[实用新型]一种半桥MOS栅极晶体管驱动电路

说明书

技术领域

本实用新型属于电子领域。

背景技术

在桥式功率变换装置中，根据主电路的结构，其MOS栅极功率开关晶体管(MGT功率场效应管和绝缘栅双极晶体管)需要采用直接驱动和隔离驱动两种方式。采用隔离驱动方式时需要将多路驱动电路、控制电路、主电路互相隔离，以免引起灾难性的后果。隔离驱动可分为电磁隔离和光电隔离两种方式。光电隔离具有体积小，结构简单等优点，但存在共模抑制能力差，传输速度慢的缺点。快速光耦的速度也仅几十kHz。电磁隔离用脉冲变压器作为隔离元件，具有响应速度快，原副边的绝缘强度高，dv/dt共模干扰抑制能力强。但信号的最大传输宽度受磁饱和特性的限制，因而信号的顶部不易传输。而且最大占空比被限制在50％。而且信号的最小宽度又受磁化电流所限。脉冲变压器体积大，笨重，加工复杂。凡是隔离驱动方式，每路驱动都要一组辅助电源，若是三相桥式变换器，则需要六组，而且还要互相悬浮，增加了电路的复杂性。随着驱动技术的不断成熟，已有多种集成厚膜驱动器推出。如EXB840/841、EXB850/851、M57959L/AL、M57962L/AL、HR065等等，它们均采用的是光耦隔离，解决了脉宽问题，但仍存在悬浮电源的问题。IR系列驱动电路采用HVIC和闩锁抗干扰CMOS制造工艺，悬浮电源采用自举电路，其高端工作电压可达1200V，工作频率高，可达500kHz；开通、关断延迟小，分别为120ns和94ns；图腾柱输出峰值电流为2A。但此类驱动电路不能产生负偏置，电路的抗干扰能力差。单从驱动MOS栅极功率开关器件的角度考虑，均不需要栅极负偏置。Vge＝0，完全可以保证器件正常关断。但在桥式变换器中，负偏置是必要的。这是因为当高端器件关断后，低端器件开通时，高端器件的集电极-发射极之间的dv/dt过高时，将通过集电极-栅极之间的密勒电容以尖脉冲的形式向栅极馈送电荷，使栅极电压升高，而MOS栅极功率开关晶体管的门槛电压通常是3～5V左右，一旦尖脉冲的高度和宽度达到一定的水平，功率器件将会误导通，造成灾难性的后果。

发明内容

本实用新型提供一种半桥MOS栅极晶体管驱动电路，以解决现有的MOS栅极功率开关晶体管驱动手段不足的问题。本实用新型采取的技术方案是：高端驱动辅助电源与高端驱动电路连接，低端驱动辅助电源与低端驱动电路连接，高端驱动电路与高端MOS栅极功率开关连接，低端驱动电路与低端MOS栅极功率开关连接。

本实用新型的优点是结构新颖，通过正负电源变换电路为高端驱动电路提供负电源，整个驱动电路仅需1路正10V～20V和1路负10V～20V和一路电源。这样，在工程上大大减少了控制变压器体积和电源数目，降低了产品成本，提高了系统可靠性。

附图说明

图1是本实用新型电路框图。

图2是本实用新型电路原理图。

具体实施方式

参见图1，高端驱动辅助电源1与高端驱动电路2连接，低端驱动辅助电源5与低端驱动电路4连接，高端驱动电路2与高端MOS栅极功率开关3连接，低端驱动电路4与低端MOS栅极功率开关6连接。

参见图2，低端驱动电路由VC和VE分别提供+15V和-4.7V电源。当驱动脉冲信号为高电平时，驱动集成电路IC2将MOS栅极器件的栅极与正电源连接，使S2导通。当驱动脉冲信号为低电平时，IC2将S2的栅极与负电源连接，使S2可靠关断。VBS(驱动电路VB和VS管脚之间的电压差)给高端驱动集成电路IC1提供电源。该电源必须在10~20V之间，以确保驱动集成电路能够完全地驱动MOS栅极晶体管(MGT)。驱动集成电路有VBS欠压保护，当VBS电压下降到一定值时，将关闭高端驱动输出，保证了MGT不会在高功耗下工作。VBS电源是悬浮电源，附加在VS电压上，VS通常是一个高频方波。