專利名稱：功率場效應(yīng)管激勵(lì)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于開關(guān)電源電路中的功率場效應(yīng)管激勵(lì)電路，特別是在自激式開關(guān)電源電路中的大功率場效應(yīng)管激勵(lì)電路。
背景技術(shù)：
場效應(yīng)管是場效應(yīng)晶體管的簡稱(英文Field Effect Transistor縮寫為FET)，屬于電壓控制型半導(dǎo)體器件，具有輸入電阻高(100～1000MΩ)、噪聲小、功耗低、動(dòng)態(tài)范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現(xiàn)象、安全工作區(qū)域?qū)挼葍?yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于各種電子電路和集成電路中。場效應(yīng)管分為結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)和絕緣柵型場效應(yīng)晶體管(JGFET)兩大類。目前在絕緣柵型場效應(yīng)晶體管中，應(yīng)用最為廣泛的是金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)管(MOSFET)，簡稱MOS管。
場效應(yīng)管與雙極型晶體管(三極管)相比，有一個(gè)特別的優(yōu)點(diǎn)——就是偏置電路(或激勵(lì)電路)簡單，自出現(xiàn)以來便得到了設(shè)計(jì)人員的青睞，特別是將MOS管應(yīng)用于電源電路中。目前的場效應(yīng)管開關(guān)電源電路都是屬于他激式電路，至今還沒有出現(xiàn)過自激式場效應(yīng)管開關(guān)電源電路得以成功應(yīng)用的報(bào)道，這是因?yàn)樵陂_關(guān)電源電路中，由于有電源電壓波動(dòng)及負(fù)載的變化，以及MOS管柵源極間寄生電容的影響和器件參數(shù)的離散性，用MOS管的自激式開關(guān)電源電路的開關(guān)頻率變動(dòng)很大，使電路變得很不穩(wěn)定，適應(yīng)負(fù)載的能力差，MOS管發(fā)熱嚴(yán)重，器件易損壞，所以一直以來，場效應(yīng)管開關(guān)電源電路均采用他激方式。
目前采用的他激式場效應(yīng)管開關(guān)電源電路，就是為了適應(yīng)電源電壓和負(fù)載的變化而采用了振蕩電路和驅(qū)動(dòng)電路，但是，正因?yàn)椴捎昧苏袷庪娐泛万?qū)動(dòng)電路，使得他激式場效應(yīng)管開關(guān)電源電路變得相對復(fù)雜，所用器件多，對器件參數(shù)的一致性要求高，因而成本高。
故至目前為止，采用場效應(yīng)管的自激式電源電路因?yàn)闆]有一種有效的激勵(lì)電路而運(yùn)行不穩(wěn)定，甚至因?yàn)楣β蕡鲂?yīng)管發(fā)熱嚴(yán)重而無法連續(xù)運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種適合自激式場效應(yīng)管開關(guān)電源電路的功率場效應(yīng)管激勵(lì)電路，使自激式場效應(yīng)管開關(guān)電源電路的運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
本發(fā)明所述的功率場效應(yīng)管激勵(lì)電路由激勵(lì)線圈L、電阻R1、R2、R3、二極管D、PNP三極管T和功率場效應(yīng)管Q組成，其中激勵(lì)線圈L的一端與電阻R1的一端連接，電阻R1的另一端與電阻R2的一端及二極管D的正極連接，電阻R2的另一端與電阻R3的一端及三極管T的基極連接，二極管D的負(fù)極與三極管T的發(fā)射極以及功率場效應(yīng)管Q的柵極連接，激勵(lì)線圈L的另一端與電阻R3的另一端、三極管T的集電極、功率場效應(yīng)管Q的源極連接，功率場效應(yīng)管Q的漏極接正電源。
在功率場效應(yīng)管Q的柵極與源極之間，接入吸收因柵源極間電容造成的存儲電荷而設(shè)置的PNP三極管T，其基極接入上下偏置電阻R2、R3，調(diào)整上下偏置電阻R2、R3使功率場效應(yīng)管Q在導(dǎo)通初始期間，激勵(lì)電壓完全無損地加在柵極上，柵極與源極之間的電壓迅速升高到功率場效應(yīng)管Q導(dǎo)通，之后，隨柵極與源極之間的電壓升高，功率場效應(yīng)管Q達(dá)到飽和，三極管T由截止轉(zhuǎn)變?yōu)榉糯鬆顟B(tài)，限制柵極與源極之間的電壓不再過度升高，功率場效應(yīng)管Q不會過激勵(lì)(不過激勵(lì)的程度決定于上下偏置電阻R2、R3的取值)，這樣，在保持功率場效應(yīng)管Q導(dǎo)通損耗小的同時(shí)又因?yàn)椴贿^激勵(lì)而使功率場效應(yīng)管Q截止容易。當(dāng)輸入激勵(lì)源電壓極性倒轉(zhuǎn)，功率場效應(yīng)管Q進(jìn)入截止期間，二極管D轉(zhuǎn)為反偏，用于吸收存儲電荷的三極管T導(dǎo)通，使柵極與源極之間的電壓很快下降到功率場效應(yīng)管Q截止，當(dāng)存儲電荷進(jìn)一步泄放，即柵極與源極之間的電壓進(jìn)一步下降，三極管T將由導(dǎo)通轉(zhuǎn)入截止，使柵極與源極之間的電壓在功率場效應(yīng)管Q截止期間不會過度降低(同樣決定于上下偏置電阻R2、R3的取值)，這樣，在保持功率場效應(yīng)管Q關(guān)斷損耗小的同時(shí)又有利于下個(gè)開關(guān)周期中功率場效應(yīng)管Q的導(dǎo)通。
利用本發(fā)明所述功率場效應(yīng)管激勵(lì)電路組成的自激式場效應(yīng)管開關(guān)電源電路，從數(shù)十瓦到數(shù)百瓦都能穩(wěn)定可靠運(yùn)行。功率場效應(yīng)管因?yàn)楸景l(fā)明的激勵(lì)電路而在自激式電源電路中獲得成功運(yùn)用，保持了自激式電源電路簡單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)且效率更高，溫升低，運(yùn)行可靠。特別是在數(shù)十至數(shù)百瓦的自激式電源電路中，傳統(tǒng)大功率三極管電路是不能相比的。本發(fā)明功率場效應(yīng)管激勵(lì)電路有效地解決了功率場效應(yīng)管的激勵(lì)問題，同時(shí)也是很重要的，還大大減小了功率場效應(yīng)管對激勵(lì)源的功率要求。


現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1為本發(fā)明所述功率場效應(yīng)管激勵(lì)電路結(jié)構(gòu)圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明所述功率場效應(yīng)管激勵(lì)電路而組成的功率場效應(yīng)管開關(guān)電路結(jié)構(gòu)圖；圖3為采用功率場效應(yīng)管的自激式霓虹燈開關(guān)電源電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，該功率場效應(yīng)管激勵(lì)電路由激勵(lì)線圈L、電阻R1、R2、R3、二極管D、PNP三極管T和功率場效應(yīng)管Q組成，其中激勵(lì)線圈L的一端與電阻R1的一端連接，電阻R1的另一端與電阻R2的一端及二極管D的正極連接，電阻R2的另一端與電阻R3的一端及三極管T的基極連接，二極管D的負(fù)極與三極管T的發(fā)射極以及功率場效應(yīng)管Q的柵極連接，激勵(lì)線圈L的另一端與電阻R3的另一端、三極管T的集電極、功率場效應(yīng)管Q的源極連接，功率場效應(yīng)管Q的漏極接正電源。
如圖2所示，由兩個(gè)功率場效應(yīng)管激勵(lì)電路連接組成功率場效應(yīng)管開關(guān)電路。以電路的上半部分即由L1、R1、R2、R3、D1、T1、Q1組成的電路為例，當(dāng)激勵(lì)電壓V1為上正下負(fù)時(shí)，激勵(lì)電流經(jīng)R1、D1對功率場效應(yīng)管Q1柵源極間電容充電，柵極電壓開始上升，此時(shí)三極管T1(用于吸收存儲電荷的PNP三極管)處于截止態(tài)，由于R2、R3值為數(shù)千歐姆，即對于激勵(lì)源而言呈現(xiàn)高阻抗，激勵(lì)電壓幾乎全部加在Q1上，所以柵極與源極之間的電壓Vgs很快升至功率場效應(yīng)管Q1的導(dǎo)通門限，功率場效應(yīng)管Q1導(dǎo)通。隨著柵極與源極之間的電壓Vgs進(jìn)一步上升，即三極管T1發(fā)射極電位進(jìn)一步抬高，三極管T1將由截止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入放大狀態(tài)(轉(zhuǎn)變時(shí)間取決于R2、R3的大小)，柵極與源極之間的電壓Vgs不再隨激勵(lì)電壓V1的升高而過度升高，功率場效應(yīng)管Q1不會過激勵(lì)，以利于截止。
當(dāng)激勵(lì)電壓V1變?yōu)橄抡县?fù)時(shí)，三極管T1迅速導(dǎo)通，泄放掉功率場效應(yīng)管Q1柵源極寄生電容上的存儲電荷，柵極與源極之間的電壓Vgs很快下降至功率場效應(yīng)管Q1的截止門限，功率場效應(yīng)管Q1截止。當(dāng)柵極與源極之間的電壓Vgs進(jìn)一步下降，三極管T1會退出導(dǎo)通狀態(tài)(同樣取決于R2、R3的值)，使截止后的Q1柵極與源極之間的電壓Vgs不致下降過多，即在功率場效應(yīng)管Q1截止期間，柵極與源極之間的電壓Vgs還在Q1截止門限之下保持一定電壓，這有利于功率場效應(yīng)管Q1在下一個(gè)周期的導(dǎo)通。
圖3所示電路是一個(gè)采用功率場效應(yīng)管的自激式霓虹燈開關(guān)電源電路，其反映了功率場效應(yīng)管激勵(lì)電路在自激式霓虹燈開關(guān)電源電路中的應(yīng)用，僅需根據(jù)輸出功率的規(guī)格，變更功率場效應(yīng)管Q1、Q2和高頻高壓變壓器TA即可。調(diào)整電路參數(shù)時(shí)，適當(dāng)微調(diào)一下三極管T1、T2的上下偏置電阻R2、R3、R5、R6，使功率場效應(yīng)管Q1剛導(dǎo)通(Q2進(jìn)入截止)，三極管T1就從截止進(jìn)入放大狀態(tài)(T2從導(dǎo)通轉(zhuǎn)入截止)，因而Q1在導(dǎo)通(Q2截止)期間，柵極與源極之間的電壓Vgs不隨輸入激勵(lì)電壓的上升而過高。而在功率場效應(yīng)管Q1截止(Q2導(dǎo)通)期間，柵極與源極之間的電壓Vgs僅在功率場效應(yīng)管Q1截止門限之下(Q2導(dǎo)通門限之上)，又不會過低(過高)。該自激式霓虹燈開關(guān)電源電路，電源功率從數(shù)十瓦到數(shù)百瓦，激勵(lì)變壓器T1僅用一個(gè)外徑Φ10mm(Φ10×6×5mm)的磁環(huán)就足夠了。
權(quán)利要求
1.一種功率場效應(yīng)管激勵(lì)電路，其特征在于由激勵(lì)線圈L、電阻R1、R2、R3、二極管D、PNP三極管T和功率場效應(yīng)管Q組成，其中激勵(lì)線圈L的一端與電阻R1的一端連接，電阻R1的另一端與電阻R2的一端及二極管D的正極連接，電阻R2的另一端與電阻R3的一端及三極管T的基極連接，二極管D的負(fù)極與三極管T的發(fā)射極以及功率場效應(yīng)管Q的柵極連接，激勵(lì)線圈L的另一端與電阻R3的另一端、三極管T的集電極、功率場效應(yīng)管Q的源極連接，功率場效應(yīng)管Q的漏極接正電源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于開關(guān)電源電路中的功率場效應(yīng)管激勵(lì)電路，特別是在自激式開關(guān)電源電路中的大功率場效應(yīng)管激勵(lì)電路。由激勵(lì)線圈L、電阻R1、R2、R3、二極管D、PNP三極管T和功率場效應(yīng)管Q組成。該激勵(lì)電路克服了由于功率場效應(yīng)管柵源極間電容的影響帶來的激勵(lì)困難，能夠成功應(yīng)用于自激式場效應(yīng)管開關(guān)電源電路的激勵(lì)電路，使自激式場效應(yīng)管開關(guān)電源電路運(yùn)行穩(wěn)定可靠，與傳統(tǒng)的大功率三極管電路和他激式場效應(yīng)管開關(guān)電源電路相比，具有電路簡單，效率更高且溫升低，同時(shí)還大幅度降低了對激勵(lì)源的功率要求，很小的激勵(lì)變壓器即可滿足電路要求。
文檔編號H02M7/5383GK1901349SQ20061005446
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月19日
發(fā)明者譚松, 陳玉明 申請人:陳玉明, 譚松