专利名称：提高升压电路主功率开关器件可靠性的电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种提高升压电路(以下称BOOST电路)主功率开关器件可靠性的电路，尤其涉及通讯电源功率因数校正电路的可靠性。
有源功率因数校正可以使得功率因数接近1而受到青睐。BOOST电路就是一种应用广泛的功率因数校正电路，不仅能够获得很高的功率因数(约为1)，还可为后级DC/DC电路提供稳定的直流高压，因而常用作开关电源的前级电路。该电路结构简单，包括主电路和控制电路，其中主电路一般由升压电感、主功率开关器件、升压二极管构成；控制电路多采用UC3854(或UC3854A/B)芯片。尽管电路结构简单，但其电路可靠性差，尤其是主功率开关器件的工作可靠性不高。其原因如下主功率开关器件多采用功率场效应管MOSFET、绝缘栅双极性晶体管IGBT。当采用单只功率器件形式，则在较大功率输出时，必然会给主功率管带来较大的电流应力。所以实际应用时多采用双管或多管并联。但这种并联技术仅是纯粹的并联，即自行实现电流的均衡，以降低单管的电流应力，但由于主功率开关器件参数的离散性，各开关器件均流效果并不理想。
本发明的目的是提供一种电路，应能有效降低BOOST电路中绝缘栅双极性晶体管IGBT、功率场效应管MOSFET等主功率开关器件所承受的电流应力，从而提高BOOST电路的可靠性。
为解决上述任务，本发明提供的提高升压电路主功率开关器件可靠性的电路，包括分频电路和驱动电路；控制电路输出一系列频率为f的脉冲驱动信号，通过分频电路处理后，即可得到两路频率为f/2的脉冲驱动信号，再通过驱动电路分别接至主功率开关管绝缘栅双极性晶体管IGBT的栅极或功率场效应管MOSFET的基极。
采用本发明所述的技术方案，能够实现双管并联交替工作，即一只功率开关管开通时，另一只功率开关管必然关断，各功率开关管工作频率均为f/2。达到并联主功率开关器件交替工作而均分电流的效果，降低了单管所承受的电流应力，提高了BOOST电路的工作可靠性。
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式
作进一步详细的描述
图1本发明应用于升压电路的原理框图；图2是实现本发明的具体电路图；图3是图1、图2中分频电路分频处理前、后的波形示意图；如图1，控制电路输出一系列频率为f的脉冲驱动信号，通过分频电路处理后，即可得到两路频率为f/2的脉冲驱动，信号分频电路分频处理前、后的波形如图3所示，这两路分频脉冲驱动信号的合成，即保证了与控制电路输出脉冲驱动信号相一致的连续性。再通过驱动电路分别接至主功率开关管IGBT的栅极(或MOSFET的基极)，即可实现双管并联交替工作，即一只功率开关管开通时，另一只功率开关管必然关断，各功率开关管工作频率均为f/2。
图2是实现并联交替工作的具体电路图分频电路包括与非门4011、D触发器4013和两个与门4081；驱动电路包括NPN型三极管VT4、VT10，PNP型三极管VT7、VT11，电容C38、C40，电阻R38、R39和二极管VD14；控制电路输出频率为f的信号，通过与非门4011反向后接入D触发器4013的CLK端口，所述D触发器4013下降沿触发后获得两路频率为f/2的方波信号，再分别和控制电路的输出信号通过两个与门4081相与即可得到两路分频后的脉冲驱动信号；一路分频后的脉冲驱动信号经过电阻R38分别接至NPN型三极管VT4和PNP型三极管VT7的基极，VT4的集电极接至二极管VD14的阴极，VD14的阳极接+15V电源，VT7的集电极接控制地，电容C38跨接在VT4和VT7的集电极间，VT4的发射极与VT7的发射极相连，输出的驱动信号接至并联之一的主功率开关管IGBT的栅极(或MOSFET的基极)；另一路分频后的脉冲驱动信号经过电阻R39分别接至NPN型三极管VT10和PNP型三极管VT11的基极，VT10的集电极接至二极管VD14的阴极，VT11的集电极接控制地，电容C39跨接在VT10和VT11的集电极间，VT10的发射极与VT11的发射极相连，输出的驱动信号接至另一个主功率开关管IGBT的栅极(或MOSFET的基极)；可见，分频信号经过两路驱动电路后分别驱动主功率开关管的开通与关断，即可实现双管并联交替工作，各开关管的工作频率为f/2。
图2中分频电路的输入及分频后的两路驱动脉冲波形亦如图3所示。另外，该电路工作频率为65KHz，分频处理后驱动脉冲频率为32.5KHz，非常适于IGBT的工作频率，若采用单只IGBT主功率管，频率仍为65KHz，这将不利于IGBT的可靠工作(通常IGBT的工作频率为30-40KHz)。因此，该分频交替电路亦可实现在较高频率时仍然采用IGBT功率器件可靠工作。
权利要求
1.提高升压电路主功率开关器件可靠性的电路，包括分频电路和驱动电路；控制电路输出一系列频率为f的脉冲驱动信号，通过分频电路处理后，即可得到两路频率为f/2的脉冲驱动信号，再通过驱动电路分别接至主功率开关器件IGBT的栅极或MOSFET基极。
2.根据权利要求1所述的提高升压电路主功率开关器件可靠性的电路，其特征在于所述的分频电路包括与非门(4011)、D触发器(4013)和两个与门(4081)；控制电路输出频率为f的信号，通过与非门(4011)反向后接入D触发器(4013)的CLK端口，所述D触发器下降沿触发后获得两路频率为f/2的方波信号，再分别和控制电路的输出信号通过所述的两个与门(4081)相与即可得到两路分频后的脉冲驱动信号。
3.根据权利要求1或2所述的提高升压电路主功率开关器件可靠性的电路，其特征在于所述的驱动电路包括NPN型三极管VT4、VT10，PNP型三极管VT7、VT11，电容C38、C40，电阻R38、R39和二极管VD14；一路分频后的脉冲驱动信号经过电阻R38分别接至NPN型三极管VT4和PNP型三极管VT7的基极，VT4的集电极接至二极管VD14的阴极，VD14的阳极接+15V电源，VT7的集电极接控制地，电容C38跨接在VT4和VT7的集电极间，VT4的发射极与VT7的发射极相连，输出的驱动信号接至并联之一的主功率开关管IGBT的栅极或MOSFET的基极；另一路分频后的脉冲驱动信号经过电阻R39分别接至NPN型三极管VT10和PNP型三极管VT11的基极，VT10的集电极接至二极管VD14的阴极，VT11的集电极接控制地，电容C39跨接在VT10和VT11的集电极间，VT10的发射极与VT11的发射极相连，输出的驱动信号接至另一个主功率开关管IGBT的栅极或MOSFET的基极。
全文摘要
提高升压电路主功率开关器件可靠性的电路,涉及通讯电源功率因数校正电路的可靠性,包括分频电路和驱动电路;控制电路输出一系列频率为f的脉冲驱动信号,通过分频电路处理后,即可得到两路频率为f/2的脉冲驱动信号,再通过驱动电路分别接至主功率开关管IGBT的栅极或MOSFET基极;能够实现并联主功率开关器件交替工作而均分电流的效果,降低了单管所承受的电流应力,提高了升压电路的工作可靠性。
文档编号H03K17/00GK1383265SQ0111282
公开日2002年12月4日 申请日期2001年4月26日 优先权日2001年4月26日
发明者张前, 李鹏 申请人:深圳市中兴通讯股份有限公司