一种mosfet驱动电路及系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子技术领域，更具体地说，涉及一种MOSFET驱动电路及系统。
【背景技术】
[0002]传统的MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET，金属氧化物半导体场效应晶体管)驱动电路通常选用光电耦合器ICl来完成其驱动电路设计，如图1所示，输入的PffM信号通过光电耦合器ICl来驱动M0SFET，其中为了实现强弱电隔离的保护功能，光电耦合器ICl的一次侧及二次侧使用的电源必须采用双路隔离电源(如图1中的+5V和+VCOdS这必定会增加电源系统设计的复杂程度，进而造成整个MOSFET驱动电路稳定性差、可靠性低、设计成本高。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明提供一种MOSFET驱动电路及系统，以满足MOSFET驱动电路高稳定性、高可靠性以及设计成本低的要求。
[0004]一种MOSFET驱动电路，包括脉冲变压器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一稳压管、第二稳压管、二极管以及NPN型三极管，其中:
[0005]所述脉冲变压器原边输入双极性的PffM信号，所述脉冲变压器副边的第一端经所述第一电阻接所述第一稳压管的阳极；
[0006]所述第一稳压管的阴极接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端作为MOSFET驱动电路的正输出端；
[0007]所述第三电阻并联在所述第一稳压管两端；
[0008]所述NPN型三极管的基极接所述脉冲变压器副边的第二端，集电极接所述第一稳压管的阴极，发射极作为所述MOSFET驱动电路的负输出端；
[0009]所述第四电阻连接在所述NPN型三极管的基极与集电极之间；
[0010]所述二极管的阴极接所述NPN型三极管的基极，其阳极接所述NPN型三极管的发射极；
[0011]所述第二稳压管的阳极接所述NPN型三极管的发射极，其阴极接所述NPN型三极管的集电极；
[0012]所述脉冲变压器副边的正反向通路阻抗近似相等。
[0013]其中，所述脉冲变压器副边的第一端为同名端、第二端为异名端。
[0014]其中，所述脉冲变压器副边的第一端为异名端、第二端为同名端。
[0015]其中，所述第三电阻与所述第四电阻的阻值相等，且所述第一稳压管与所述第二稳压管的型号相同。
[0016]可选地，所述MOSFET驱动电路还包括:串接在所述脉冲变压器原边的电容。
[0017]一种MOSFET驱动系统，包括上述任一种MOSFET驱动电路，以及与所述MOSFET驱动电路相连的微控制单元，所述微控制单元用于生成并输出所述双极性的PWM信号。
[0018]从上述的技术方案可以看出，本发明基于脉冲变压器设计MOSFET驱动电路，由于脉冲变压器只需要单路电源供电，因而可以有效减少电源系统设计的复杂程度，并且本发明还通过采用双极性的PWM信号来触发M0SFET，以及通过简单的电路结构、参数设计使脉冲变压器副边正反向通路阻抗尽量相等，以此达到了抑制脉冲变压器产生直流偏磁的目的，充分满足了 MOSFET驱动电路高稳定性、高可靠性以及设计成本低的要求。此外，本发明还设计有MOSFET结电容放电回路，可以加速MOSFET的关断速度，有助于改善MOSFET触发波形的整体效果。总体来说，本发明具有设计简单、功耗低、波形好等优点，非常适合工业自动化、仪器仪表领域的应用。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为现有技术公开的一种MOSFET驱动电路结构示意图；
[0021]图2为本发明实施例公开的一种MOSFET驱动电路结构示意图；
[0022]图3a为图2所示MOSFET驱动电路的正向通路示意图；
[0023]图3b为图2所示MOSFET驱动电路的反向通路示意图；
[0024]图4为本发明实施例公开的又一种MOSFET驱动电路结构示意图；
[0025]图5为本发明实施例公开的一种MOSFET驱动系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027]参见图2，本发明实施例公开了一种MOSFET驱动电路，以满足MOSFET驱动电路高稳定性、高可靠性以及设计成本低的要求，包括脉冲变压器Tl、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一稳压管Dl、第二稳压管D2、二极管D3以及NPN型三极管Ql，其中:
[0028]脉冲变压器Tl原边输入双极性的PffM信号，脉冲变压器Tl副边的第一端经第一电阻Rl接第一稳压管Dl的阳极；
[0029]第一稳压管Dl的阴极接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端作为MOSFET驱动电路的正输出端；
[0030]第三电阻R3并联在第一稳压管Dl两端；
[0031]NPN型三极管Ql的基极接脉冲变压器Tl副边的第二端，集电极接第一稳压管Dl的阴极，发射极作为所述MOSFET驱动电路的负输出端；
[0032]第四电阻R4连接在NPN型三极管Ql的基极与集电极之间；
[0033]二极管D3的阴极接NPN型三极管Ql的基极，其阳极接NPN型三极管Ql的发射极；
[0034]第二稳压管D2的阳极接NPN型三极管Ql的发射极，其阴极接NPN型三极管Ql的集电极；
[0035]脉冲变压器Tl副边的正反向通路阻抗近似相等。
[0036]图2是以脉冲变压器Tl副边的第一端为同名端、第二端为异名端作为示例，此外，也可以以脉冲变压器Tl副边的第一端为异名端、第二端为同名端作为示例，两种情况原理相同，下文仅对图2当前所示方案进行详述。
[0037]与光电耦合器相比，脉冲变压器Tl作为一种隔离能量传递器件，只需要单路电源供电，那么基于脉冲变压器Tl设计出的MOSFET驱动电路，就可以有效减少电源系统设计的复杂程度，解决现有技术存在的问题。但是，脉冲变压器Tl本身的特性决定了，脉冲变压器Tl原边输入的正负半周波形不对称时，会出现直流偏磁现象，导致脉冲变压器Tl的功耗增加、温升加剧，严重时还会造成器件损坏，因此本实施例基于脉冲变压器Tl设计出的MOSFET驱动电路还需要能够抑制脉冲变压器Tl产生直流偏磁现象。
[0038]下面，首先分析脉冲变压器Tl产生直流偏磁现象的机理。
[0039]当脉冲变压器Tl原边电压正负半波面积相等时，磁化曲线关于原点对称，此时不存在直流偏磁。但是，因各种不可预见的因素导致脉冲变压器Tl原边含有直流分量时，原边电压正负半波面积不再相等；由于脉冲变压器Tl原边等效阻抗对直流分量只呈现电阻特性，且原边绕组内阻很小，因此，很小的直流分量就会在绕组中形成很大的直流磁势，该直流磁势与交流磁势一起作用于脉冲变压器Tl原边，就会造成脉冲变压器Tl铁心工作磁化曲线发生偏移，出现关于原点不对称，即所谓的直流偏磁；当直流偏磁严重时，铁心将进入单向饱和，这时铁心磁导率将急剧下降，原边等效电感迅速减少，激磁电流迅速增大，导致脉冲变压器Tl过热，最终导致器件毁坏。
[0040]概括的说，直流偏磁是指脉冲变压器Tl原边含有直流分量，使得原边电压正负半波面积不等(即原边正负半波波形不对称)，从而造成脉冲变压器Tl铁心工作磁化曲线偏离坐标原点的现象。
[0041]为抑制脉冲变压器Tl出现直流偏磁现象，本实施例采取了如下措施:
[0042]I)原边输入信号采用双极性PffM信号
[0043]本实施例原边输入采用双极性PffM信号，相较于单极性PWM信号来说，双极性PWM信号所含直流分量相对较少，因此更有助于在满足应用需求的前提下，抑制脉冲变压器Tl出现直流偏磁现象。
[0044]2)脉冲变压器Tl副边的正反向通路阻抗近似相等
[0045]①分析脉冲变压器Tl副边正向通路阻抗
[0046]脉冲变压器Tl副边的正向通路如图3a所示，