专利名称：一种提高器件耐压的电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种提高器件耐压的电路。
背景技术：
对于较高的电网电压，例如480VAC电网，设计适用的开关电源会遇到高耐压晶体管开关器件的选取困难的问题。对于480VAC电网来说，考虑到电网电压的波动以及设计裕量，使用传统的开关电源设计方案需要选用耐压1000V以上的晶体管作为开关器件。但是耐压1000V以上的晶体管属于相对比较特殊的器件，因此将造成选取困难、成本较高的问题。现有技术中为了解决耐高压晶体管选取困难、成本高的问题提出了几个方案，首先参见图1，该图为现有技术中提供的提高器件耐压的电路图。图1所示电路中用两个NMOS管Ql和Q2串联来提供耐压能力，其中下管Ql受PWM 控制电路的直接驱动，当Ql由导通变为关断时，Ql的漏极和源极之间的电压升高，当Ql的漏极和源极之间的电压接近稳压管ZDl的电压时，上管Q2的栅极和源极之间的电压将低于导通门槛电压，因此，Q2也进入关断状态。当Ql和Q2均关断时，Ql分担的电压由稳压管 ZDl的稳压值决定。当Ql由关断转为导通时，其漏极和源极之间的电压将下降，电阻Rl将为Q2提供驱动电流，从而使Q2也导通。但是，图1所示的电路存在以下缺点为上管Q2提供驱动能量的是电阻Rl取自输入电压Vin的能量，由于输入电压Vin是高压(通常高于电网电压)，Rl受自身功耗的限制，不能在Q2导通时提供较大的驱动电流，这样将使Q2的导通速度慢，Q2的开关损耗和导通损耗较大，因此该电路的效率低，通常只适用于功率很小的场合。参见图2，该图为现有技术中提供的另一种耐高压的电路图。图2提供的电路(申请号200810028422. 4)与图1所示的电路相似，图2所示的电路在稳压管D4上并联电容C2。Q2导通时C2放电可以改善上管Ql的驱动。Ql栅极和源极之间用电阻R4和二极管D3串联代替图1中的稳压管ZD2。但是图2所示电路仍然存在以下缺点为上管Ql提供驱动能量的是电阻Rl取自输入电压Vin的能量，由于输入电压Vin是高压(通常高于电网电压)，电阻Rl受自身功耗的限制，不能为Ql导通提供较大的驱动电流；当下管Q2关断后，Q2漏极电压上升，C2充电， 直到两端电压达到D4的稳压值(通常为几百伏)；而在开关管Q1，Q2导通时，电容C2会通过Ql门极放电，直到等于开关管Ql的门极驱动电压(十几伏)，C2的放电虽然能提高Ql 的驱动能力，但在开关过程中的充放电，会产生较大损耗。因此该电路和图1所示电路相比可适用于更大功率等级的场合，但效率仍然较低。现有技术中还提供一种改进方案(US2008/00802U)如图3所示，上管SW2导通时所需的较大驱动电流由电容CBl提供。上管SW2和下关SWl关断时的电压分配由电容CBl 和电容CB2的电压决定，而CBl和CB2的分压由绕组NPl和NP2的变比决定。
但是图3所示的电路存在以下缺点虽然驱动上管SW2的能力得到改善，但是，驱动SW2的器件为电容CBl。与图2的现有技术存在相同的问题，即电容CBl和电容CB2仍为高压充放电。因此，电容CBl在给上管SW2提供驱动能量的过程，以及CBl和CB2电压的平衡过程存在较大损耗。综上所述，以上论述的现有技术提供的电路均存在较大损耗的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种提高器件耐压的电路，能够提高器件的耐压能力，并且降低电路的损耗。本发明提供一种提高器件耐压的电路，包括第一电容、第一稳压管、第一二极管、 上NMOS管和下NMOS管；上NMOS管的栅极连接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极连接电源；电源的地之间连接第一电容；上NMOS管的栅极通过第一稳压管接地；上NMOS管的源极连接下NMOS管的漏极，下NMOS管的源极接地，下NMOS管的栅极连接PWM驱动信号。优选地，还包括并联于上NMOS管的栅极和源极之间的第二稳压管。优选地，所述电路作为反激电路中与原边绕组连接的开关管。优选地，所述电路作为BUCK电路中的开关管，上NMOS管的漏极连接BUCK电路中的二极管的阳极。优选地，所述电路作为BOOST电路中的开关管，上NMOS管的漏极连接BOOST电路中的二极管的阳极。本发明还提供一种提高器件耐压的电路，包括第一电容、第一稳压管、第一二极管、上IGBT管和下IGBT管；上IGBT管的门极连接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极连接电源；电源的地之间连接第一电容；上IGBT管的门极通过第一稳压管接地；上IGBT管的发射极连接下IGBT管的集电极，下IGBT管的发射极接地，下IGBT管的门极连接PWM驱动信号。优选地，还包括并联于上IGBT管的门极和发射极之间的第二稳压管。优选地，所述电路作为反激电路中与原边绕组连接的开关管。优选地，所述电路作为BUCK电路中的开关管，上IGBT管的集电极连接BUCK电路中的二极管的阳极。优选地，所述电路作为BOOST电路中的开关管，上IGBT管的集电极连接BOOST电路中的二极管的阳极。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明提供的提高器件耐压的电路，提供给上NMOS管的驱动电压直接来自于电源，因此不需任何转换电路。当上NMOS管导通时，电源只需提供上NMOS管门极导通时所需要的驱动能量，没有其它损耗；当下NMOS管关断时，第一二极管将电源与第一稳压管分开，因此也不产生额外的损耗。因此，本发明实施例提供的电路可以降低损耗。
图1是现有技术中提供的提高器件耐压的电路图；图2是现有技术中提供的又一种提高器件耐压的电路图；图3是现有技术中提供的另一种提高器件耐压的电路图；图4是本发明实施例一提供的电路图；图5是本发明实施例二提供的提高器件耐压的电路；图6是本发明提供的电路的一种应用电路；图7是本发明提供的电路的又一种应用电路；图8是本发明提供的电路的另一种应用电路。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。参见图4，该图为本发明实施例一提供的电路图。本发明实施例提供的提高器件耐压的电路包括第一电容Cl、第一稳压管ZD1、第一二极管 D1、上 NMOS 管 Q2、下 NMOS 管 Ql ；其中，上NMOS管Q2的栅极连接第一二极管Dl的阴极，第一二极管Dl的阳极连接电源Vcc。电源Vcc与地之间连接第一电容Cl。上NMOS管的栅极通过第一稳压管ZDl接地；上NMOS管的源极连接下NMOS管的漏极，下NMOS管的源极接地，下NMOS管的栅极连接PWM驱动信号Vd。下面结合图4详细说明本发明实施例提供的该电路的工作原理。下NMOS管Ql受PWM控制电路的直接驱动，其中Vd为PWM驱动信号。当Ql受PWM驱动信号的驱动由导通变为关断时，Ql的漏极和源极之间的电压升高，第一二极管Dl承受反压关断，当Ql的DS漏极和源极之间的电压接近第一稳压管ZDl 的稳压值时，上NMOS管Q2的栅极和源极之间的电压低于导通门槛电压，Q2也将进入关断状态。当Ql和Q2都关断时，Ql分担的电压由第一稳压管ZDl的稳压值决定。当Ql的栅极有高电平驱动时，Ql的漏极和源极之间的电压将下降直至完全导通。 当Ql的漏极和源极两端的电压较低时，第一二极管Dl导通，Vcc进而为Q2提供足够的驱动电压和电流，使Q2也导通。Vcc由于只需要提供Q2能导通的门极驱动电压，因此幅值很低，一般十几V左右即可满足要求。本发明中，提供给Q2的驱动电压直接来自于Vcc，不需任何转换电路，在Q2导通时，Vcc只提供门极导通驱动所需要的能量，没有其它损耗；在Ql关断时，第一二极管Dl将 Vcc与第一稳压管ZDl分开，也不产生额外的损耗。因此，本发明实施例提供的电路可以降低损耗。本发明实施例还提供一种提高器件耐压的电路，参见图5，该图为本发明实施例二
5提供的提高器件耐压的电路。本实施例提供的提高器件耐压的电路与实施例一的区别是增加了箝位保护电路。 如图5所示，Q2的栅极和源极之间并联箝位保护电路，可以将Q2的栅极电压箝位在安全范围之内。本实施例中的箝位保护电路为一个稳压管，如图5所示的第二稳压管S)2。需要说明的是，以上实施例提供的提高器件耐压的电路中的上管和下管均是NMOS 管，可以理解的是上管和下管也可以为IGBT管，除了上管和下管不同外，其他部分的电路均相同。因此，其工作原理在此不再赘述。本实施例提供的提高器件耐压的电路包括第一电容、第一稳压管、第一二极管、 上IGBT管和下IGBT管；上IGBT管的门极连接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极连接电源；电源的地之间连接第一电容；上IGBT管的门极通过第一稳压管接地；上IGBT管的发射极连接下IGBT管的集电极，下IGBT管的发射极接地，下IGBT管的门极连接PWM驱动信号。需要说明的是，本发明实施例提供的提高器件耐压的电路整体可以作为一个开关管来使用，其工作原理的实质是将两个开关管串联起来增加耐压能力。下面介绍几种典型的该电路作为开关管的应用场合。参见图6，该图为本发明提供的电路的一种应用电路。本实施例提供的开关管是应用于反激电路。如图6所示，虚框内是本发明提供的提高器件耐压的电路，其整体作为一个开关管使用，上NMOS管Q2的漏极连接变压器Tl的原边绕组的同名端，变压器Tl的副边绕组的同名端通过第二二极管D2连接输出正端。输出正端和输出负端之间并联第二电容C2。其中反激电路的典型应用是应用在开关电源中，其输入电压为Vin，输出电压为 Vo。如果输入电压Vin较大，此时就需要开关管的耐压能力较强，耐压较高。参见图7，该图为本发明提供的电路的又一种应用电路。本实施例提供的开关管是应用于BUCK电路。如图7所示，虚框内是本发明提供的提高器件耐压的电路，其整体作为一个开关管使用，上NMOS管Q2的漏极连接BUCK电路中的第二二极管D2的阳极。第二二极管D2的阴极连接输入电压Vin的正端，阳极还连接第一电感Ll的一端， 第一电感Ll的另一端连接输出电压Vo的负端，输出电压Vo的正端和负端之间并联第二电容C2。参见图8，该图为本发明提供的电路的又一种应用电路。本实施例提供的开关管是应用于BOOST电路。如图8所示，虚框内是本发明提供的提供器件耐压的电路，其整体作为一个开关管使用，上NMOS管Q2的漏极连接BUCK电路中的第二二极管的阳极。第二二极管D2的阳极通过第一电感Ll连接输入电压Vin的正端，阴极连接输出电压Vo的正端。输出电压Vo的正端和负端之间并联第二电容C2。需要说明的是，以上仅是开关管的典型应用电路图，可以理解的是，应用本发明实施例提供的耐高压的开关管不局限应用于这几种场合，在其他开关管应用的场合也同样适用，在此不再一一举例介绍。以上仅是以NMOS管为例进行介绍的应用场合，可以理解的是，应用IGBT管也可以完成相同的功能，因此，在此不再赘述。本发明实施例提供的开关管，将两个开关管串联从而提高耐压能力，并且电路结构简单，功耗小。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种提高器件耐压的电路，其特征在于，包括第一电容、第一稳压管、第一二极管、 上NMOS管和下NMOS管；上NMOS管的栅极连接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极连接电源； 电源的地之间连接第一电容； 上NMOS管的栅极通过第一稳压管接地；上NMOS管的源极连接下NMOS管的漏极，下NMOS管的源极接地，下NMOS管的栅极连接 PWM驱动信号。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括并联于上NMOS管的栅极和源极之间的第二稳压管。
3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述电路作为反激电路中与原边绕组连接的开关管。
4.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述电路作为BUCK电路中的开关管， 上NMOS管的漏极连接BUCK电路中的二极管的阳极。
5.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述电路作为BOOST电路中的开关管，上NMOS管的漏极连接BOOST电路中的二极管的阳极。
6.一种提高器件耐压的电路，其特征在于，包括第一电容、第一稳压管、第一二极管、 上IGBT管和下IGBT管；上IGBT管的门极连接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极连接电源； 电源的地之间连接第一电容； 上IGBT管的门极通过第一稳压管接地；上IGBT管的发射极连接下IGBT管的集电极，下IGBT管的发射极接地，下IGBT管的门极连接PWM驱动信号。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，还包括并联于上IGBT管的门极和发射极之间的第二稳压管。
8.根据权利要求6或7所述的电路，其特征在于，所述电路作为反激电路中与原边绕组连接的开关管。
9.根据权利要求6或7所述的电路，其特征在于，所述电路作为BUCK电路中的开关管， 上IGBT管的集电极连接BUCK电路中的二极管的阳极。
10.根据权利要求6或7所述的电路，其特征在于，所述电路作为BOOST电路中的开关管，上IGBT管的集电极连接BOOST电路中的二极管的阳极。
全文摘要
本发明提供一种提高器件耐压的电路，包括第一电容、第一稳压管、第一二极管、上NMOS管和下NMOS管；上NMOS管的栅极连接第一二极管的阴极，第一二极管的阳极连接电源；电源的地之间连接第一电容；上NMOS管的栅极通过第一稳压管接地；上NMOS管的源极连接下NMOS管的漏极，下NMOS管的源极接地，下NMOS管的栅极连接PWM驱动信号。本发明提供的电路可以降低损耗。
文档编号H02M1/08GK102315758SQ20101022260
公开日2012年1月11日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者姜德来, 葛良安 申请人:英飞特电子(杭州)有限公司