[发明专利]一种MOSFET隔离驱动电路

说明书

本发明公开了一种MOSFET隔离驱动电路，其包括变压器绕组、用于输入PWM控制信号的三极管Q1、与变压器绕组中次级绕组连接的场效应管Q3、与Q3栅极连接的三极管Q2和用于场效应管导通期间储电的电容C；所述变压器绕组的初级绕组的两端分别与三极管Q1的集电极和发射极连接；所述变压器绕组的初级绕组还与电源连接；所述三极管Q1的发射极还接地；所述场效应管Q3的G极和S极分别与变压器绕组中次级绕组的两端连接；所述三极管Q2的集电极与所述场效应管Q3的G极连接，所述三极管Q2的基极与变压器绕组中次级绕组的另一端连接；所述电容C分别连接在效应管Q3的S极和三极管Q2的发射极之间。

技术领域

本发明涉及开关电源领域，尤其涉及的 是一种MOSFET隔离驱动电路。

背景技术

MOS型场效应管（MOSFET）和绝缘栅晶体管（IGBT）具有驱动功率小、开关速度快、功率容量大等优点，是开关电源常用的功率开关器件。

这类器件的栅极驱动电路非常重要，驱动的好坏直接影响开关电源工作的可靠性及性能指标。例如，开通时驱动信号具有较快的上升沿且应能提供足够大的充电电流，使器件的栅源极间电压迅速上升，保证器件快速开通且不存在上升沿的高频振荡；关断时，驱动电路能提供一个尽可能低阻抗的通路供栅源极间电容电荷快速泄放，保证器件能快速关断。

MOSFET（或IGBT）的关断特性，主要取决于少子复合机理。当驱动栅极信号为0时，应设法使栅极电荷迅速被抽走，令开关器件迅速关断，最有效的方法是给栅极信号加上一个反向偏置电压。栅极反偏电压越高，开关器件关断越迅速，关断时间越短，关断损耗就越低。因此，为了最大限度减小开关损耗，MOSFET关断时，仅仅通过低阻抗通路泄放栅极电荷是不够的，给栅极加上反向电压，是驱动电路的主流要求。

目前，MOSFET、IGBT的驱动方式通常有直接驱动、光耦隔离驱动、变压器隔离驱动以及专用IC驱动等。

（1）直接驱动，就是将PWM信号直接或经缓冲放大器后直接送到MOSFET栅极进行驱动。线路简单，但驱动电路与功率开关管不隔离，容易产生干扰，有安全隐患；为了给栅极加反向电压，必须设计正负两种电源。

（2）光耦隔离驱动，就是将PWM信号经光耦隔离传输，再经放大后送到MOSFET的栅极进行驱动。电路比直接驱动复杂，但驱动电路与开关管隔离，具有抗干扰能力，但抗共模干扰能力较弱；由于使用了光耦，信号延迟时间打大，速度慢，同时需要增加悬浮电源。

（3）专用IC驱动：使用专用的集成电路模块，内含光耦、放大器、过流保护等，使用方便，电路简洁，但成本较高。

（4）变压器隔离驱动

如图1所示，Q1为驱动管，N1和N2分别是变压器的初级和次级，N3为变压器磁复位绕组，Q2为需要驱动的MOSFET。该驱动电路结构简单可靠，能实现驱动电路和功率主回路隔离，速度快，抗共模能力强，只需单电源即可提供Q2导通时所需的正压和关断时所需的负压。但存在以下缺点：一是隔离变压器次级需要一个假负载R2，增加损耗；二是当占空比变化时关断速度变化加大。当驱动脉宽较窄时，由于变压器贮存的能量减少，导致MOSFET栅极的关断速度变慢。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MOSFET隔离驱动电路，该电路在驱动脉宽较窄（占空比较小）的情况下，能维持必要的栅极负偏压，确保MOSFET快速可靠关断，减小关断损耗。