[发明专利]一种场效应管的高频率低功耗的驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及场效应管的驱动技术领域，更具体的说，涉及一种场效应管的高频率低功耗的驱动方法。

背景技术

目前场效应管的驱动电路被广泛的应用于由微控制器或DSP组成的PWM的应用中，去实现智能的电池充电、电机驱动、程控电压和电流源等功能。国内关于用分离元器件构成的场效应管的驱动电路的形式有很多种，但通常有如下局限性：1)驱动的开关频率较低(几十千赫兹以内)、2)功耗较高，特别是当运用于小功率小电流情况下将影响整个效率指标、3)比起本电路，其他电路的成本和电路复杂度较高。

随着现代技术的发展，追求高指标、低成本、小体积将是现在诸多产品需要面临的问题，要达成这一目标，需要对产品的每一个细节进行精心设计。例如一个消费型的具有太阳能充电的智能照明产品，他需要有一个智能的高效的PWM电路对产品内部电池进行充电，且有苛刻的成本要求。如果使用了高性能的场效应管驱动，可使用较高的PWM信号的频率，意味着在电路里可以使用体积更小的电感，高度更低的电容，从而降低了整个电路板的体积也降低了成本，同时由于电路的高效，太阳能电池板的功率配置反而可降低，也就降低了系统成本，提高了产品竞争力，因此驱动场效应管的电路将是其中的重要设计环节之一。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种场效应管的高频率低功耗的驱动方法。

使用低电压的小功率输出的P型场效应管驱动电路，其中电路由开关信号导通加速部分(R2、C2、D2、Q2)、开关信号关闭加速部分(C1、D1、Q1)、电平转移及驱动部分(Q2、Q1)、栅极过电压保护部分(D3)、以及漏电流补偿和栅极电压泄放部分(R3)组成，在PWM处于关闭状态下，信号为低电平，当输入变为高电平时，电容C2经过Q2的基级和发射级进行瞬间充电使Q2加速导通，同时C1会经过D1进行放电，Q1此时处于截止状态，在C2的充电期间，Q2将产生较大的吸入电流而使电位迅速下降，从而使P型场效应管迅速导通，在高电平的整个期间R2将有微小电流经过Q2，Q2继续输出低电平使输出端维持低电平状态。在PWM处于关闭状态下，信号为低电平。当输入变为高电平时，电容C2经过Q2的基级和发射级进行瞬间充电使Q2加速导通，同时C1会经过D1进行放电，Q1此时处于截止状态。在C2的充电期间，Q2将产生较大的吸入电流而使④处的电位迅速下降，从而使P型场效应管迅速导通。在高电平的整个期间R2将有微小电流经过Q2，Q2继续输出低电平使输出端④维持低电平状态。(Q2的导通电流足够吸入由R3产生的上拉电流，而使输出为低电平。)

当输入信号由高电平变为低电平时，C1将经过Q1的基级和发射级进行瞬间充电使Q1加速导通，同时C2会经过D2进行放电，Q2的瞬间成为负偏置状态而加速截止。在C1的充电期间，Q1将产生较大的电流而使场效应管的栅极上储存的电量迅速泄放，使④处的电位迅速上升，从而使P型场效应管迅速截止。在C1的充电结束后Q1的也随即进入关闭状态，在输入高电平的整个期间，④处的高电位状态由R3上拉作用进行维持。如此完成一个循环。

D3是对驱动电压进行钳位，防止场效应管Vgs电压过高而损坏。

R3是在输入信号为低时维持④处高电平的上拉电阻，同时也是场效应管Vgs的泄放电阻，使得PWM电路在复位和断电情况下，使Vgs＝0V，让场效应管处于截止状态。在较高电压下或高温情况下，Q2可能会有微弱的漏电流，因此R3也起到了漏电流补偿的作用。

本发明的有益效果是：可以使用体积更小的电感，高度更低的电容，从而降低了整个电路板的体积也降低了成本，同时由于电路的高效，太阳能电池板的功率配置反而可降低，也就降低了系统成本，提高了产品竞争力。

附图说明

图1是本发明低电压的小功率输出的P型场效应管驱动电路；

图2是本发明普通的电平转移及驱动电路示意图。

具体实施方式

下面对本驱动方法的高速开关特性进行说明，普通的驱动电路如图2，也存在加速电容C2，但由于C2缺乏有效的放电回路而减弱了C2的开关加速作用(由于电容的充放电的变化电量减小)，该电路的C2放电主要由R2来完成，因此若降低R2的阻值将略微改善他的开启速度。另外图2中输出的关闭是靠R4的上拉实现的，R4的大小也将影响Q2的关闭速度，若将R4减少也可改善关闭速度但会导致驱动功耗增大。该电路不宜直接接容性负载，否则会导致关闭时间远远长于开启时间，因此不适合直接接场效应管。