一种大功率mosfet驱动电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种大功率MOSFET驱动电路，PWM输入信号依次通过硬件死区电路、脉冲封锁电路、光耦隔离电路、外围电路产生上、下桥臂的Mosfet的栅极驱动信号，硬件死区电路产生硬件死区时间，脉冲封锁电路在出现保护状态时用来封锁脉冲信号，硬件死区电路和光耦隔离电路、外围电路和自举回路组合成为大功率Mosfet驱动电路，以用来驱动大功率Mosfet，为避免上桥臂的Mosfet栅源电压有浮动，采取附加自举电路的措施。加快Mosfet开头和关断速度，从而减少Mosfet的开通和关断损耗，并且有封锁判断电路，用来实现硬件封锁驱动，从而保护Mosfet，该电路提高了驱动电路的驱动能力，提高了电路的工作效率，从而降低成本。
【专利说明】—种大功率MOSFET驱动电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电能变换技术，特别涉及一种大功率MOSFET驱动电路。
【背景技术】
[0002]电力电子技术的发展日益壮大，新的电力电子设备层出不穷，对功率开关管的需求不断加大。功率MOSFET器件得到快速发展，已成为中小功率应用领域的主流功率半导体开关器件，其具有耐压高、导通损耗底，工作频率低高。功率的MOSFET作为电力电子技术中重要的开关器件，大量的应用在变流器中。对功率MOSFET的研究就显得尤为重要，但是现阶段的驱动电路按照电气的隔离与否可以分为两类，不隔离的驱动电路不能实现控制电路与主电路的电气隔离，这在实际的工业控制里是较为危险的；而隔离的驱动电路基本是使用驱动芯片与光耦结合的模式，这就会驱动电路的成本大大加大，并且随着驱动芯片驱动电流的增大，成本基本呈现线性增长。
【发明内容】
[0003]本发明是针对大电流MOSFET驱动电路成本过高、死区时间固定的问题，提出一种大功率MOSFET驱动电路，具有更加好的效果和更大的驱动能力，加快了开通和关断时间，大大减小了 Mosfet的开通和关断损耗。
[0004]本发明的技术方案为:一种大功率MOSFET驱动电路，包括硬件死区电路、脉冲封锁电路、光耦隔离电路、外围电路和自举回路，硬件死区电路包括反相器、两个RC充放电电路、两个与非门，PWM信号输入接第一与非门输入端，第一与非门另一输入端接RC充放电路，得到PWMl驱动信号，同时PWM信号输入经过反相器输入接第二与非门输入端，第二与非门另一输入端接RC充放电电路，得到PWM2驱动信号；ProteCt保护信号输入脉冲封锁电路的反相器后接脉冲封锁电路的两个与非门输入，硬件死区电路输出PWMl驱动信号和PWM2驱动信号接脉冲封锁电路的两个与非门输入，脉冲封锁电路的两个与非门输出分别进入光率禹隔尚电路进行隔尚；对应PWMl驱动信号一路隔尚后接外围电路，输出PWMl-D驱动信号，同时此路光耦隔离电路的电源和地信号端接自举回路，自举回路由二极管和充电电容串联组成，自举回路输出Ua信号；对应PWM2驱动信号一路隔离后直接接外围电路，输出PWM2-D驱动信号；外围电路由门级限流电阻上并联了一电阻和反相二极管串联的电路组成，驱动信号PWMl-D驱动信号与上桥臂的Mosfet的栅极相连，Ua信号与上桥臂的中点相连，即上桥臂的Mosfet的源极相连，PWM2-D驱动信号与下桥臂的Mosfet的栅极相连，地信号端GND与下桥臂的Mosfet的源极相连。
[0005]所述门级限流电阻选取5到10欧姆电阻，反相二极管采用了超快恢复二极管。
[0006]所述自举回路中二极管为快恢复二极管。
[0007]本发明的有益效果在于:本发明大功率MOSFET驱动电路，加快Mosfet开头和关断速度，从而减少Mosfet的开通和关断损耗，并且有封锁判断电路，用来实现硬件封锁驱动，从而保护Mosfet。在该电路设计中，由于RC电路可以自主进行设计，从而可以实现死区时间的自定义，可以实现不同的死区时间设计。光耦的使用实现了电气隔离，大大提高电气安全性，其次由于光耦内部的图腾柱结构可以使驱动电流加大，从而提高了驱动电路的驱动能力，提高了电路的工作效率，从而降低成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明大功率Mosfet驱动电路系统示意图；
图2为本发明大功率Mosfet驱动电路的电路图；
图3本发明大功率Mosfet驱动电路死区电路的波形图。
【具体实施方式】
[0009]如图1所示，大功率Mosfet驱动电路的系统示意图，该驱动电路由硬件死区电路、脉冲封锁电路、光耦隔离电路、外围电路和自举回路组成。其中硬件死区电路产生硬件死区时间，脉冲封锁电路在出现保护状态时用来封锁脉冲信号，硬件死区电路和光耦隔离电路、外围电路和自举回路组合成为大功率Mosfet驱动电路，以用来驱动大功率Mosfet。
[0010]如图2所示大功率Mosfet驱动电路的电路图，死区电路包括反相器、两个RC充放电电路、两个与非门，P丽信号输入接与非门UlA输入端，与非门Uia另一输入端接RC充放电路，得到PWMl驱动信号，同时PWM信号输入经过反相器输入接与非门UlB输入端，与非门UlB另一输入端接RC充放电电路，得到PWM2驱动信号，得到结果如图3所示Mosfet驱动电路死区电路的波形图，PWMl为与非门UlA输出波形，P丽2为与非门UlB输出波形。
[0011]通过死区电路可以很容易的得出死区时间的产生原理，利用死区电路的RC充放电造成一个逻辑电平变换延迟，从而使得与非门的输出结果改变，产生死区时间，该死区时间是固定的一整个值。计算公式如下所示:
【权利要求】
1.一种大功率MOSFET驱动电路，其特征在于，包括硬件死区电路、脉冲封锁电路、光耦隔离电路、外围电路和自举回路，硬件死区电路包括反相器、两个RC充放电电路、两个与非门，PWM信号输入接第一与非门输入端，第一与非门另一输入端接RC充放电路，得到PWMl驱动信号，同时PWM信号输入经过反相器输入接第二与非门输入端，第二与非门另一输入端接RC充放电电路，得到PWM2驱动信号；Pix)tect保护信号输入脉冲封锁电路的反相器后接脉冲封锁电路的两个与非门输入，硬件死区电路输出PWMl驱动信号和PWM2驱动信号接脉冲封锁电路的两个与非门输入，脉冲封锁电路的两个与非门输出分别进入光耦隔离电路进行隔离；对应PWMl驱动信号一路隔离后接外围电路，输出PWMl-D驱动信号，同时此路光耦隔离电路的电源和地信号端接自举回路，自举回路由二极管和充电电容串联组成，自举回路输出Ua信号；对应PWM2驱动信号一路隔离后直接接外围电路，输出PWM2-D驱动信号；外围电路由门级限流电阻上并联了一电阻和反相二极管串联的电路组成，驱动信号PWMl-D驱动信号与上桥臂的Mosfet的栅极相连，Ua信号与上桥臂的中点相连，即上桥臂的Mosfet的源极相连，PWM2-D驱动信号与下桥臂的Mosfet的栅极相连，地信号端GND与下桥臂的Mosfet的源极相连。
2.根据权利要求1所述大功率MOSFET驱动电路，其特征在于，所述门级限流电阻选取5到10欧姆电阻，反相二极管采用超快恢复二极管。
3.根据权利要求1所述大功率MOSFET驱动电路，其特征在于，所述自举回路中二极管为快恢复二极管。
【文档编号】H02M1/32GK103715871SQ201410000233
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】李栋, 冷宇, 王玉龙, 孙小龙 申请人:上海理工大学