，功率驱动部分，实现功率电的加强，使驱动电流满足MOSFET的开通；

功率驱动部分的一侧连接有抖动抑制部分，抖动抑制部分包括R17、R18、R21、D11、N5、P3、PM1与PM1GND，抖动抑制部分的一侧连接有功率MOSFET部分；

具体的，如图1和图2所示，使用时，通过在抖动抑制部分的一侧连接有功率MOSFET部分，当驱动进入死区为0时，MOSFET的结电容一开始有两个路径，一是R9，二是会通过R3、驱动变压器的线圈、R5、R7、N1的be结来三个路径来快速放电，R9保证主功率GS结电容的基本放电回路，当N1的be流经电流时，N1的ce导通，使得主功率GS结电容的电荷快速放电，当R5流经电流时，NM1的GS形成电压，NM1的DS导通，使得主功率GS结电容的电荷快速放电，这三个放电回路使得PWM控制在死区时，MOSFET的结电容能快速放电结束，也可保证PWM混乱时，只要PWM进入死区，MOSFET的结电容能快速放电完成，有效保证每次驱动都是稳定、可靠的，抖动抑制部分，实现驱动抖动的抑制，避免无效的抖动；

功率MOSFET部分包括R23，功率MOSFET部分的结电容分为两个路径，一是R9，二是会通过R3、驱动变压器的线圈、R5、R7、N1的be结来三个路径，形成三个放电回路，三个放电回路使得PWM控制在死区时，MOSFET的结电容能快速放电结束，功率MOSFET部分的底部并联有功率MOSFET部分；

具体的，如图2和图3所示，使用时，当驱动为反向低电平时，驱动变压器副边的电流流经R5、R7、R9、N1的be结、R3，同理，N1的be结流经电流，会使N1的ce导通，驱动不会进入到图腾柱端，更不会进入到主功率MOSFET端，驱动的可靠性得以保证。

工作原理：使用时，首先，通过R1构成一个驱动电流回路，当后级故障时，保证驱动电流的闭环，接着R13抑制图腾柱电路的最大电流，然后D7为18V稳压，保证电压不会过压；

其次，通过R15、D9的稳压，保证MOSFET关断时GS电压为稳定的-3.3V，可以可靠关断，接着框线内的电路保证MOSFET的主功率电流扰动引起的源极（S极）波动时，驱动跟随变动和抑制，控制驱动的抖动，然后当驱动为正向高电平时，驱动变压器副边的电流从R3流入，经R9、D2流回，同时部分小电流驱动三极管N3开通，图腾柱工作，驱动大电流会快速地对主功率的MOSFET的栅极充电；

最后，通过当驱动进入死区为0时，MOSFET的结电容一开始有两个路径，一是R9，二是会通过R3、驱动变压器的线圈、R5、R7、N1的be结来三个路径来快速放电，R9保证主功率GS结电容的基本放电回路，当N1的be流经电流时，N1的ce导通，使得主功率GS结电容的电荷快速放电，当R5流经电流时，NM1的GS形成电压，NM1的DS导通，使得主功率GS结电容的电荷快速放电，这三个放电回路使得PWM控制在死区时，MOSFET的结电容能快速放电结束，也可保证PWM混乱时，只要PWM进入死区，MOSFET的结电容能快速放电完成，接着当驱动为反向低电平时，驱动变压器副边的电流流经R5、R7、R9、N1的be结、R3，同理，N1的be结流经电流，会使N1的ce导通，驱动不会进入到图腾柱端，更不会进入到主功率MOSFET端。

需要说明的是，尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和运用的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种MOSFET隔离驱动电路，包括变压器隔离部分、控制部分、功率驱动部分、抖动抑制部分和功率MOSFET部分，其特征在于：所述变压器隔离部分的一侧连接有控制部分，所述控制部分包括R1、R3、R5、R7、R9、R11、N1、NM1、D1、D2、D5与D7，所述控制部分的一侧连接有功率驱动部分，所述功率驱动部分包括R13、R15、N3、D9、P1、C1与C3，所述功率驱动部分的一侧连接有抖动抑制部分，所述抖动抑制部分包括R17、R18、R21、D11、N5、P3、PM1与PM1GND，所述抖动抑制部分的一侧连接有功率MOSFET部分，所述功率MOSFET部分包括R23，所述功率MOSFET部分的底部并联有功率MOSFET部分。

2.根据权利要求1所述的一种MOSFET隔离驱动电路，其特征在于：所述R1构成一个驱动电流回路，所述R13抑制图腾柱电路的最大电流。

3.根据权利要求1所述的一种MOSFET隔离驱动电路，其特征在于：所述D7为18V稳压。

4.根据权利要求1所述的一种MOSFET隔离驱动电路，其特征在于：所述功率MOSFET部分的结电容分为两个路径，一是R9，二是会通过R3、驱动变压器的线圈、R5、R7、N1的be结来三个路径，形成三个放电回路。

5.根据权利要求4所述的一种MOSFET隔离驱动电路，其特征在于：所述三个放电回路使得PWM控制在死区时，MOSFET的结电容能快速放电结束。

6.根据权利要求1所述的一种MOSFET隔离驱动电路，其特征在于：所述R5流经电流时，NM1的GS形成电压，NM1的DS导通。

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