专利名称：一种半桥mos栅极晶体管驱动电路的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子领域。
技术背景在桥式功率变换装置中，根据主电路的结构，其MOS栅极功率开 关晶体管(MGT功率场效应管和绝缘栅双极晶体管)需要采用直接驱动和隔离驱动两种方式。采用隔离驱动方式时需要将多路驱动电路、 控制电路、主电路互相隔离，以免引起灾难性的后果。隔离驱动可分 为电磁隔离和光电隔离两种方式。光电隔离具有体积小，结构简单等 优点，但存在共模抑制能力差，传输速度慢的缺点。快速光耦的速度也仅几十kHz。电磁隔离用脉冲变压器作为隔离元件，具有响应速度 快，原副边的绝缘强度高，dv/dt共模干扰抑制能力强。但信号的最 大传输宽度受磁饱和特性的限制，因而信号的顶部不易传输。而且最 大占空比被限制在50%。而且信号的最小宽度又受磁化电流所限。脉 冲变压器体积大，笨重，加工复杂。凡是隔离驱动方式，每路驱动都 要一组辅助电源，若是三相桥式变换器，则需要六组，而且还要互相 悬浮，增加了电路的复杂性。随着驱动技术的不断成熟，已有多种集 成厚膜驱动器推出。如EXB840/841、 EXB850/851、 M57959L/AL、 M57962L/AU HR065等等，它们均采用的是光耦隔离，解决了脉宽问 题,但仍存在悬浮电源的问题。IR系列驱动电路采用HVIC和闩锁抗干扰CMOS制造工艺，悬浮电源采用自举电路，其高端工作电压可达 1200V，工作频率高，可达500kHz;开通、关断延迟小，分别为120ns 和94ns;图腾柱输出峰值电流为2A。但此类驱动电路不能产生负偏置， 电路的抗干扰能力差。单从驱动MOS栅极功率开关器件的角度考虑， 均不需要栅极负偏置。Vge=0，完全可以保证器件正常关断。但在桥 式变换器中，负偏置是必要的。这是因为当高端器件关断后，低端器 件开通时，高端器件的集电极一发射极之间的dv/dt过高时，将通过集电极一栅极之间的密勒电容以尖脉冲的形式向栅极馈送电荷，使栅 极电压升高，而M0S栅极功率开关晶体管的门槛电压通常是3 5V左右， 一旦尖脉冲的高度和宽度达到一定的水平，功率器件将会误导通，造成灾难性的后果。发明内容本实用新型提供一种半桥MOS栅极晶体管驱动电路，以解决现 有的MOS栅极功率开关晶体管驱动手段不足的问题。本实用新型采 取的技术方案是高端驱动辅助电源与高端驱动电路连接，低端驱动 辅助电源与低端驱动电路连接，高端驱动电路与高端MOS栅极功率 开关连接，低端驱动电路与低端MOS栅极功率开关连接。本实用新型的优点是结构新颖，通过正负电源变换电路为高端驱 动电路提供负电源，整个驱动电路仅需1路正10 V 20 V和l路负lO V 20 V和一路电源。这样，在工程上大大减少了控制变压器体积和电 源数目，降低了产品成本，提高了系统可靠性。
图l是本实用新型电路框图。 图2是本实用新型电路原理图。
具体实施方式
参见图l，高端驱动辅助电源1与高端驱动电路2连接，低端驱动辅助电源5与低端驱动电路4连接，高端驱动电路2与高端MOS栅极功 率开关3连接，低端驱动电路4与低端MOS栅极功率开关6连接。参见图2，低端驱动电路由VC和VE分别提供+15V和-4.7V电源。当 驱动脉冲信号为高电平时，驱动集成电路IC2将M0S栅极器件的栅极与 正电源连接，使S2导通。当驱动脉冲信号为低电平时，IC2将S2的栅 极与负电源连接，使S2可靠关断。VBS (驱动电路VB和VS管脚之间的 电压差)给高端驱动集成电路IC1提供电源。该电源必须在1(T20V之 间，以确保驱动集成电路能够完全地驱动MOS栅极晶体管(MGT)。驱 动集成电路有VBS欠压保护，当VBS电压下降到一定值时，将关闭高端 驱动输出，保证了MGT不会在高功耗下工作。VBS电源是悬浮电源，附 加在VS电压上，VS通常是一个高频方波。自举方式产生VBS悬浮电源的原理是半桥驱动脉冲的逻辑关系 是，高端驱动脉冲和低端驱动脉冲不能同时为高电平，否则M0S栅极 晶体管S1和S2同时导通使电源VH短路。当低端驱动脉冲信号为高电 平，M0S栅极晶体管S2导通，电源VC经二极管D2、 M0S栅极晶体管S2 给为自举电容C2充电，这时电容C2没有电压，驱动集成电路仅由正电 源供电，当VBS电压低于启动阈值电压时，IC1封闭高端驱动脉冲。当 VBS电压高于启动阈值电压时，IC1开启高端驱动脉冲，当高端驱动脉冲驱动为高电平时，M0S栅极晶体管件S1导通。使高端电源的地和电 源VH连接，二极管D1、D2反向偏置而关断。由于在启动第一个脉冲时， IC1的VBS只是正电源电压，IC1电路中的阈值电路电平值不会改变， 保证了M0S栅极晶体管S1的有效导通。Rl、 Ql、 C2、 C5、 D3、 D4、 D5构成正负电源变换电路。当低端驱 动脉冲信号为高电平，M0S栅极器件S2导通，电源VC经二极管D1、 D4、 开关管S2给为自举电容C5充电，当低端驱动脉冲信号为低电平，当高 端驱动脉冲信号为高电平时，电阻R1三极管Q1构成的电流源经二极管 D3给C5放电，给C2充电，使C2上产生上正下负的电压，为高端驱动器 提供负电源。
权利要求1、一种半桥MOS栅极晶体管驱动电路，其特征在于高端驱动辅助电源与高端驱动电路连接，低端驱动辅助电源与低端驱动电路连接，高端驱动电路与高端MOS栅极功率开关连接，低端驱动电路与低端MOS栅极功率开关连接。
专利摘要本实用新型涉及一种半桥MOS栅极晶体管驱动电路，属于电子领域。高端驱动辅助电源与高端驱动电路连接，低端驱动辅助电源与低端驱动电路连接，高端驱动电路与高端MOS栅极功率开关连接，低端驱动电路与低端MOS栅极功率开关连接。优点是结构新颖，通过正负电源变换电路为高端驱动电路提供负电源，整个驱动电路仅需1路正10V～20V和1路负10V～20V和一路电源。这样，在工程上大大减少了控制变压器体积和电源数目，降低了产品成本，提高了系统可靠性。
文档编号H03K17/687GK201118535SQ20072009441
公开日2008年9月17日 申请日期2007年9月28日 优先权日2007年9月28日
发明者司崇占, 孙大军, 张海龙, 梁一子, 王志成, 王自力, 萌 赵 申请人:吉林大学中日联谊医院;王自力;孙大军;梁一子