一種用于快速檢測(cè)設(shè)備的mos管驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種用于快速檢測(cè)設(shè)備的MOS管驅(qū)動(dòng)電路，特別涉及一種利用RC電路原理來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)關(guān)斷的半橋式MOS管驅(qū)動(dòng)電路。該電路包括半橋式驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、負(fù)壓電路和MOS管Q。所述的半橋式驅(qū)動(dòng)電路包括NPN型三極管T1和PNP型三極管T2、電流電阻R4和R3；所述的保護(hù)電路包括電容C1和C4、二極管D和電阻R1；所述的負(fù)壓電路包括電容C2、C3和電阻R2、R3；所述MOS管Q的柵極G與電容C1的負(fù)極相連，MOS管Q的源極S同時(shí)與電容C3的正極和電阻R3相連；該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，使用單一電源實(shí)現(xiàn)功率MOS管的負(fù)壓驅(qū)動(dòng)，提高了驅(qū)動(dòng)電路的抗干擾性，防止干擾波對(duì)功率MOS管的誤觸發(fā)。同時(shí)保證MOS管定時(shí)關(guān)斷，在微處理器故障時(shí)，避免MOS管長(zhǎng)時(shí)間開通導(dǎo)致電流過(guò)大引起的器件損害。
【專利說(shuō)明】 —種用于快速檢測(cè)設(shè)備的MOS管驅(qū)動(dòng)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型公開了一種用于快速檢測(cè)設(shè)備的MOS管驅(qū)動(dòng)電路，特別涉及一種利用電荷泵原理來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)關(guān)斷的半橋式大功率MOSFET負(fù)壓驅(qū)動(dòng)電路。

【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)電源由于體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用已經(jīng)越來(lái)越普及。MOSFET由于開關(guān)速度快、易并聯(lián)、所需驅(qū)動(dòng)功率小等優(yōu)點(diǎn)已成為開關(guān)電源最常用的功率開關(guān)器件之一。功率MOSFET屬于電壓控制型器件，當(dāng)其柵極和源極之間的電壓超過(guò)閥值電壓時(shí)，MOSFET就會(huì)導(dǎo)通。由于MOSFET存在結(jié)電容，關(guān)斷時(shí)其漏極和源極兩端電壓的突然上升將會(huì)通過(guò)結(jié)電容在柵極和源極兩端產(chǎn)生干擾電壓，干擾電壓波將會(huì)造成MOSFET的誤觸發(fā)。傳統(tǒng)常用的互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)電路的關(guān)斷回路阻抗小，關(guān)斷速度較快，但它不能提供負(fù)壓，故其抗干擾性較差。同時(shí)，傳統(tǒng)的高頻低功率MOSFET驅(qū)動(dòng)電路，缺少M(fèi)OSFET保護(hù)電路，當(dāng)電路出現(xiàn)故障，輸出的PWM持續(xù)為高電平時(shí)，MOSFET將長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)通，導(dǎo)致電路電流過(guò)大，造成電路元件損害等嚴(yán)重問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷和不足，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種用于快速檢測(cè)設(shè)備的MOS管驅(qū)動(dòng)電路，本實(shí)用新型可以保證在開關(guān)管開通瞬時(shí)，驅(qū)動(dòng)電路提供足夠大的充電電流使MOSFET柵源極間電壓迅速上升至所需值，防止上升沿高頻振蕩，實(shí)現(xiàn)快速導(dǎo)通。同時(shí)在關(guān)斷期間，電路提供一定的負(fù)電壓，避免受到干擾導(dǎo)致MOS管誤導(dǎo)通。該電路還可以實(shí)現(xiàn)電路定時(shí)關(guān)斷，防止MOS管長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)通，導(dǎo)致電路電流過(guò)大，造成電路元件損害等嚴(yán)重問(wèn)題。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)解決方案:
[0005]一種用于快速檢測(cè)設(shè)備的MOS管驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括半橋式驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、負(fù)壓電路和MOSFET管Q，所述的半橋式驅(qū)動(dòng)電路包括NPN型三極管Tl和PNP型三極管T2以及限流電阻R4和電阻R5 ;所述的保護(hù)電路包括電容Cl和C4、二極管D和電阻Rl ;所述的負(fù)壓電路包括電容C2、C3和電阻R2、R3 ;所述MOSFET管Q的柵極G與電容Cl的負(fù)極相連，MOSFET管Q的源極S同時(shí)與電容C3的正極和電阻R3相連；所述的NPN型三極管Tl集電極C與電源V+相連，三極管Tl的發(fā)射極E與PNP型三極管T2的集電極C相連，所述的PNP型三極管T2的基極B通過(guò)電阻R5和PWM的信號(hào)輸入端相連，所述三極管Tl的基極B通過(guò)電阻R4和PWM的信號(hào)輸入端相連，三極管T2的發(fā)射極E與地相連；所述電容Cl的正極連接三極管Tl的發(fā)射極E ;所述電容C4接在電源V+與電容Cl之間所述二極管D的正極接地，二極管D的負(fù)極接電容Cl的負(fù)極；所述電阻Rl接在電容Cl的負(fù)極與地兩端；所述電容C2的正極與電源V+相連；所述電容C3的正極與電容C2的負(fù)極相連，電容C3的負(fù)極接地；所述電阻R2接在電源V+與電阻R3的兩端；所述電阻R3接在電阻R2與地的兩端。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0007]微處理器輸出的PWM信號(hào)為高電平時(shí)，三極管Tl導(dǎo)通，三極管T2截止，此時(shí)電容Cl的正極電壓突變?yōu)楦唠妷?，電容Cl正負(fù)兩極的電壓差不發(fā)生突變，因此電容Cl的負(fù)極也突變?yōu)楦唠妷?，使MOS管柵極G和源極S之間的電壓超過(guò)閥值電壓，這時(shí)MOS管Q開通。當(dāng)電路出現(xiàn)故障，PWM輸出持續(xù)為高電平時(shí)，電源通過(guò)電阻Rl對(duì)電容Cl進(jìn)行充電，電容Cl的正極電壓被箝位為高電壓，負(fù)極電壓不斷下降，直到MOS管柵極G和源極S之間的電壓小于導(dǎo)通閥值電壓時(shí)，MOSFET關(guān)斷，該充電過(guò)程為RC電路的階躍響應(yīng)，通過(guò)選取合適的電容Cl和電阻Rl，可以實(shí)現(xiàn)MOS管可控的定時(shí)關(guān)斷時(shí)間。
[0008]微處理器輸出的PWM信號(hào)變?yōu)榈碗娖胶?，由于電容Cl兩端電壓差不發(fā)生突變，電容Cl的負(fù)極瞬時(shí)減少至負(fù)電壓，同時(shí)由于電阻R2和R3的分壓作用，使得MOS管柵極G和源極S之間的電壓變?yōu)樨?fù)值，實(shí)現(xiàn)了 MOSFET的負(fù)壓驅(qū)動(dòng)關(guān)斷，提高了驅(qū)動(dòng)電路的抗干擾性，以及關(guān)斷速度，適用于高頻場(chǎng)合。
[0009]電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，可以實(shí)現(xiàn)MOSFET的負(fù)壓驅(qū)動(dòng)以及定時(shí)關(guān)斷，提高了驅(qū)動(dòng)電路的抗干擾性，在微處理器在出現(xiàn)故障時(shí)，防止MOS管長(zhǎng)時(shí)間開通，有效避免了電路電流過(guò)大引起器件損害。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的解釋說(shuō)明。
[0011]圖1是電路原理圖。
[0012]圖1中，Tl為NPN型三極管，T2為PNP型三極管，Q為MOS管，C1、C2、C3、C4為電容、D為二極管，R1、R2、R3、R4、R5為電阻。

【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1中，由NPN型三極管Tl和PNP型三極管T2組成的半橋式驅(qū)動(dòng)電路，在PWM信號(hào)輸出高電平時(shí)，三極管Tl導(dǎo)通，三極管T2截止，電源提供大電流對(duì)MOSFET的結(jié)電容充電，使MOSFET柵源極電壓迅速上升到所需值，保證開關(guān)管能快速開通且不存在上升沿的高頻振蕩。由電容Cl、二極管D和電阻Rl組成的保護(hù)電路，通過(guò)合理匹配電阻Rl和電容Cl的數(shù)值可以實(shí)現(xiàn)MOSFET的自動(dòng)定時(shí)關(guān)斷。在微處理器在出現(xiàn)故障時(shí)，防止MOS管長(zhǎng)時(shí)間開通，有效避免了電路電流過(guò)大引起的器件損害。由電容C2、C3和電阻R2、R3組成的負(fù)壓電路，PWM輸出信號(hào)為低電平時(shí)，三極管Tl截止，三極管T2導(dǎo)通，MOS管的柵極電荷通過(guò)T2放電，同時(shí)由于電阻R2、R3對(duì)電源的分壓作用，MOS管的源柵極之間的電壓為負(fù)，實(shí)現(xiàn)了MOSFET驅(qū)動(dòng)電路的負(fù)壓關(guān)斷，提高了驅(qū)動(dòng)電路的抗干擾性。設(shè)PWM信號(hào)的占空比為D，開關(guān)周期為T。在DT導(dǎo)通時(shí)間內(nèi)，PWM輸出信號(hào)變?yōu)楦唠妷?，MOSFET柵極與源極之間的電壓VGS變?yōu)樽畲笾岛箝_始不斷減少，VGS的電壓高于MOSFET源柵極之間的電壓閥值，MOS管Q開通。
[0014]當(dāng)微處理器出現(xiàn)故障，輸出的PWM信號(hào)持續(xù)為高電平時(shí)，VGS不斷減少，直到降低于其電壓閥值，即可以實(shí)現(xiàn)MOS管Q的自動(dòng)斷開。MOSFET的導(dǎo)通過(guò)程為RC電路的階躍響應(yīng)，通過(guò)合理的選擇電容Cl和電阻Rl的數(shù)值可以準(zhǔn)確控制MOS管Q的導(dǎo)通時(shí)間，避免電路長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)通造成的電流過(guò)大，引起器件損害。在(1-D)T關(guān)斷期間，PWM輸出信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑琈OSFET柵極與源極之間的電壓VGS迅速下降至負(fù)壓，柵極電荷快速放電，實(shí)現(xiàn)了 MOSFET的負(fù)壓驅(qū)動(dòng)關(guān)斷。由于電源與三極管Tl和T2間的導(dǎo)線分布電感和其元件的開關(guān)延時(shí)，使驅(qū)動(dòng)電路在實(shí)際使用時(shí)不能提供很強(qiáng)的瞬時(shí)沖擊電流，使主回路中的功率M0SSFET不能快速開關(guān)。為此引入了電容C2和C3，利用其被短接時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流加快了功率MOSFET的開關(guān)速度。
【權(quán)利要求】
1.一種用于快速檢測(cè)設(shè)備的MOS管驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括半橋式驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路、負(fù)壓電路和MOSFET管Q，所述的半橋式驅(qū)動(dòng)電路包括NPN型三極管Tl和PNP型三極管T2以及限流電阻R4和電阻R5 ;所述的保護(hù)電路包括電容Cl和C4、二極管D和電阻Rl ；所述的負(fù)壓電路包括電容C2、C3和電阻R2、R3 ;所述MOSFET管Q的柵極G與電容Cl的負(fù)極相連，MOSFET管Q的源極S同時(shí)與電容C3的正極和電阻R3相連；所述的NPN型三極管Tl集電極C與電源V+相連，三極管Tl的發(fā)射極E與PNP型三極管T2的集電極C相連，所述的PNP型三極管T2的基極B通過(guò)電阻R5和PWM的信號(hào)輸入端相連，所述三極管Tl的基極B通過(guò)電阻R4和PWM的信號(hào)輸入端相連，三極管T2的發(fā)射極E與地相連；所述電容Cl的正極連接三極管Tl的發(fā)射極E ;所述電容C4接在電源V+與電容Cl之間所述二極管D的正極接地，二極管D的負(fù)極接電容Cl的負(fù)極；所述電阻Rl接在電容Cl的負(fù)極與地兩端；所述電容C2的正極與電源V+相連；所述電容C3的正極與電容C2的負(fù)極相連，電容C3的負(fù)極接地；所述電阻R2接在電源V+與電阻R3的兩端；所述電阻R3接在電阻R2與地的兩端。
【文檔編號(hào)】H02M1/08GK203933357SQ201420252050
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月17日
【發(fā)明者】徐云鵬 申請(qǐng)人:徐云鵬