CN2854916Y - 功率场效应晶体管驱动加速电路 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及功率元件处理电路，尤其涉及一种功率场效应晶体管驱动加速电路。一种功率场效应晶体管驱动加速电路包括一由电阻R1，三极管Q1、Q2组成的推挽放大电路、一脉冲变压器TR1、功率场效应晶体管Q4、Q6、与脉冲变压器TR1原边连接的稳压二极管VD1、二极管D2和与脉冲变压器TR1副边连接的放电回路以及栅极保护电路，稳压二极管VD1与二极管D2串联。本实用新型功率场效应晶体管驱动加速电路通过使用加速关闭回路和放电回路后，大大缩短了功率场效应晶体管的开通时间及关断时间，从而减少功率场效应晶体管的开关损耗。

Description

功率场效应晶体管驱动加速电路
【技术领域】
本实用新型涉及功率元件处理电路，尤其涉及一种功率场效应晶体管驱动加速电路。
【背景技术】
在使用功率器件中，常常要处理功率器件的驱动电路。功率器件的性能和可靠性都与驱动电路有直接的关系，在使用功率MOSFFET中，开关损耗∶导通损耗约为1∶3。在使用IGBT中，开关损耗∶导通损耗约为3∶1。但相同的功率的容量，两种器件的有相同开关频率的总的损耗大致相同。在功率MOSFET工作时的总损耗为 Pt = T j - T c R thic = Pc + Ps + PR + PD , Pc为导通功耗 PD = D × I D 2 × Rds ( on ) , D为占空比。Ps＝(Eon+Eoff)×fsm为开关损耗。PD和PR分别为驱动和反向截止功耗。PD、PR和PC、PS相比是很小的，这里可以忽略不计。
请参阅图1和图2所示，在常规的应用中，一种方式是直接将PWM集成电路产生的PWM信号直接驱动功率器件；另外一种方式是将PWM集成电路产生的PWM信号经过放大后经过隔离放大器简单处理后驱动功率器件。第一种方法由于PWM集成电路能提供的充电电流和能够接受的放电电流都很有限，因而对功率MOSFET的开关有所影响，适用性范围受限且不能实现多路驱动；第二种方法虽然能够多路驱动，但对关断的速率没有明显的改善。
【实用新型内容】
本次实用新型的目的在于提供一种能够缩短功率场效应晶体管的开通时间及关断时间的功率场效应晶体管驱动加速电路。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种功率场效应晶体管驱动加速电路包括一由电阻R1，三极管Q1、Q2组成的推挽放大电路、一脉冲变压器TR1、功率场效应晶体管Q4、Q6、与脉冲变压器TR1原边连接的稳压二极管VD1、二极管D2和与脉冲变压器TR1副边连接的放电回路以及栅极保护电路，稳压二极管VD1与二极管D2串联。
功率场效应晶体管驱动加速电路还包括一复位电路与脉冲变压器TR1的原边连接。
所述复位电路包括电阻R2、R3、三极管Q3、二极管D1，二极管D1的阳极通过电阻R3和三极管Q3的集电极连接，二极管Q3的基极和电阻R2连接。
所述放电回路包括二极管D3、D4、电阻R4、R5、电容C1和三极管Q5，电阻R5和电容C1并联，三极管Q5的集电极与电阻R4以及二极管D4的阴极连接，电阻R5与三极管Q5的基极连接。
所述栅极保护电路包括串联的稳压二极管VD2、VD3、电阻R7，稳压二极管VD2、VD3串联后再与电阻R7并联。
所述功率场效应晶体管驱动加速电路还包括一加速关闭回路与场效应晶体管Q6、复位电路和放电回路连接。
所述加速关闭回路包括串联连接的电阻R6和电容C2。
与现有技术相比，本实用新型功率场效应晶体管驱动加速电路通过使用加速关闭回路和放电回路后，大大缩短了功率场效应晶体管的开通时间及关断时间，从而减少功率场效应晶体管的开关损耗。
【附图说明】
图1是现有的一种脉冲变压器驱动电路图；
图2是现有的另外一种脉冲变压器驱动电路图；
图3是本实用新型功率场效应晶体管驱动加速电路第一实施方式的电路图；
图4是本实用新型功率场效应晶体管驱动加速电路第二实施方式的电路图。
图5是本实用新型功率场效应晶体管驱动加速电路第三实施方式的电路图
【具体实施方式】
请参阅图3所示，一种功率场效应晶体管驱动加速电路包括一由电阻R1，三极管Q1、Q2组成的推挽放大电路、一脉冲变压器TR1、功率场效应晶体管Q4、Q6、与脉冲变压器TR1原边连接的稳压二极管VD1、二极管D2和与脉冲变压器TR1副边连接的放电回路以及栅极保护电路。稳压二极管VD1与二极管D2串联。
放电回路包括二极管D3、D4、电阻R4、R5、电容C1和三极管Q6，电阻R5和电容C1并联，三极管Q5的集电极与电阻R4以及二极管D4的阴极连接，电阻R5与三极管Q5的基极连接。栅极保护电路包括稳压二极管VD2、VD3和电阻R7，稳压二极管VD2、VD3串联后再与电阻R7并联。
当P1输入为高电平时三极管Q1导通，功率场效应晶体管Q4导通，驱动脉冲变压器TR1的副边耦合出上正下负的驱动信号，功率场效应晶体管Q6导通。当P1输入为低电平时，三极管Q2导通，功率场效应晶体管Q4截止，脉冲变压器TR1的副边耦合出上负下正的驱动信号，三极管Q5导通，把功率场效应晶体管Q6栅级电荷通过二极管D4和三极管Q5进行释放，使功率场效应晶体管Q6驱动的下降沿时间缩短。
图4所示是本实用新型功率场效应晶体管驱动加速电路的第二实施方式，一复位电路与脉冲变压器TR1的原边连接。复位电路包括电阻R2、R3、三极管Q3、二极管D1，二极管D1的阳极通过电阻R3和三极管Q3的集电极连接，二极管Q3的基极和电阻R2连接。
为了减少功率场效应晶体管Q6下降沿时间，本实用新型功率场效应晶体管驱动加速电路还包括一加速关闭回路与功率场效应晶体管Q6、栅极保护回路和放电回路连接。加速关闭回路包括串联连接的电阻R6和电容C2。其他元件与第一实施方式相同，故不赘述。
本实用新型功率场效应晶体管驱动加速电路的第二实施方式的运行过程如下：当输入端口P1的一个脉冲的上升沿时，通过电阻R1使三极管Q1导通。三极管Q1导通使得功率场效应晶体管Q4导通，则电源VCC的能量通过脉冲变压器TR1的原边耦合到脉冲变压器TR1的副边，则在功率场效应晶体管Q6的栅-源电压上升使得功率场效应晶体管Q6导通。
当输入端口P1的一个脉冲的下降沿时，通过电阻R1使得三极管Q1关断，三极管Q2导通，三极管Q2的导通使得功率场效应晶体管Q4截止。三极管Q3导通，使得脉冲变压器TR1的反向感应电流通过Q3、R3、D1形成回路，使脉冲变压器TR1的副边感应反向电压，副边反向感应电压的高电平加在三极管Q5的基极上使得三极管Q5导通，功率场效应晶体管Q6的栅极上的电压被D4、Q5迅速拉低，从而使功率场效应晶体管Q6迅速关断，功率场效应晶体管Q6上的漏极电压迅速上升的同时通过电容C2、电阻R6耦合到三极管Q5的基极上，三极管Q5基极的加速正反馈过程使得三极管Q5迅速饱和，从而加速功率场效应晶体管Q6栅极上的电压加速下降。
图5所示是本实用新型功率场效应晶体管驱动加速电路的第三实施例，半桥拓扑式功率场效应晶体管驱动加速电路用来驱动两个功率场效应晶体管V1、V2。其中V1D、V1G、V1S分别是功率场效应晶体管V1的漏极、栅极和源极；V2D、V2G、V2S分别是功率场效应晶体管V2的漏极、栅极、源极。T1为主高频变压器。端口P11、P21分别接至PWM控制芯片的PWM信号输出端口1和输出端口2。电容C3、C4分别与功率场效应晶体管V1、V2并联。其他元件与第二实施方式相同，故不赘述。
本实用新型通过使用复位电路、放电回路和栅极保护电路为例，介绍了一种功率场效应晶体管驱动加速电路，这不能被认为是对本实用新型权利要求的限制。如果本领域的技术人员依据本实用新型作出了非实质性的、显而易见的改变或改进，都应该属于本实用新型权利要求保护的范围。

Claims (7)

1、一种功率场效应晶体管驱动加速电路包括一由2个电阻R1，2个三极管Q1、Q2组成的2个推挽放大电路，其特征在于：所述功率场效应晶体管驱动加速电路还包括一脉冲变压器TR1、TR2、主高频变压器T1、2个场效应晶体管Q4、2个场效应晶体管V1、V2、与脉冲变压器TR1原边连接的2个稳压二极管VD1、2个二极管D2和与脉冲变压器TR1副边连接的2个放电回路以及2个栅极保护电路，稳压二极管VD1与二极管D2串联。
2、根据权利要求1所述的功率场效应晶体管驱动加速电路，其特征在于：所述功率场效应晶体管驱动加速电路还包括2个复位电路分别与脉冲变压器TR1、TR2的原边连接。
3、根据权利要求2所述的功率场效应晶体管驱动加速电路，其特征在于：所述复位电路包括电阻R2、R3、三极管Q3、二极管D1，二极管D1的阳极通过电阻R3和三极管Q3的集电极连接，二极管Q3的基极和电阻R2连接。
4、根据权利要求1所述的功率场效应晶体管驱动加速电路，其特征在于：所述放电回路包括二极管D3、D4、电阻R4、R5、电容C1和三极管Q5，电阻R5和电容C1并联，三极管Q5的集电极与电阻R4以及二极管D4的阴极连接，电阻R5与三极管Q5的基极连接。
5、根据权利要求1所述的功率场效应晶体管驱动加速电路，其特征在于：所述栅极保护电路包括串联的稳压二极管VD2、VD3和电阻R7，稳压二极管VD2、VD3串联后再与电阻R7并联。
6、根据权利要求1至5任意一项所述的功率场效应晶体管驱动加速电路，其特征在于：所述功率场效应晶体管驱动加速电路还包括2个加速关闭回路与相应的场效应晶体管、栅极保护电路和放电回路连接。
7、根据权利要求6所述的功率场效应晶体管驱动加速电路，其特征在于：所述加速关闭回路包括串联连接的电阻R6和电容C2。
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