[发明专利]功率控制用驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率控制用驱动电路，尤其是功率控制设备的功率控制器件(MOSFET和IGBT等)的驱动电路。该驱动电路可以输出幅度较大、上升沿和下降沿较短的峰值电流。该驱动电路可应用于使用MOSFET、IGBT进行电机控制、电源变换和电源管理等功率控制领域。

背景技术

现有技术中，在开启MOSFET或IGBT等被控功率控制器件时，驱动电路必需能在短时间内向被控功率控制器件MOSFET或IGBT的栅极注入大电流，关闭被控功率控制器件MOSFET或IGBT时，驱动电路必需能在短时间内由被控功率控制器件MOSFET或IGBT的栅极引出大电流。或者说，加到被控功率控制器件MOSFET或IGBT的栅极的驱动电流脉冲幅度要足够大，上升沿时间和下降沿时间要足够短。为此，一般用MOSFET构造被控功率控制器件的驱动电流输出部分，常用的电路（包括专用MOSFET或IGBT的驱动电路前级）如图1（A）至（D）。

图1中，Q1,Q2为驱动被控功率控制器件MOSFET或IGBT（即Q3）的MOSFET。R为驱动电阻，用以调节驱动电流和阻尼驱动回路振铃。脚3接驱动电源。记脚3的电位为V3；脚1和2分别是驱动Q1、Q2的控制信号。记脚1的电位为V1，记脚2的电位为V2；在桥式电路中，在Q3用于上桥时，4接到功率级的电源正，5是输出。在Q3用于下桥时，5接到功率级的电源负，4是输出。记脚4的电位为V4，脚5的电位为V5。Q3的栅极的电压记为VG3(也即栅极和源极的电位差),为使Q3深度饱和（MOSFET进入电阻区，而且导通电阻足够小）,必须有VG3=5V-15V,同样，Q1的栅极电压记为VG1,为使Q1深度饱和（MOSFET进入电阻区，而且导通电阻足够小）,必须有VG1=5V-15V,因此，附图1（A）N-NMOSFET组合和图1（D）N-PMOSFET组合，开通Q1的控制信号幅度必须达到VG1+VG=20V-30V。显然电路处理比较复杂，所以这两种电路很少使用。

对于图1(B)P-NMOSFET组合，当V1=V5时,Q1导通，开启Q3，当V2=V5时Q2导通，关闭Q3。为防止Q1、Q2同时导通，当V1=V5时必须有V2=V3,当V2=V5时必须有V1=V3，而且在Q1、Q2的开关转换过程中，必须保证先关后开，关与开之间要插入合适的时间间隔，这个时间间隔也叫死区保护。

对于图1(C)P-PMOSFET组合，当V1=V5时,Q1导通，开启Q3，当V2=V3时Q2导通，关闭Q3。为防止Q1、Q2同时导通，当V1=V5时必须有V2=V5,当V2=V3时必须有V1=V3，而且在Q1、Q2的开关转换过程中，必须保证先关后开，关与开之间要插入合适的时间间隔，这个时间间隔也叫死区保护。

由此可见图1(B)P-NMOSFET组合和图1(C)P-PMOSFET组合的控制信号处理电路比较复杂，特别在是死区保护时间内，被控功率控制器件Q3的工作状态是不理想的。

发明内容

本发明首要解决的技术问题是提供一种可以输出幅度较大、上升沿和下降沿较短的峰值电流（即被控功率控制器件的开通和关断时间较短）的功率控制用驱动电路。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种功率控制用驱动电路，其包括：驱动电路前级，用于根据外部送入的PWM信号或逻辑信号控制其电压输出端的输出电压；N-MOSFET（Q1），其栅极（G）接所述驱动电路前级的电压输出端；该N-MOSFET（Q1）的栅极（G）与源极（S）之间设有第一电阻（R1）,N-MOSFET（Q1）的漏极（D）接驱动电源；P-MOSFET（Q2），其栅极（G）接所述驱动电路前级的电压输出端；所述N-MOSFET（Q1）的源极（S）与P-MOSFET（Q2）的源极（S）之间设有第二电阻（R2）；被控功率控制器件（Q3），其栅极（G）串接第三电阻（R3）后接所述P-MOSFET（Q2）的源极（S）,所述被控功率控制器件（Q3）的源极（S）接所述P-MOSFET（Q2）的漏极（D）。

所述驱动电路前级采用驱动集成电路或分列器件构成。

作为一种优选的方案，所述第一电阻（R1）的阻值小于1KΩ,第二电阻（R2）和第三电阻（R3）的阻值小于100Ω。

作为一种优选的方案，所述驱动电路前级的电压输出端能输出的电压为10-15V,且输出电流和吸收电流的峰值不小于200mA。

作为一种优选的方案，所述被控功率控制器件（Q3）为MOSFET或IGBT。

上述功率控制用驱动电路的工作方法，其包括：