一種大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】一種大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動(dòng)電路，至少包括驅(qū)動(dòng)電壓Vg、穩(wěn)壓電路、負(fù)壓電路和場效應(yīng)管Q，所述穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓二極管D1和限流電阻R1組成；所述負(fù)壓電路由二極管D2、電容C1、穩(wěn)壓二極管D3、三極管T1、柵極輸入電阻R2以及電容C3組成；所述保護(hù)電路由二極管D4、保護(hù)電阻R3和濾波電容C2組成。穩(wěn)壓電路、負(fù)壓電路均與驅(qū)動(dòng)電壓Vg、場效應(yīng)管Q相連，保護(hù)電路設(shè)置在負(fù)壓電路上。本實(shí)用新型的有益效果：該驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，能夠高速驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)管工作并在電壓結(jié)束時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓快速關(guān)斷場效應(yīng)管，加快場效應(yīng)管的開關(guān)速度，提高驅(qū)動(dòng)電路的抗干擾能力，有效防止開關(guān)器件的誤導(dǎo)通，適用于高頻、大功率以及電路抗干擾性要求較高的場合。
【專利說明】一種大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于電力電子驅(qū)動(dòng)應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種大功率抗干擾的場效 應(yīng)管高速驅(qū)動(dòng)電路，該電路適用于高頻以及對電路抗干擾性要求較高的場合。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力半導(dǎo)體器件的發(fā)展，功率場效應(yīng)晶體管已經(jīng)成為了開關(guān)電源中最常用的 器件，由于其開關(guān)速度快、驅(qū)動(dòng)功率小、易并聯(lián)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高頻、中小功率的場合， 尤其在為計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等通信電子設(shè)備提供能量的低壓大電流開關(guān)電源中。
[0003] 目前，電壓源驅(qū)動(dòng)的開關(guān)頻率已經(jīng)超過1MHz，但是開關(guān)頻率過高會(huì)導(dǎo)致一系列問 題，其中阻礙電壓源驅(qū)動(dòng)開關(guān)頻率提高的主要瓶頸就是開關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷過程的損耗、 門極驅(qū)動(dòng)的損耗和開關(guān)器件輸出電容的損耗，相比于傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路，高頻負(fù)壓驅(qū)動(dòng)能夠 在開關(guān)斷開的過程中以小于零的負(fù)壓快速關(guān)斷場效應(yīng)管，降低高頻的電路損耗，提高驅(qū)動(dòng) 電路的抗干擾性，解決上述電路問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷和不足，提供一 種大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動(dòng)電路，加快了場效應(yīng)管的開關(guān)速度，提高了驅(qū)動(dòng)電路 的抗干擾能力，有效防止開關(guān)器件的誤導(dǎo)通。
[0005] 本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動(dòng)電路，至少包括驅(qū)動(dòng)電壓Vg、穩(wěn)壓電路、負(fù) 壓電路和場效應(yīng)管Q，
[0007] 所述穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓二極管D1和限流電阻R1組成，穩(wěn)壓二極管D1的負(fù)極與所述 驅(qū)動(dòng)電壓Vg相連，穩(wěn)壓二極管D1的正極與限流電阻R1的一端連接，限流電阻R1的另一端 與所述場效應(yīng)管Q的源極相連；
[0008] 所述負(fù)壓電路由二極管D2、電容C1、穩(wěn)壓二極管D3、三極管T1、柵極輸入電阻R2 以及電容C3組成，二極管D2的正極與所述驅(qū)動(dòng)電壓Vg相連，二極管D2的負(fù)極同時(shí)與電容 C1的正極、穩(wěn)壓二極管D3的負(fù)極相連，電容C1的負(fù)極與穩(wěn)壓二極管D3的正極相連；三極 管T1的基極與二極管D2的正極相連，三極管T1的集電極與電容C1的正極相連，三極管T1 的發(fā)射極與所述場效應(yīng)管Q的源極相連；柵極輸入電阻R2接在電容C1的負(fù)極與場效應(yīng)管 Q的柵極之間，電容C3與電阻R2并聯(lián)連接、且電容C3的正極與穩(wěn)壓二極管D3的正極相連。
[0009] 按上述方案，該場效應(yīng)管高速驅(qū)動(dòng)電路還包括保護(hù)電路，所述保護(hù)電路由二極管 D4、保護(hù)電阻R3和濾波電容C2組成，二極管D4的正極與場效應(yīng)管Q的柵極相連，二極管D4 的負(fù)極與電容C1的正極相連，保護(hù)電阻R3接在場效應(yīng)管Q的柵極與門極之間，濾波電容C2 與電阻R3并聯(lián)連接、且濾波電容C2的正極與場效應(yīng)管Q的柵極相連。
[0010] 按上述方案，所述三極管T1為PNP型三極管。
[0011] 按上述方案，所述穩(wěn)壓二極管D1、穩(wěn)壓二極管D3的穩(wěn)壓值均為5V。
[0012] 本實(shí)用新型的工作原理是：與驅(qū)動(dòng)電壓Vg直接相連的穩(wěn)壓電路，在驅(qū)動(dòng)電壓Vg為 正電壓時(shí)將正電壓震蕩尖峰限制在穩(wěn)壓電路兩端的電壓值，在驅(qū)動(dòng)電壓Vg為零時(shí)，穩(wěn)壓電 壓路導(dǎo)通、并為電容C1充電，限流電阻R1用來防止穩(wěn)壓電路電流過大；當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓Vg為零 時(shí)，負(fù)壓電路在場效應(yīng)管Q的柵極與源極之間產(chǎn)生負(fù)電壓，二極管D2可以防止電流反向流 動(dòng)，電容C1利用電荷泵原理在正極電壓突變?yōu)榱銜r(shí)產(chǎn)生負(fù)壓，與電容C1并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管 D3保證電容C1兩端電壓穩(wěn)定，PNP型三極管T1用來為產(chǎn)生負(fù)壓提供通道，電阻R2保證電 荷泵的放電時(shí)間；保護(hù)電路中的保護(hù)電阻R3連接在場效應(yīng)管Q的柵極和源極之間，防止靜 電擊穿，濾波電容C2 (小電容）起濾波作用，減少驅(qū)動(dòng)脈沖前后沿的畸變現(xiàn)象，二極管D4的 作用是給場效應(yīng)管Q柵極寄生的濾波電容C2提供低阻抗放電通道，加速濾波電容C2放電， 從而加速場效應(yīng)管Q的關(guān)斷。
[0013] 本實(shí)用新型的有益效果：該場效應(yīng)管高速驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，能夠高速 驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)管工作并在電壓結(jié)束時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓快速關(guān)斷場效應(yīng)管，加快了場效應(yīng)管的開關(guān)速 度，提高了驅(qū)動(dòng)電路的抗干擾能力，有效防止開關(guān)器件的誤導(dǎo)通，尤其適用于高頻、大功率 以及電路抗干擾性要求較高的場合。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014] 圖1是本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)電路的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0015] 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例驅(qū)動(dòng)電壓波形圖；
[0016] 圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例場效應(yīng)管的柵極與源極之間的電壓波形圖；
[0017] 圖1中，Vg為驅(qū)動(dòng)電壓，Q為場效應(yīng)管，C1、C2、C3為電容、D2、D4為二極管，D1、D3 為穩(wěn)壓二極管，R1、R2、R3為電阻，T1為三極管；
[0018] 圖2、圖3中，D為占空比，T為開關(guān)周期，DT為導(dǎo)通時(shí)間，（l-D)T為關(guān)斷時(shí)間，Vg 為驅(qū)動(dòng)電壓，Vgs為場效應(yīng)管的柵極和源極之間的電壓。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020] 參照圖1所示，本實(shí)用新型所述的大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動(dòng)電路，包括 驅(qū)動(dòng)電壓Vg、穩(wěn)壓電路、負(fù)壓電路、保護(hù)電路和場效應(yīng)管Q，
[0021] 所述穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓二極管D1和限流電阻R1組成，穩(wěn)壓二極管D1的負(fù)極與所述 驅(qū)動(dòng)電壓Vg相連，穩(wěn)壓二極管D1的正極與限流電阻R1的一端連接，限流電阻R1的另一端 與所述場效應(yīng)管Q的源極相連；
[0022] 所述負(fù)壓電路由二極管D2、電容C1、穩(wěn)壓二極管D3、三極管T1、柵極輸入電阻R2 以及電容C3組成，二極管D2的正極與所述驅(qū)動(dòng)電壓Vg相連，二極管D2的負(fù)極同時(shí)與電容 C1的正極、穩(wěn)壓二極管D3的負(fù)極相連，電容C1的負(fù)極與穩(wěn)壓二極管D3的正極相連；三極管 T1的基極與二極管D2的正極相連，三極管T1的集電極與電容C1的正極相連，三極管T1的 發(fā)射極與所述場效應(yīng)管Q的源極相連；柵極輸入電阻R2接在電容C1的負(fù)極與場效應(yīng)管Q 的柵極之間，電容C3與電阻R2并聯(lián)連接、且電容C3的正極與穩(wěn)壓二極管D3的正極相連；
[0023] 所述保護(hù)電路由二極管D4、保護(hù)電阻R3和濾波電容C2組成，二極管D4的正極與 場效應(yīng)管Q的柵極相連，二極管D4的負(fù)極與電容C1的正極相連，保護(hù)電阻R3接在場效應(yīng) 管Q的柵極與門極之間，濾波電容C2與電阻R3并聯(lián)連接、且濾波電容C2的正極與場效應(yīng) 管Q的柵極相連。
[0024] 工作時(shí)，與驅(qū)動(dòng)電壓Vg直接相連的穩(wěn)壓電路，在驅(qū)動(dòng)電壓Vg為正電壓時(shí)將正電壓 震蕩尖峰限制在穩(wěn)壓電路兩端的電壓值，在驅(qū)動(dòng)電壓Vg為零時(shí)，穩(wěn)壓電壓路導(dǎo)通、并為電 容C1充電，限流電阻R1用來防止穩(wěn)壓電路電流過大；當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓Vg為零時(shí)，負(fù)壓電路在場 效應(yīng)管Q的柵極與源極之間產(chǎn)生負(fù)電壓，二極管D2可以防止電流反向流動(dòng)，電容C1利用電 荷泵原理在正極電壓突變?yōu)榱銜r(shí)產(chǎn)生負(fù)壓，與電容C1并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管D3保證電容C1兩 端電壓穩(wěn)定，PNP型三極管T1用來為產(chǎn)生負(fù)壓提供通道，電阻R2保證電荷泵的放電時(shí)間； 保護(hù)電路中的保護(hù)電阻R3連接在場效應(yīng)管Q的柵極和源極之間，防止靜電擊穿，濾波電容 C2 (小電容)起濾波作用，減少驅(qū)動(dòng)脈沖前后沿的畸變現(xiàn)象，二極管D4的作用是給場效應(yīng)管 Q柵極寄生的濾波電容C2提供低阻抗放電通道，加速濾波電容C2放電，從而加速場效應(yīng)管 Q的關(guān)斷。
[0025] 圖2驅(qū)動(dòng)電壓Vg的信號波形圖，圖3為場效應(yīng)管Q的柵極與源極之間的電壓Vgs 的波形圖；設(shè)驅(qū)動(dòng)電壓Vg的占空比為D，開關(guān)周期為T。圖2中，在DT導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)電 壓Vg持續(xù)為5V時(shí)，圖3中場效應(yīng)管Q的柵極與源極之間的電壓Vgs高于閥值電壓，初級繞 組的場效應(yīng)管Q開通。在（1-D) T關(guān)斷時(shí)間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)電壓Vg由5V變?yōu)?V時(shí)，場效應(yīng)管Q柵 極與源極之間的電壓Vgs變?yōu)樨?fù)值，實(shí)現(xiàn)了場效應(yīng)管Q的高頻負(fù)壓關(guān)斷，降低了驅(qū)動(dòng)電路的 損耗，提1? 了電路的抗干擾性。
[0026] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本實(shí)用新型所做的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能 認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本實(shí)用新型所述【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù) 人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，上述結(jié)構(gòu) 都應(yīng)當(dāng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于：至少包括驅(qū)動(dòng)電壓Vg、 穩(wěn)壓電路、負(fù)壓電路和場效應(yīng)管Q， 所述穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓二極管D1和限流電阻R1組成，穩(wěn)壓二極管D1的負(fù)極與所述驅(qū)動(dòng) 電壓Vg相連，穩(wěn)壓二極管D1的正極與限流電阻R1的一端連接，限流電阻R1的另一端與所 述場效應(yīng)管Q的源極相連； 所述負(fù)壓電路由二極管D2、電容C1、穩(wěn)壓二極管D3、三極管T1、柵極輸入電阻R2以及 電容C3組成，二極管D2的正極與所述驅(qū)動(dòng)電壓Vg相連，二極管D2的負(fù)極同時(shí)與電容C1 的正極、穩(wěn)壓二極管D3的負(fù)極相連，電容C1的負(fù)極與穩(wěn)壓二極管D3的正極相連；三極管T1 的基極與二極管D2的正極相連，三極管T1的集電極與電容C1的正極相連，三極管T1的發(fā) 射極與所述場效應(yīng)管Q的源極相連；柵極輸入電阻R2接在電容C1的負(fù)極與場效應(yīng)管Q的 柵極之間，電容C3與電阻R2并聯(lián)連接、且電容C3的正極與穩(wěn)壓二極管D3的正極相連。
2. 如權(quán)利要求1所述的大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于：該場效 應(yīng)管高速驅(qū)動(dòng)電路還包括保護(hù)電路，所述保護(hù)電路由二極管D4、保護(hù)電阻R3和濾波電容C2 組成，二極管D4的正極與場效應(yīng)管Q的柵極相連，二極管D4的負(fù)極與電容C1的正極相連， 保護(hù)電阻R3接在場效應(yīng)管Q的柵極與門極之間，濾波電容C2與電阻R3并聯(lián)連接、且濾波 電容C2的正極與場效應(yīng)管Q的柵極相連。
3. 如權(quán)利要求1所述的大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于：所述三 極管T1為PNP型三極管。
4. 如權(quán)利要求1所述的大功率抗干擾的場效應(yīng)管高速驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于：所述穩(wěn) 壓二極管D1、穩(wěn)壓二極管D3的穩(wěn)壓值均為5V。
【文檔編號】H02M1/08GK203840190SQ201420165200
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】楊毅, 劉華宜, 朱衛(wèi)平, 蔡靜, 李向菊, 王學(xué)斌, 劉斌, 楊巧云, 潘旺杰, 王濤, 陳偉 申請人:國家電網(wǎng)公司, 武漢電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院