[发明专利]绝缘栅功率控制器件的驱动装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种绝缘栅电压控制器件的运用，尤其涉及一种绝缘栅功率控制器件的驱动装置。

背景技术

开关电源技术近年来获得飞速发展，MOSFET、IGBT等绝缘栅电压控制器件得到广泛使用，但是所有电压控制器件要获得快速导通和关断都需要有比传统晶体管更高的电压和脉冲大电流驱动，近年来全球工程师开发的驱动电路多达数百种，但最典型的则是以MOSFET作为绝缘栅电压控制器件，它的控制特性可以等效为两个串联的极间电容Cgs和Cgd，而控制端就是所述两个电容的中间连接点。如果MOSFET的漏极D极输出端电压不变，Cgd仅相当于并联在Cgs上，器件控制特性仍然等效于一个电容，只是容量稍微增大了而已。但是，实际上MOSFET的工作情况要复杂得多，绝大多数情况下栅极电压Vds会发生大幅度快速变化，由于栅极G极与D极的反相特性，使得Cgd会将控制驱动的电流大量分流。所以，实际工作中，要快速驱动一个MOSFET，特别是大功率MOSFET，需要很大的脉冲电流才行。为了提供足够大的驱动电流，驱动极就需要有大电流输出，但持续的大电流不仅造成电路严重发热，降低系统可靠性，而且浪费能源，降低系统效率。

为了得到足够大的驱动电流，又不让电路持续维持在大电流的状态下，常见的做法是：将绝缘栅电压控制器件的驱动器设计成射极跟随器的形式，但这样做，不管是高边还是低边都会有至少0.8~1V的导通压降损失，对于3.3V的电源系统，就只剩下1.3~1.7Vp-p的摆幅，不仅不能快速开关，甚至无法可靠地开启电压控制器件，尤其在单节锂离子电池供电的领域，新一代磷酸铁锂动力电池的工作电压可以低达2.5V甚至更低，但通常的驱动电路是无法在如此低的电压下工作的。

根据上面对MOSFET工作状态的分析，普遍存在以下问题：

1、现有绝缘栅电压控制器件驱动电路要求的工作电压较高、电压利用率低，在单节锂离子电池供电的系统中，不能满足快速驱动绝缘栅电压控制器件的要求；

2、现有简单绝缘栅电压控制器件驱动电路驱动电流较低，无法快速开关大电流器件； 

3、现有专用于绝缘栅电压控制器件的驱动集成电路虽然性能好，但不仅要求的工作电压较高，而且成本很高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种绝缘栅功率控制器件的驱动装置，具有工作电压低、电源利用效率高、成本低廉、驱动电流大、速度快、电路简单、可靠性高、易于集成、便于推广的特点。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种绝缘栅功率控制器件的驱动装置，包括与绝缘栅功率控制器件连接的驱动电路；所述驱动电路包括驱动电源、用于控制绝缘栅极功率控制器件的上拉驱动的高边驱动回路和用于控制绝缘栅极功率控制器件的下拉驱动的低边驱动回路。

对于上述技术方案的改进，所述高边 驱动回路包括第一三极管、第一电容、第一二极管、第一电阻和第三电阻；所述低边驱动回路包括第二三极管、第二电容、第二二极管、第二电阻和第四电阻；所述第一电阻、第一电容、第二电容、第二电阻和驱动电源顺次串联构成回路；所述第一二极管的正极连接于所述第一电容和第一电阻之间，并且还与所述第一三极管的基极连接；所述第一二极管的负极分别与所述第一三极管的发射极、第一电阻以及驱动电源正极连接；所述第二二极管的正极与所述第二三极管的发射极、第二电阻以及驱动电源负极连接；所述第二二极管的负极连接于所述第二电容和第二电阻之间，并且还与所述第二三极管的基极连接；所述第一三极管的集电极连接有第三电阻，所述第二三极管的集电极连接所述第四电阻，所述第三电阻与所述第四电阻串联；所述绝缘栅功率控制器件的栅极连接于所述第三电阻和所述第四电阻之间。

对于上述技术方案的进一步改进，所述驱动电源为2.8~4.2V的直流电源。

对于上述技术方案的进一步改进，所述第一三极管和所述第二三极管采用的是具有大电流输出能力的晶体管。

 对于上述技术方案的进一步改进，所述第一二极管和第二二极管采用的是快速开关硅二极管。

本发明所述的绝缘栅功率控制器件的驱动装置，适用于低电压快速驱动绝缘栅功率控制器件的场合，包括与绝缘栅功率控制器件连接的驱动电路以及绝缘栅功率控制器件的下偏置电阻；所述驱动装置包括与绝缘栅功率控制器件连接的驱动电路，所述驱动电路包括驱动电源、高边驱动回路和低边驱动回路，所述高边驱动回路和低边驱动回路为上下对称的两部分，其中所述高边驱动回路负责绝缘栅功率控制器件的上拉；所述低边驱动回路负责绝缘栅功率控制器件的下拉驱动。