一种自适应死区电路及包含该自适应死区电路的驱动电路的制作方法

本实用新型涉及一种电路结构，具体涉及一种自适应死区电路及包含该自适应死区电路的驱动电路。

背景技术：

逆变电路中，半桥和全桥都有上下两个桥臂，由于器件延时的原因，需要调节死区时间，避免同一桥臂上的上下两个MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)同时导通的情况。

已有的方法是加入RC固定死区电路，如图1所示，同一桥臂上，第一MOSFET Q1的源极S与第二MOSFET Q3的漏极D连接，第一MOSFET Q1的漏极D施加工作电压，第二 MOSFET Q3的源极S接地。驱动脉冲与该驱动脉冲经过第一RC串联电路(由R1和C1组成)延迟后输出的信号进行相与操作，得到的脉冲信号经第一驱动电路放大后施加到第一 MOSFET Q1的栅极G；驱动脉冲反向信号与该驱动脉冲反向信号经过第二RC串联电路(由 R₂和C₂组成)延迟后输出的信号进行相与操作，得到的脉冲信号经第二驱动电路放大后施加到第二MOSFET Q3的栅极G。

这种方案需要调节RC参数来调节死区时间，而调节RC参数的方式比较繁琐，并且调节的死区时间过长过短都会影响整个电路系统的效率和稳定性。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种自适应死区电路，用于自适应调节死区时间，包括第一电阻、第二电阻、稳压二极管和光电耦合器；

第一电阻一端作为自适应死区电路的第一输入端，第一电阻的另一端与稳压二极管的负极连接，稳压二极管的正极与光电耦合器的发光二极管的正极连接；

光电耦合器的发光二极管的负极作为自适应死区电路的第二输入端，光电耦合器的发光二极管的负极与稳压二极管的负极之间并联第二电阻；

光电耦合器的光敏三极管的集电极连接电源，光电耦合器的光敏三极管的发射极作为自适应死区电路的输出端。

进一步地，所述电路还包括第三电阻，光电耦合器的光敏三极管的发射极通过第三电阻接地。

本实用新型还提供了一种驱动电路，用于防止同一桥臂MOSFET同时导通，包括驱动脉冲发生电路、反相器、第一与门、第二与门、第一驱动电路、第二驱动电路、第一自适应死区电路和第二自适应死区电路；

其中，第一自适应死区电路和第二自适应死区电路为上述的自适应死区电路；

驱动脉冲发生电路的输出端连接第一与门的一输入端，并经反相器反相后连接第二与门的一输入端；

第一自适应死区电路的第一输入端和第二输入端分别与第二MOSFET的漏极和源极连接，第一自适应死区电路的输出端连接第一与门的另一输入端；

第二自适应死区电路的第一输入端和第二输入端分别与第一MOSFET的漏极和源极连接，第二自适应死区电路的输出端连接第二与门的另一输入端；

第一与门的输出端连接第一驱动电路的输入端，第一驱动电路的输出端连接第一 MOSFET的栅极；

第二与门的输出端连接第二驱动电路的输入端，第二驱动电路的输出端连接第二 MOSFET的栅极。

进一步地，第一MOSFET的漏极接工作电源，第一MOSFET的源极与第二MOSFET的漏极连接，第二MOSFET的源极接地。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提出的自适应死区电路能够自适应调节死区时间，从而避免了现有技术中通过RC参数调整来调节死区时间的繁琐工艺；本实用新型提出的包含该自适应死区电路的驱动电路，通过自适应死区电路自适应调节同一桥臂MOSFET的死区时间，并将自适应死区电路的输出信号与另一MOSFET的驱动脉冲信号进行相与后作为该另一MOSFET的驱动信号，确保在MOSFET完全关断后再打开另一MOSFET，从而可以防止同一桥臂MOSFET同时导通，保证MOSFET安全可靠运行。

附图说明

图1是现有技术的半桥电路中防止同一桥臂MOSFET同时导通的驱动电路结构图；

图2是本实用新型提出的自适应调节死区时间的自适应死区电路结构图；

图3是本实用新型提出的防止同一桥臂MOSFET同时导通的驱动电路结构图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本实用新型并不局限于附图和以下实施例。

图2示出了本实用新型提出的自适应死区电路的结构图，包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、稳压二极管D1和光电耦合器U1。

第一电阻R1一端作为自适应死区电路的第一输入端，第一电阻R1的另一端与稳压二极管D1的负极连接，稳压二极管D1的正极与光电耦合器U1的发光二极管的正极连接；

光电耦合器的发光二极管的负极作为自适应死区电路的第二输入端，光电耦合器的发光二极管的负极与稳压二极管D1的负极之间并联第二电阻R2；

光电耦合器的光敏三极管的集电极连接电源VCC，光电耦合器的光敏三极管的发射极作为自适应死区电路的输出端，光电耦合器的光敏三极管的发射极通过第三电阻R3接地 GND。

如图2所示，当第一输入端与第二输入端之间的电压大于一定值(例如大于50V，大约为工作电压Supply的二分之一)时，稳压二极管D1截止，为光电耦合器的发光二极管提供稳定电压；光电耦合器的发光二极管导通，自适应死区电路的输出电压Vo为高电平；

当第一输入端与第二输入端之间的电压低于一定值(例如小于工作电压Supply的二分之一)，此时稳压二极管D1导通，光电耦合器的发光二极管截止，自适应死区电路的输出电压Vo为低电平。

图3示出了本实用新型的防止同一桥臂MOSFET同时导通的驱动电路结构图。同一桥臂包括上下MOSFET，即第一MOSFET Q1和第二MOSFET Q3，第一MOSFET Q1的源极 S与第二MOSFET Q3的漏极D连接，第一MOSFET Q1的漏极D施加有工作电压Supply，例如为110V，第二MOSFET Q3的源极S接地GND。

所述驱动电路包括驱动脉冲发生电路、反相器、第一与门、第二与门、第一驱动电路、第二驱动电路、第一自适应死区电路和第二自适应死区电路。

驱动脉冲发生电路的输出端连接第一与门的一输入端，并经反相器反相后连接第二与门的一输入端；

第一自适应死区电路的第一输入端和第二输入端分别与第二MOSFET Q3的漏极D和源极S连接，第一自适应死区电路的输出端连接第一与门的另一输入端；

第二自适应死区电路的第一输入端和第二输入端分别与第一MOSFET Q1的漏极D和源极S连接，第二自适应死区电路的输出端连接第二与门的另一输入端；

第一与门的输出端连接第一驱动电路的输入端，第一驱动电路的输出端连接第一 MOSFET Q1的栅极G；

第二与门的输出端连接第二驱动电路的输入端，第二驱动电路的输出端连接第二 MOSFET Q3的栅极G。

下面结合图2和图3对本实用新型提出的防止第一MOSFET Q1和第二MOSFET Q3同时导通的工作过程和工作原理进行说明。

首先，通过反相器使得第一MOSFET Q1的驱动脉冲与第二MOSFET Q3的驱动脉冲反向；

然后，将第一MOSFET Q1的驱动脉冲与第一自适应死区电路传回的第二MOSFET Q3 的DS电压状态信号相与，相与后的信号经过第一驱动电路放大后驱动第一MOSFET Q1；第二MOSFET Q3的驱动脉冲与第二自适应死区电路传回的第一MOSFET Q1的DS电压状态信号相与，相与后的信号经过第二驱动电路放大后驱动第二MOSFET Q3。

为了便于描述，以第一MOSFET Q1的关断或导通为例，说明驱动电路如何实现防止第一MOSFET Q1和第二MOSFET Q3同时导通。第二MOSFET Q3的关断或导通情况同理。

当第一MOSFET Q1完全关断，其漏极D与源极S之间的电压V_DS1大于一定值(约为工作电压Supply的二分之一，例如大于50V)时，其连接的第二自适应死区电路的光电耦合器的发光二极管导通，第二自适应死区电路的输出电压Vo为高电平；第二MOSFET Q3 的驱动脉冲信号与第一MOSFET Q1的DS电压状态相与后驱动第二MOSFET Q3；

当第一MOSFET Q1导通时，其漏极D与源极S之间的电压V_DS1低，此时其连接的第二自适应死区电路的光电耦合器的发光二极管截止，第二自适应死区电路的输出电压Vo为低电平。

因此，只有当一MOSFET完全关断时，另一MOSFET的自适应死区电路的输出才为高电平，驱动脉冲信号才能驱动该另一MOSFET导通。

以上，对本实用新型的实施方式进行了说明。但是，本实用新型不限定于上述实施方式，本实用新型的实施例中驱动N沟道MOSFET，本领域技术人员可以理解，本实用新型的电路也可以驱动P沟道MOSFET。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。