專利名稱：簡單高效隔離式的絕緣柵大功率器件驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電源技術(shù)領(lǐng)域。
大功率器件驅(qū)動電路的設(shè)計一向是電源領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。VMOS、IGBF等器件具有絕緣的柵極結(jié)構(gòu)，因而靜態(tài)驅(qū)動功率接近于零。但由于它們具有較大的柵極電容Cgs以及由于密勒效應(yīng)放大轉(zhuǎn)換到柵極的漏極電容Cdg，因而需要較大的動態(tài)驅(qū)動功率。
為可靠驅(qū)動絕緣柵器件，目前已有很多成熟電路，國外如美國國際整流器(IR)公司的文件AN—937、AN—978A所介紹的，國內(nèi)如93年第十屆電源學(xué)會論文集所介紹的，以及其它許多雜志的文章所披露的。
當(dāng)調(diào)制信號與功率器件不需要隔離時，驅(qū)動電路的設(shè)計是比較簡單的，目前也有了一些優(yōu)秀的驅(qū)動集成電路，如IR2110。當(dāng)需要電氣隔離時，一般有兩種方法采用光電耦合器，或是利用脈沖變壓器來提供電氣隔離。
第一種方法的缺點(diǎn)A.光電耦合器的反應(yīng)較慢，因而具有較大的延遲時間(高速型光耦一般也大于1000ns)，盡管現(xiàn)在已有超高速光耦，但不僅價格較貴，而且速度仍不及本發(fā)明的電路；B.光電耦合器的輸出級需要單獨(dú)的隔離電源供電。
第二種方法的最簡單電路如圖一所示，這里是以半橋電路為例。這種方法很簡單，也不需要單獨(dú)的驅(qū)動電源，但是只能驅(qū)動Cgs很小的小功率器件。如果T3、T4為大功率器件，則Vgs波形將變得極差，除非將初級的輸入信號改為具有一定功率的大信號。目前為了用隔離變壓器驅(qū)動大功率器件，都是在驅(qū)動變壓器次級與功率管之間插入放大單元，并給其另外提供電源。中國專利CN1070069A《一種功率VMOS管雙隔離驅(qū)動電路》公布了一種新的有效方法，原理如圖二所示。其中1為有四只管子的緩沖電路，2為有三只管子和一個比較器的驅(qū)動部分，這部分另有單獨(dú)的驅(qū)動電源。這個專利解決了隔離和速度問題，但電路較復(fù)雜并需要另備電源。
本發(fā)明提供一種高效、簡單、低延遲、具有陡峭觸發(fā)沿的變壓器隔離式絕緣柵功率管驅(qū)動電路。
本發(fā)明的基本原理圖如圖三所示，這里僅以VMOS管為例來說明。圖中B1為驅(qū)動變壓器，初級輸入矩形調(diào)制信號，T1、T2為驅(qū)動管，T3為功率管，B2為功率變換器，D1、C1為整流電路，D2、D3為反向隔離管。
電路工作原理如下D1、C1組成整流濾波電路，為驅(qū)動管T1、T2提供電源。在輸入信號的上升沿AB段，整流供電電路不工作，輸入調(diào)制信號只提供觸發(fā)信號，經(jīng)T1放大輸出陡峭的上升沿驅(qū)動信號，開通功率管T3；在B點(diǎn)以后，整流電路才開始工作；在輸入信號的下降沿，T2管立即導(dǎo)通并迅速泄放功率管T3的柵極電容Cgs上的電荷，從而關(guān)斷功率管。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1).電路簡單；(2).不需要單獨(dú)的供電電源；(3).電路的延遲時間可以做到幾十ns以內(nèi)；(4).具有陡峭的上升沿和下降沿，當(dāng)驅(qū)動四只IRF360時，只需幾十ns即可開通它們；(5).效率高，由一塊脈寬調(diào)制集成電路(如SG3525，SG3524等)至少可以驅(qū)動四只甚至八只IRF360這樣的大功率VMOS管。
權(quán)利要求
1.一種隔離式的絕緣柵功率器件驅(qū)動電路，其特征是驅(qū)動脈沖信號和驅(qū)動電路的電源均由調(diào)制信號通過脈沖變壓器供給。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的驅(qū)動電路，其特征在于驅(qū)動變壓器的次級可以有兩個或者四個繞組，用以驅(qū)動半橋式或全橋式變換電路。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的驅(qū)動電路，其特征在于當(dāng)驅(qū)動單管時，驅(qū)動變壓器可能需要一個去磁繞組。
4.根據(jù)權(quán)力要求1所述的驅(qū)動電路，其特征在于驅(qū)動管電路部分可以根據(jù)不同的要求進(jìn)行改進(jìn)，例如改為圖騰柱式結(jié)構(gòu)，其余部分也可做相應(yīng)的改變。
5.根據(jù)權(quán)力要求1所述的驅(qū)動電路，其特征在于可以按需要增添抗干擾電路，還可以從漏極引入電流信號對功率管加以保護(hù)。
6.根據(jù)權(quán)力要求1所述的驅(qū)動電路，其特征在于整流電路中整流管D1也可以省去，這時利用的是T1管的BC結(jié)。
7.根據(jù)權(quán)力要求1所述的驅(qū)動電路，其特征在于被驅(qū)動的大功率器件也可以是除VMOS管以外的其它絕緣柵型器件，如IGBT、靜電感應(yīng)晶體管、靜電感應(yīng)晶閘管、MOS控制晶閘管等。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種由驅(qū)動變壓器隔離的絕緣柵大功率器件驅(qū)動電路。該電路不需要配置任何外部供電裝置，能夠輸出具有陡峭前后沿的驅(qū)動脈沖，用以驅(qū)動單管、半橋或全橋電路，同時具有極快的響應(yīng)時間。
文檔編號H03K5/00GK1129373SQ9510139
公開日1996年8月21日 申請日期1995年2月15日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月15日
發(fā)明者陳亞寧, 魏順長 申請人:陳亞寧, 魏順長