一种用于大功率高频率IGBT晶体管或MOS管的驱动电路的制作方法

本实用新型属于IGBT晶体管或MOS管的驱动电路领域，尤其涉及一种解决驱动功率输出级存在严重发热现象的用于大功率高频率IGBT晶体管或MOS管的驱动电路。

背景技术：

逆变电源中大功率器件驱动电路的设计一向是电源领域的关键技术之一。普通大功率三极管和绝缘栅功率器件(包括VMOS场效应管和IGBT绝缘栅双极性大功率管等)，由于器件结构的不同，具体的驱动要求和技术也大不相同。前者属于电流控制器件，要求合适的电流波形来驱动;后者属于电场控制器件，要求一定的电压来驱动。本文只介绍后者的情况。

为可靠驱动绝缘栅器件，目前已有很多成熟电路。目前也有了一些优秀的驱动集成电路，如IR2110、exb841等。传统的驱动电路在高频率（100KHz-500KHz）大功率（100KW-500KW）驱动时，由于输出级MOS上下对管有短路直通现象通常成为死区，驱动功率输出级存在严重发热现象，导致驱动板驱动效率低，驱动不可靠。

技术实现要素：

针对现有技术中IGBT晶体管或MOS管的驱动电路中驱动功率输出级发热严重的问题，本实用新型提供一种用于大功率高频率IGBT晶体管或MOS管的驱动电路，该电路解决了高频率大功率驱动时驱动功率输出级存在的发热现象，确保IGBT晶体管或MOS管在高开关频率大功率输出时可靠的开通和关断。

所述的一种用于大功率高频率IGBT晶体管或MOS管的驱动电路，其技术方案是：包括依次连接的信号分路处理电路、信号换向死区处理电路和驱动功率输出级，其中，

所述的信号分路处理电路用于将输入的原始脉冲信号分成相同的两路信号：输出信号I和输出信号II；

所述的信号换向死区处理电路用于接收输出信号I和输出信号II，并将输出信号I和输出信号II通过上升沿/下降沿触发分成相同的四路分时信号；四路分时信号经过延时电路延时后输出四组共八路延时反向信号； 其中，每组延时反向信号周期相同但脉冲方向相反。

所述的驱动功率输出级接收信号换向死区处理电路输出的四组共八路延时换向信号后每组分别连接放大器，后再连接MOS管进行电流放大；最后将经过电流放大的四组共八路信号中输出信号I所生成的脉冲方向的相同信号两两叠加，再将输出信号II所生成的脉冲方向相同的信号两两叠加，得到四路驱动信号。

进一步的，所述的信号分路处理电路包括带有反向功能的缓冲器I和光耦，其中，原始脉冲信号输入带有反向功能的缓冲器I中，该带有反向功能的缓冲器I输出端连接光耦后输出两路相同的方波脉冲信号：输出信号I和输出信号II。

进一步的，所述的信号换向死区处理电路包括带有反向功能的缓冲器II、缓冲器III和R-C延时电路，其中，输出信号I经下降沿/上升沿触发后连接R-C延时电路输入至带有反向功能的缓冲器II，一组输出延时换向信号I、延时换向信号II，另一组输出延时换向信号III、延时换向信号IV；

其中，输出信号II经下降沿/上升沿触发后连接R-C延时电路输入至带有反向功能的缓冲器III，一组输出延时换向信号V、延时换向信号VI，另一组输出延时换向信号VII、延时换向信号VIII；

其中，延时换向信号I和延时换向信号II同周期但脉冲方向相反；延时换向信号III和延时换向信号IV同周期但脉冲方向相反；输出延时换向信号V和延时换向信号VI同周期但脉冲方向相反；延时换向信号VII和延时换向信号VIII同周期但脉冲方向相反。

进一步的，所述的驱动功率输出级包括放大器、放大器、放大器、放大器和P沟道的MOS管、N沟道的MOS管、N沟道的MOS管、P沟道的MOS管、N沟道的MOS管、P沟道的MOS管、P沟道的MOS管、N沟道的MOS管，

其中，放大器用于接收延时换向信号I、延时换向信号II，该放大器的一个输出端连接MOS管的栅极；MOS管的源极连接+10V；放大器的另一个输出端连接MOS管的栅极，MOS管的源极接地；

其中，放大器用于接收延时换向信号III和延时换向信号IV，其中，该放大器的一端输出连接MOS管的栅极，MOS管的源极接地；放大器的另一端输出连接MOS管的栅极，MOS管的源极连接+15V；

其中，放大器用于 接收延时换向信号V和延时换向信号VI，其中，该放大器的一个输出端连接MOS管的栅极，MOS管的源极连接+10V；该放大器的另一个输出端连接MOS管的栅极；MOS管的源极接地；

其中，放大器用于接收延时换向信号VII和延时换向信号VIII，其中，该放大器的一个输出端连接MOS管的栅极；MOS管的源极接地；该放大器的另一个输出端连接MOS管的栅极；MOS管的源极连接+15V；

其中，MOS管的漏极连接MOS管的漏极后输出驱动信号I；MOS管的漏极与MOS管的漏极相连后连接限流电阻后输出驱动信号II；MOS管的漏极连接MOS管的漏极后输出驱动信号III；MOS管的漏极与MOS管的漏极相连后连接限流电阻后输出驱动信号IV。

本实用新型的有益效果是：本实用新型将原始脉冲信号利用光耦隔离生成两路相同的输出信号后，分别对两路信号输出信号进行延时、换向、放大后输出四路脉冲信号。由于进行了延时、换向处理使脉冲信号在由高电平转低电平时的死区被错开，而且由于采用了MOS管进行电流放大，开通和关断时有延迟或拖尾电流存在，触发信号不作处理，在信号换向时会有直通电流，信号频率低驱动功率小，直通开关损耗不明显，解决了发热的问题。同时采用放大器和MOS管对输出的驱动信号进行放大，满足了驱动功率问题。

附图说明

图1为本实用新型框图。

图2为本实用新型电路图。

图3为本实用新型部分节点波形图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步的说明。

如图1~3，一种用于大功率高频率IGBT晶体管或MOS管的驱动电路，其特征是：包括依次连接的信号分路处理电路1、信号换向死区处理电路2和驱动功率输出级3，其中，

所述的信号分路处理电路1用于将输入的原始脉冲信号4分成相同的两路信号：输出信号I101和输出信号II102；

所述的信号换向死区处理电路2用于接收输出信号I101和输出信号II102，并将输出信号I101和输出信号II102通过上升沿/下降沿触发分成相同的四路分时信号；四路分时信号经过延时电路延时后输出四组共八路延时反向信号； 其中，每组延时反向信号周期相同但脉冲方向相反。

所述的驱动功率输出级3接收信号换向死区处理电路2输出的四组共八路延时换向信号后每组分别连接放大器，后再连接MOS管进行电流放大；最后将经过电流放大的四组共八路信号中输出信号I101所生成的脉冲方向的相同信号两两叠加，再将输出信号II102所生成的脉冲方向相同的信号两两叠加，得到四路驱动信号。

进一步的，所述的信号分路处理电路1包括带有反向功能的缓冲器I103和光耦104，其中，原始脉冲信号输入带有反向功能的缓冲器I103中，该带有反向功能的缓冲器I103输出端连接光耦104后输出两路相同的方波脉冲信号：输出信号I101和输出信号II102。

进一步的，所述的信号换向死区处理电路2包括带有反向功能的缓冲器II203、缓冲器III204和R-C延时电路，其中，输出信号I101经下降沿/上升沿触发后连接R-C延时电路输入至带有反向功能的缓冲器II203，一组输出延时换向信号I201、延时换向信号II202，另一组输出延时换向信号III205、延时换向信号IV206；

其中，输出信号II102经下降沿/上升沿触发后连接R-C延时电路输入至带有反向功能的缓冲器III204，一组输出延时换向信号V207、延时换向信号VI208，另一组输出延时换向信号VII209、延时换向信号VIII2010；

其中，延时换向信号I201和延时换向信号II202同周期但脉冲方向相反；延时换向信号III205和延时换向信号IV206同周期但脉冲方向相反；输出延时换向信号V207和延时换向信号VI208同周期但脉冲方向相反；延时换向信号VII209和延时换向信号VIII2010同周期但脉冲方向相反。

进一步的，所述的驱动功率输出级3包括放大器301、放大器302、放大器303、放大器304和P沟道的MOS管305、N沟道的MOS管306、N沟道的MOS管307、P沟道的MOS管308、N沟道的MOS管309、P沟道的MOS管3010、P沟道的MOS管3011、N沟道的MOS管3012，

其中，放大器301用于接收延时换向信号I201、延时换向信号II202，该放大器301的一个输出端连接MOS管305的栅极；MOS管305的源极连接+10V；放大器301的另一个输出端连接MOS管306的栅极，MOS管306的源极接地；

其中，放大器302用于接收延时换向信号III205和延时换向信号IV206，其中，该放大器302的一端输出连接MOS管307的栅极，MOS管307的源极接地；放大器302的另一端输出连接MOS管308的栅极，MOS管308的源极连接+15V；

其中，放大器303用于 接收延时换向信号V207和延时换向信号VI208，其中，该放大器303的一个输出端连接MOS管309的栅极，MOS管309的源极连接+10V；该放大器303的另一个输出端连接MOS管3010的栅极；MOS管3010的源极接地；

其中，放大器304用于接收延时换向信号VII209和延时换向信号VIII2010，其中，该放大器304的一个输出端连接MOS管3011的栅极；MOS管3011的源极接地；该放大器304的另一个输出端连接MOS管3012的栅极；MOS管3012的源极连接+15V；

其中，MOS管305的漏极连接MOS管307的漏极后输出驱动信号I；MOS管306的漏极与MOS管308的漏极相连后连接限流电阻后输出驱动信号II；MOS管309的漏极连接MOS管3011的漏极后输出驱动信号III；MOS管3010的漏极与MOS管3012的漏极相连后连接限流电阻后输出驱动信号IV。

本实用新型的原理是：由于本实用新型电路为对称电路，所示仅就其中一路进行说明，其他并行电路的原理与之相同。

所述的信号分路处理电路1包括带有反向功能的缓冲器I101，所述的带有反向功能的缓冲器I101接收输入的原始脉冲信号后，通过光耦I101隔离后输出相同的输出信号I101和输出信号II102；针对输出信号I101来说，其从光耦I101输出后，连接R-C延时电路后，设置为低电平触发后输入带有反向功能的缓冲器II203中，并通过带有反向功能的缓冲器II203输出，在带有反向功能的缓冲器II203内部将延时换向信号II202脉冲方向换向后，与延时换向信号I201并行输出，同理对于输出信号I101设置高电平触发输入带有反向功能的缓冲器II203中得到延时换向信号III205、延时换向信号IV206。

所述的延时换向信号I201、延时换向信号II202相位差180度，切有换向死区，延时换向信号I201、延时换向信号II202和延时换向信号III205、延时换向信号IV206经过放大器I301、放大器II302，得到放大后的驱动信号 QA，QB，QC，QD。信号 QA，QB，QC，QD直推输出级功率MOS管P沟道的MOS管305、N沟道的MOS管306、N沟道的MOS管307、P沟道的MOS管308，最后，MOS管305的漏极连接MOS管307的漏极后输出驱动信号I；MOS管306的漏极与MOS管308的漏极相连后连接限流电阻后输出驱动信号II。

下面就图1~3详细说明输出级MOS管正负换向没有死区直通电流。

1驱动输出正脉冲时MOS管307，MOS管308导通。

2驱动输出负脉冲时MOS管305、MOS管306导通。

如图2所示，当驱动输出信号有正脉冲换向为负脉冲时对应的信号QC，QB与QA，QD有信号死区存在，在MOS管307，MOS管308关断转为MOS管305、MOS管306导通时，没有直通电流；在MOS管305、MOS管306关断转为MOS管307，MOS管308导通时，没有直通电流。

由于MOS管在开通和关断时有延迟或拖尾电流存在，触发信号不作处理，在信号换向时会有直通电流，信号频率低驱动功率小，直通开关损耗不明显（只有频率高功率又大驱动输出级MOS管很容易发热烧毁）。

本实用新型有效解决了驱动功率输出级在高频大功率驱动IGBT晶体管或MOS管时发热烧毁现象。经实际验证使用，本实用新型驱动电路驱动频率可达1MHz，驱动功率100W。

以上所述仅为实用新型的较佳实施例而己，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。