[发明专利]一种高速大电流的功率场效应管驱动电路

说明书

技术领域

 本发明属于电力电子驱动应用技术领域，尤其涉及一种高速大电流的功率场效应管驱动电路，该驱动电路输出电流大、带负载能力强，适合特定情况下对场效应管高速低压大电流驱动的场合。

背景技术

随着电力半导体器件的发展,已经出现了各种各样的全控型器件,最常用的有适用于大功率场合的大功率晶体管( GTR) 、适用于中小功率场合但快速性较好的功率场效应晶体管(MOSFET) 以及结合GTR 和功率MOSFET 而产生的功率绝缘栅控双极晶体管( IGBT)。

在这些开关器件中,功率MOSFET 由于开关速度快、驱动功率小、易并联等优点成为开关电源中最常用的器件。尤其在为计算机、交换机、网络服务器等通信电子设备提供能量的低压大电流开关电源中,由于其特殊要求,通常希望功率开关器件具有导通电流大、通态电阻低等特点,而对器件能承受的关断电压要求并不高。这样的器件已经陆续出现,如富士公司的2SK2690 , IR公司的IRF7822 , IRFBL3703等。

目前已有的这些专用驱动功率MOSFET和IGBT的集成驱动电路，不能满足高频且带负载能力极强的应用场合，如如EXB841 速度太慢,最大开关频率只能达到40～50kHz ,而IR2110 和TPS2812输出最大电流仅2A。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于，提供一种高速大电流的功率场效应管驱动电路，本发明的电路使触发脉冲具有足够快的上升和下降速度，并在关断时为栅极提供低电阻放电回路，产生栅极负压防止误导通；同时在功率开关管开关时提供大电流对极间电容充放电，提高带负载的能量，加快了MOS管的开关速度，提高了驱动电路的抗干扰能力，有效防止开关器件的误工作。

为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案：

一种高速大电流的功率场效应管驱动电路，包括驱动前置电路、图腾柱电路、驱动后置电路，所述的驱动前置电路与驱动信号Vg相连，所述驱动后置电路与驱动对象Q3相连，所述图腾柱电路串联在驱动前置电路与驱动后置电路之间；所述的驱动前置电路由电容C1，电阻R1、R2、R3，二极管D1以及三极管T1、T2组成，所述的电容C1接在驱动信号Vg与三极管T2的基极之间；所述的电阻R1与电容C1并联，所述的电阻R2接在三极管T2基极与发射极之间，所述的电阻R3接在三极管T1的发射极与基极之间；所述的防反二极管D1正极与三极管T1的集电极相连，D1负极与三极管T2集电极相连；所述三极管T1为NPN型三极管，T1的发射极与+12V的电压相连，所述的三极管T2为PNP型三极管；所述的图腾柱电路由二极管D2、D3，电阻R4~R11，电容C2以及场效应管Q1和Q2组成；所述的防反二极管D2的正极与电阻R4相连，二极管D2的负极与场效应管Q1的门极相连，所述的防反二极管D3的正极与场效应Q2的门极相连，二极管D3的负极与电阻R8相连；所述电阻R4接在二极管D2正极与二极管D1正极两端，所述电阻R5接在场效应管Q1的漏极与门极之间，所述电阻R6接在场效应管Q1门极与电容C2两端，所述电阻R7接在场效应管Q1的源极与电容C2之间，所述电阻R8接在二极管D3的负极与二极管D1的正极之间，所述电阻R9接在电容C2与电阻R11之间所述电阻R10接在电容C2与场效应管Q2漏极之间，所述电阻R11接在场效应管Q2的门极与源极；所述的场效应管Q1为P通道型MOSFET，所述的场效应管Q2为N通道型MOSFET；所述的驱动后置电路由电阻R12~R13，二极管D4和D5、电容C3以及场效应管Q3组成，所述的电阻R12接在场效应管Q3与二极管C2之间，所述的电阻R13接在电阻R12与地之间，所述的击穿二极管D4的正极与击穿二极管D5的正极相连，二极管D4的负极与场效应管Q3的门极相连，所述击穿二极管D5的负极接地；所述场效应管Q3是N型MOSFET，场效应管Q3的源极接地。

本发明的有益效果是：

当驱动信号Vg为高电平时，PNP型三极管T1 截止，NPN型三极管T2 饱和导通，P通道型MOS管Q1导通，N通道型MOS管Q2关闭，场效应管驱动电路输出高电平，驱动对象场效应管Q3导通；反之，当驱动信号Vg为低电平时，PNP型三极管T1 导通，NPN型三极管T2 饱和关断，P通道型MOS管Q1关断，N通道型MOS管Q2导通，场效应管驱动电路输出低电平，驱动对象场效应管Q3关断。为了保证驱动电路的输出电流足够大，即带负载能力足够强, 电路中采用了PNP型三极管T1 和NPN型三极管T2构成的推挽放大电路。