一種基于mosfet的功率驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及機(jī)電伺服系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體公開(kāi)了一種基于MOSFET的功率驅(qū)動(dòng)電路。該驅(qū)動(dòng)電路包括光耦合隔離電路、驅(qū)動(dòng)芯片、圖騰柱輸出電路以及MOSFET管，其中，光耦合隔離電路的輸入端接入PWM信號(hào)，光耦合隔離電路的輸出端與驅(qū)動(dòng)芯片的輸入端相連接，驅(qū)動(dòng)芯片的兩個(gè)輸出端分別通過(guò)兩個(gè)鏡像對(duì)稱(chēng)的圖騰柱輸出電路連接至相關(guān)并聯(lián)的MOSFET管B和MOSFET管A的柵極，使MOSFET管B和MOSFET管A同時(shí)開(kāi)關(guān)。本發(fā)明所述的一種基于MOSFET的功率驅(qū)動(dòng)電路使MOSFET在大功率領(lǐng)域的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，打破了IGBT在該領(lǐng)域的壟斷地位，利用該功率驅(qū)動(dòng)電路，可實(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器的小型化、輕質(zhì)化和低功耗化。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于MOSFET的功率驅(qū)動(dòng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)電伺服系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于MOSFET的功率驅(qū)動(dòng)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力電子器件的發(fā)展，使機(jī)電伺服技術(shù)迅速崛起。尤其是在航天領(lǐng)域，對(duì)大功率機(jī)電伺服驅(qū)動(dòng)器小型化，輕質(zhì)量，快響應(yīng)，低功耗的要求也越來(lái)越高。但是目前大功率開(kāi)關(guān)器件還是以IGBT為主，很難滿(mǎn)足未來(lái)驅(qū)動(dòng)器對(duì)功率開(kāi)關(guān)器件的要求。
[0003]MOSFET相比于IGBT具有體積小，重量輕，開(kāi)關(guān)速度快，功耗低等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于航天系統(tǒng)對(duì)體積，重量和功耗等要求比較嚴(yán)格的領(lǐng)域，缺點(diǎn)是目前還很難做到像IGBT那樣的特大功率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于MOSFET的功率驅(qū)動(dòng)電路，能夠提高M(jìn)OSFET在大功率下，承受大電流的能力，有助于伺服驅(qū)動(dòng)器的小型化、輕質(zhì)化和低功耗化。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種基于MOSFET的功率驅(qū)動(dòng)電路，該驅(qū)動(dòng)電路包括光耦合隔離電路、驅(qū)動(dòng)芯片、圖騰柱輸出電路以及MOSFET管，其中，光耦合隔離電路的輸入端接入PWM信號(hào)，光耦合隔離電路的輸出端與驅(qū)動(dòng)芯片的輸入端相連接，驅(qū)動(dòng)芯片的兩個(gè)輸出端分別通過(guò)兩個(gè)鏡像對(duì)稱(chēng)的圖騰柱輸出電路連接至相關(guān)并聯(lián)的MOSFET管B和MOSFET管A的柵極，使MOSFET管B和MOSFET管A同時(shí)開(kāi)關(guān)。
[0006]所述的驅(qū)動(dòng)芯片的輸入端為第二引腳和第四引腳，驅(qū)動(dòng)芯片的兩個(gè)輸出端為第五引腳和第七引腳，第三引腳與地直接相連，且驅(qū)動(dòng)芯片的第一引腳和第八引腳的輸出端口使能端分別通過(guò)電阻R5和電阻R6連接至驅(qū)動(dòng)芯片的供電電源，且在該供電電源端存在通過(guò)電容C3與地連接的支路。
[0007]所述的兩個(gè)鏡像對(duì)稱(chēng)的圖騰柱輸出電路中，驅(qū)動(dòng)芯片的第一輸出端與第一圖騰柱輸出電路中NPN型三極管A的基極和PNP型三極管A的基極相連，NPN型三極管A的集電極與電源VCC相連，且NPN型三極管A的集電極還通過(guò)電容C1與地連接，NPN型三極管A的發(fā)射極通過(guò)串聯(lián)的電阻R1和電阻R2與PNP型三極管A的發(fā)射極相連，PNP型三極管A的集電極直接與地相連。
[0008]所述的兩個(gè)鏡像對(duì)稱(chēng)的圖騰柱輸出電路中，驅(qū)動(dòng)芯片的第二輸出端與NPN型三極管B的基極和PNP型三極管B的基極相連，NPN型三極管B的集電極與電源VCC相連，且NPN型三極管B的集電極還通過(guò)電容C2與地連接，NPN型三極管B的發(fā)射極通過(guò)串聯(lián)的電阻R3和電阻R4與PNP型三極管B的發(fā)射極相連，PNP型三極管B的集電極直接與地相連。
[0009]所述的光耦合隔離電路的第一引腳和第二引腳接入PWM信號(hào)，光耦隔離電路的第三引腳接地，第四引腳與驅(qū)動(dòng)芯片輸入端相連。
[0010]所述的PWM信號(hào)為控制MOSFET開(kāi)關(guān)頻率的脈寬調(diào)制信號(hào)，主要控制MOSFET的導(dǎo)通和關(guān)閉時(shí)間。
[0011]所述的驅(qū)動(dòng)芯片(2)為T(mén)I公司生產(chǎn)的型號(hào)為UCC27524的驅(qū)動(dòng)芯片。
[0012]所述的光耦合隔離電路(I)的型號(hào)為T(mén)LP521。
[0013]所述的電源VCC為MOSFET的漏端和晶體管的集電極電壓，具體電壓根據(jù)MOSFET的型號(hào)和晶體管的具體型號(hào)而定。
[0014]本發(fā)明的顯著效果在于:本發(fā)明所述的一種基于MOSFET的功率驅(qū)動(dòng)電路使MOSFET在大功率領(lǐng)域的應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，打破了 IGBT在該領(lǐng)域的壟斷地位，利用該功率驅(qū)動(dòng)電路，可實(shí)現(xiàn)伺服驅(qū)動(dòng)器的小型化、輕質(zhì)化和低功耗化。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明所述的一種基于MOSFET的功率驅(qū)動(dòng)電路圖；
[0016]圖中:1、光耦隔離電路；2、驅(qū)動(dòng)芯片；3、NPN型三極管A ;4、PNP型三極管A ;5、NPN型三極管B ;6、PNP型三極管B ;7、電容C1 ;8、電容C2 ;9、電容C3 ;10、M0SFET管A ;11、M0SFET管B ;12、電阻R1 ;13、電阻R2 ;14、電阻R3 ;15、電阻R4 ;16、電阻R5 ;17、電阻R6。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]如圖1所示，一種基于MOSFET的功率驅(qū)動(dòng)電路，包括光耦隔離電路1、驅(qū)動(dòng)芯片2、圖騰柱輸出電路以及MOSFET管，其中，PWM信號(hào)接入型號(hào)為T(mén)LP521的光耦隔離電路I的第一引腳和第二引腳，光耦隔離電路I的第三引腳接地，第四引腳與TI公司產(chǎn)生的型號(hào)為UCC27524的驅(qū)動(dòng)芯片2的輸入第二引腳和第四引腳相連，其中，PWM為控制MOSFET開(kāi)關(guān)頻率的脈寬調(diào)制信號(hào)，主要控制MOSFET的導(dǎo)通和關(guān)閉時(shí)間；驅(qū)動(dòng)芯片2的的第三引腳接地，第六引腳與驅(qū)動(dòng)芯片2的供電電源相連接，且驅(qū)動(dòng)芯片2的第一引腳和第八引腳的輸出端口使能端分別通過(guò)電阻R516和電阻R617連接至驅(qū)動(dòng)芯片2的供電電源，且在該供電電源端存在通過(guò)電容C39與地連接的支路；驅(qū)動(dòng)芯片2的第五引腳和第七引腳的輸出端分別通過(guò)兩個(gè)鏡像對(duì)稱(chēng)的圖騰柱輸出電路連接至相互并聯(lián)的MOSFET管BI I和MOSFET管AlO的柵極上，且MOSFET管Bll和MOSFET管AlO的漏極與電源VCC相連，MOSFET管Bll和MOSFET管AlO的源極直接與地連接，其中，驅(qū)動(dòng)芯片2的第7引腳的輸出端同時(shí)與NPN型三極管A3的基極和PNP型三極管A4的基極相連，NPN型三極管A3的集電極與電源VCC相連，且NPN型三極管A3的集電極還通過(guò)電容CJ與地連接，NPN型三極管A3的發(fā)射極通過(guò)串聯(lián)的電阻札12和電阻R213與PNP型三極管A4的發(fā)射極相連，PNP型三極管A4的集電極直接與地相連，其中，VCC為MOSFET的漏端和晶體管的集電極電壓，具體電壓根據(jù)MOSFET的型號(hào)和晶體管的具體型號(hào)而定；驅(qū)動(dòng)芯片2的第5引腳的輸出端同時(shí)與NPN型三極管B5的基極和PNP型三極管B6的基極相連，NPN型三極管B5的集電極與電源VCC相連，且NPN型三極管B5的集電極還通過(guò)電容(:28與地連接，NPN型三極管B5的發(fā)射極通過(guò)串聯(lián)的電阻R314和電阻R415與PNP型三極管B6的發(fā)射極相連，PNP型三極管B6的集電極直接與地相連。電阻R516和電阻R617為上拉電阻，可以通過(guò)電阻&16和電阻R617上拉置高驅(qū)動(dòng)芯片2的第一引腳和第八引腳的輸出端口使能端，使驅(qū)動(dòng)芯片2的第五引腳和第七引腳的輸出端打開(kāi)。電阻札12、電阻R213、電阻R314和電阻R415為限流電阻，在兩個(gè)鏡像對(duì)稱(chēng)的圖騰柱輸出電路中對(duì)NPN型三極管A3、PNP型三極管A4同時(shí)導(dǎo)通和NPN型三極管B5、PNP型三極管B6同時(shí)導(dǎo)通時(shí)起限流作用，其阻值的大小也可調(diào)節(jié)MOSFET管Bll和MOSFET管AlO柵極電容的充電時(shí)間，具體阻值根據(jù)需要而確定。
[0019]本發(fā)明采用TI公司的雙5A高速低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器UCC27524做為柵極驅(qū)動(dòng)芯片。從理論上講，MOSFET的柵極驅(qū)動(dòng)不需要電流，只要驅(qū)動(dòng)電壓高于MOSFET的柵極閾值電壓，MOS管就可以開(kāi)通。但是MOSFET的柵極都會(huì)有比較大的寄生電容，考慮到開(kāi)關(guān)速度的問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)電流越大，柵極寄生電容就會(huì)越快的被充滿(mǎn)，管子的開(kāi)通速度也就越快。因此本發(fā)明選用的驅(qū)動(dòng)芯片的輸出峰值電流最高能達(dá)到5A，具有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力。
[0020]由于本發(fā)明采用了兩個(gè)MOSFET管并聯(lián)的方式，為了使兩個(gè)MOSFET管能夠同時(shí)開(kāi)關(guān)，保持極高的同步性，選用了具有雙通道功能的驅(qū)動(dòng)芯片。TI公司的UCC27524驅(qū)動(dòng)芯片，2通道間的延遲匹配時(shí)間只有1ns，因此能保證兩個(gè)MOSFET管幾乎能同時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉。
【權(quán)利要求】
1.一種基于MOSFET的功率驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:該驅(qū)動(dòng)電路包括光耦合隔離電路(I)、驅(qū)動(dòng)芯片(2)、圖騰柱輸出電路以及MOSFET管，其中，光耦合隔離電路(I)的輸入端接入PWM信號(hào)，光耦合隔離電路(I)的輸出端與驅(qū)動(dòng)芯片(2)的輸入端相連接，驅(qū)動(dòng)芯片(2)的兩個(gè)輸出端分別通過(guò)兩個(gè)鏡像對(duì)稱(chēng)的圖騰柱輸出電路連接至相關(guān)并聯(lián)的MOSFET管B (11)和MOSFET管A (10)的柵極，使MOSFET管B (11)和MOSFET管A (10)同時(shí)開(kāi)關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于MOSFET的功率驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述的驅(qū)動(dòng)芯片(2)的輸入端為第二引腳和第四引腳，驅(qū)動(dòng)芯片(2)的兩個(gè)輸出端為第五引腳和第七引腳，第三引腳與地直接相連，且驅(qū)動(dòng)芯片(2)的第一引腳和第八引腳的輸出端口使能端分別通過(guò)電阻R5 (16)和電阻R6 (17)連接至驅(qū)動(dòng)芯片(2)的供電電源，且在該供電電源端存在通過(guò)電容C3 (9)與地連接的支路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于MOSFET的功率驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述的兩個(gè)鏡像對(duì)稱(chēng)的圖騰柱輸出電路中，驅(qū)動(dòng)芯片(2)的第一輸出端與第一圖騰柱輸出電路中NPN型三極管A (3)的基極和PNP型三極管A (4)的基極相連，NPN型三極管A (3)的集電極與電源VCC相連，且NPN型三極管A (3)的集電極還通過(guò)電容C1 (7)與地連接，NPN型三極管A (3)的發(fā)射極通過(guò)串聯(lián)的電阻R1 (12)和電阻R2 (13)與PNP型三極管A (4)的發(fā)射極相連，PNP型三極管A (4)的集電極直接與地相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于MOSFET的功率驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述的兩個(gè)鏡像對(duì)稱(chēng)的圖騰柱輸出電路中，驅(qū)動(dòng)芯片(2)的第二輸出端與NPN型三極管B (5)的基極和PNP型三極管B (6)的基極相連，NPN型三極管B (5)的集電極與電源VCC相連，且NPN型三極管B (5)的集電極還通過(guò)電容C2 (8)與地連接，NPN型三極管B (5)的發(fā)射極通過(guò)串聯(lián)的電阻R3 (14)和電阻R4 (15)與PNP型三極管B (6)的發(fā)射極相連，PNP型三極管B(6)的集電極直接與地相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于MOSFET的功率驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述的光耦合隔離電路(I)的第一引腳和第二引腳接入PWM信號(hào)，光耦隔離電路(I)的第三引腳接地，第四引腳與驅(qū)動(dòng)芯片(2)輸入端相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種基于MOSFET的功率驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述的PWM信號(hào)為控制MOSFET開(kāi)關(guān)頻率的脈寬調(diào)制信號(hào)，主要控制MOSFET的導(dǎo)通和關(guān)閉時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求廣5所述的任意一種基于MOSFET的功率驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述的驅(qū)動(dòng)芯片(2)為T(mén)I公司生產(chǎn)的型號(hào)為UCC27524的驅(qū)動(dòng)芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求廣5所述的任意一種基于MOSFET的功率驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述的光耦合隔離電路(I)的型號(hào)為T(mén)LP521。
9.根據(jù)權(quán)利要求廣5所述的任意一種基于MOSFET的功率驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于:所述的電源VCC為MOSFET的漏端和晶體管的集電極電壓，具體電壓根據(jù)MOSFET的型號(hào)和晶體管的具體型號(hào)而定。
【文檔編號(hào)】H02M1/092GK103532357SQ201210231009
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月4日
【發(fā)明者】李旭東, 鄭再平, 黃玉平, 王春明, 姜麗婷 申請(qǐng)人:北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所, 中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院