專利名稱：一種半橋mos柵極晶體管驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子領(lǐng)域。
技術(shù)背景在橋式功率變換裝置中，根據(jù)主電路的結(jié)構(gòu)，其MOS柵極功率開 關(guān)晶體管(MGT功率場效應(yīng)管和絕緣柵雙極晶體管)需要采用直接驅(qū)動(dòng)和隔離驅(qū)動(dòng)兩種方式。采用隔離驅(qū)動(dòng)方式時(shí)需要將多路驅(qū)動(dòng)電路、 控制電路、主電路互相隔離，以免引起災(zāi)難性的后果。隔離驅(qū)動(dòng)可分 為電磁隔離和光電隔離兩種方式。光電隔離具有體積小，結(jié)構(gòu)簡單等 優(yōu)點(diǎn)，但存在共模抑制能力差，傳輸速度慢的缺點(diǎn)。快速光耦的速度也僅幾十kHz。電磁隔離用脈沖變壓器作為隔離元件，具有響應(yīng)速度 快，原副邊的絕緣強(qiáng)度高，dv/dt共模干擾抑制能力強(qiáng)。但信號(hào)的最 大傳輸寬度受磁飽和特性的限制，因而信號(hào)的頂部不易傳輸。而且最 大占空比被限制在50%。而且信號(hào)的最小寬度又受磁化電流所限。脈 沖變壓器體積大，笨重，加工復(fù)雜。凡是隔離驅(qū)動(dòng)方式，每路驅(qū)動(dòng)都 要一組輔助電源，若是三相橋式變換器，則需要六組，而且還要互相 懸浮，增加了電路的復(fù)雜性。隨著驅(qū)動(dòng)技術(shù)的不斷成熟，已有多種集 成厚膜驅(qū)動(dòng)器推出。如EXB840/841、 EXB850/851、 M57959L/AL、 M57962L/AU HR065等等，它們均采用的是光耦隔離，解決了脈寬問 題,但仍存在懸浮電源的問題。IR系列驅(qū)動(dòng)電路采用HVIC和閂鎖抗干擾CMOS制造工藝，懸浮電源采用自舉電路，其高端工作電壓可達(dá) 1200V，工作頻率高，可達(dá)500kHz;開通、關(guān)斷延遲小，分別為120ns 和94ns;圖騰柱輸出峰值電流為2A。但此類驅(qū)動(dòng)電路不能產(chǎn)生負(fù)偏置， 電路的抗干擾能力差。單從驅(qū)動(dòng)MOS柵極功率開關(guān)器件的角度考慮， 均不需要柵極負(fù)偏置。Vge=0，完全可以保證器件正常關(guān)斷。但在橋 式變換器中，負(fù)偏置是必要的。這是因?yàn)楫?dāng)高端器件關(guān)斷后，低端器 件開通時(shí)，高端器件的集電極一發(fā)射極之間的dv/dt過高時(shí)，將通過集電極一柵極之間的密勒電容以尖脈沖的形式向柵極饋送電荷，使柵 極電壓升高，而M0S柵極功率開關(guān)晶體管的門檻電壓通常是3 5V左右， 一旦尖脈沖的高度和寬度達(dá)到一定的水平，功率器件將會(huì)誤導(dǎo)通，造成災(zāi)難性的后果。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種半橋MOS柵極晶體管驅(qū)動(dòng)電路，以解決現(xiàn) 有的MOS柵極功率開關(guān)晶體管驅(qū)動(dòng)手段不足的問題。本實(shí)用新型采 取的技術(shù)方案是高端驅(qū)動(dòng)輔助電源與高端驅(qū)動(dòng)電路連接，低端驅(qū)動(dòng) 輔助電源與低端驅(qū)動(dòng)電路連接，高端驅(qū)動(dòng)電路與高端MOS柵極功率 開關(guān)連接，低端驅(qū)動(dòng)電路與低端MOS柵極功率開關(guān)連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)新穎，通過正負(fù)電源變換電路為高端驅(qū) 動(dòng)電路提供負(fù)電源，整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路僅需1路正10 V 20 V和l路負(fù)lO V 20 V和一路電源。這樣，在工程上大大減少了控制變壓器體積和電 源數(shù)目，降低了產(chǎn)品成本，提高了系統(tǒng)可靠性。

圖l是本實(shí)用新型電路框圖。 圖2是本實(shí)用新型電路原理圖。
具體實(shí)施方式
參見圖l，高端驅(qū)動(dòng)輔助電源1與高端驅(qū)動(dòng)電路2連接，低端驅(qū)動(dòng)輔助電源5與低端驅(qū)動(dòng)電路4連接，高端驅(qū)動(dòng)電路2與高端MOS柵極功 率開關(guān)3連接，低端驅(qū)動(dòng)電路4與低端MOS柵極功率開關(guān)6連接。參見圖2，低端驅(qū)動(dòng)電路由VC和VE分別提供+15V和-4.7V電源。當(dāng) 驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)為高電平時(shí)，驅(qū)動(dòng)集成電路IC2將M0S柵極器件的柵極與 正電源連接，使S2導(dǎo)通。當(dāng)驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)為低電平時(shí)，IC2將S2的柵 極與負(fù)電源連接，使S2可靠關(guān)斷。VBS (驅(qū)動(dòng)電路VB和VS管腳之間的 電壓差)給高端驅(qū)動(dòng)集成電路IC1提供電源。該電源必須在1(T20V之 間，以確保驅(qū)動(dòng)集成電路能夠完全地驅(qū)動(dòng)MOS柵極晶體管(MGT)。驅(qū) 動(dòng)集成電路有VBS欠壓保護(hù)，當(dāng)VBS電壓下降到一定值時(shí)，將關(guān)閉高端 驅(qū)動(dòng)輸出，保證了MGT不會(huì)在高功耗下工作。VBS電源是懸浮電源，附 加在VS電壓上，VS通常是一個(gè)高頻方波。自舉方式產(chǎn)生VBS懸浮電源的原理是半橋驅(qū)動(dòng)脈沖的邏輯關(guān)系 是，高端驅(qū)動(dòng)脈沖和低端驅(qū)動(dòng)脈沖不能同時(shí)為高電平，否則M0S柵極 晶體管S1和S2同時(shí)導(dǎo)通使電源VH短路。當(dāng)?shù)投蓑?qū)動(dòng)脈沖信號(hào)為高電 平，M0S柵極晶體管S2導(dǎo)通，電源VC經(jīng)二極管D2、 M0S柵極晶體管S2 給為自舉電容C2充電，這時(shí)電容C2沒有電壓，驅(qū)動(dòng)集成電路僅由正電 源供電，當(dāng)VBS電壓低于啟動(dòng)閾值電壓時(shí)，IC1封閉高端驅(qū)動(dòng)脈沖。當(dāng) VBS電壓高于啟動(dòng)閾值電壓時(shí)，IC1開啟高端驅(qū)動(dòng)脈沖，當(dāng)高端驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)為高電平時(shí)，M0S柵極晶體管件S1導(dǎo)通。使高端電源的地和電 源VH連接，二極管D1、D2反向偏置而關(guān)斷。由于在啟動(dòng)第一個(gè)脈沖時(shí)， IC1的VBS只是正電源電壓，IC1電路中的閾值電路電平值不會(huì)改變， 保證了M0S柵極晶體管S1的有效導(dǎo)通。Rl、 Ql、 C2、 C5、 D3、 D4、 D5構(gòu)成正負(fù)電源變換電路。當(dāng)?shù)投蓑?qū) 動(dòng)脈沖信號(hào)為高電平，M0S柵極器件S2導(dǎo)通，電源VC經(jīng)二極管D1、 D4、 開關(guān)管S2給為自舉電容C5充電，當(dāng)?shù)投蓑?qū)動(dòng)脈沖信號(hào)為低電平，當(dāng)高 端驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)為高電平時(shí)，電阻R1三極管Q1構(gòu)成的電流源經(jīng)二極管 D3給C5放電，給C2充電，使C2上產(chǎn)生上正下負(fù)的電壓，為高端驅(qū)動(dòng)器 提供負(fù)電源。
權(quán)利要求1、一種半橋MOS柵極晶體管驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于高端驅(qū)動(dòng)輔助電源與高端驅(qū)動(dòng)電路連接，低端驅(qū)動(dòng)輔助電源與低端驅(qū)動(dòng)電路連接，高端驅(qū)動(dòng)電路與高端MOS柵極功率開關(guān)連接，低端驅(qū)動(dòng)電路與低端MOS柵極功率開關(guān)連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種半橋MOS柵極晶體管驅(qū)動(dòng)電路，屬于電子領(lǐng)域。高端驅(qū)動(dòng)輔助電源與高端驅(qū)動(dòng)電路連接，低端驅(qū)動(dòng)輔助電源與低端驅(qū)動(dòng)電路連接，高端驅(qū)動(dòng)電路與高端MOS柵極功率開關(guān)連接，低端驅(qū)動(dòng)電路與低端MOS柵極功率開關(guān)連接。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)新穎，通過正負(fù)電源變換電路為高端驅(qū)動(dòng)電路提供負(fù)電源，整個(gè)驅(qū)動(dòng)電路僅需1路正10V～20V和1路負(fù)10V～20V和一路電源。這樣，在工程上大大減少了控制變壓器體積和電源數(shù)目，降低了產(chǎn)品成本，提高了系統(tǒng)可靠性。
文檔編號(hào)H03K17/687GK201118535SQ20072009441
公開日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2007年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者司崇占, 孫大軍, 張海龍, 梁一子, 王志成, 王自力, 萌 趙 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院;王自力;孫大軍;梁一子