高頻功率器件開(kāi)關(guān)保護(hù)電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】高頻功率器件開(kāi)關(guān)保護(hù)電路，涉及電學(xué)領(lǐng)域，具體包括包括保護(hù)單元和與保護(hù)單元連接的MOS管驅(qū)動(dòng)單元；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了高頻功率器件開(kāi)關(guān)在實(shí)現(xiàn)了在每個(gè)PWM有效電平內(nèi)的逐周保護(hù)，而且本實(shí)用新型還對(duì)高頻功率器件開(kāi)關(guān)設(shè)置MOS管負(fù)壓驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)MOS管負(fù)壓驅(qū)動(dòng)電路可以對(duì)MOS管進(jìn)行快速響應(yīng)關(guān)閉并對(duì)MOS管實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)保護(hù)，提高整個(gè)電路的安全性和使用壽命。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
高頻功率器件開(kāi)關(guān)保護(hù)電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電學(xué)領(lǐng)域，具體為高頻功率器件開(kāi)關(guān)保護(hù)電路。

【背景技術(shù)】
[0002]在功率器件的應(yīng)用中，對(duì)過(guò)載及負(fù)載短路的保護(hù)十分重要，一些設(shè)備的損壞往往是由于缺少保護(hù)電路或保護(hù)電路不及時(shí)造成的，雖然有些專(zhuān)用集成電路集成了某種保護(hù)功能，但往往保護(hù)參數(shù)單一不能很方便地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)者意圖。而沒(méi)有使用具備保護(hù)功能集成電路的方案，則功率器件處于裸奔狀態(tài)，隨時(shí)面臨意外情況下的損壞。即使有意單獨(dú)設(shè)計(jì)保護(hù)電路，往往電路相對(duì)復(fù)雜，成本也相應(yīng)較高。隨著電力半導(dǎo)體器件的發(fā)展，功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管已經(jīng)成為了功率器件開(kāi)關(guān)電源中最常用的器件，由于其開(kāi)關(guān)速度快、驅(qū)動(dòng)功率小、易并聯(lián)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高頻、中小功率的場(chǎng)合。目前，電壓源驅(qū)動(dòng)的開(kāi)關(guān)頻率已經(jīng)超過(guò)1MHz，但是開(kāi)關(guān)頻率過(guò)高會(huì)導(dǎo)致一系列問(wèn)題，其中阻礙電壓源驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)頻率提高的主要瓶頸就是開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通和關(guān)斷過(guò)程的損耗、門(mén)極驅(qū)動(dòng)的損耗和開(kāi)關(guān)器件輸出電容的損耗；為解決這些問(wèn)題，亟需一種新的電路結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)高頻功率器件的開(kāi)關(guān)保護(hù)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種高頻功率器件開(kāi)關(guān)保護(hù)電路，以解決【背景技術(shù)】中的問(wèn)題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0005]高頻功率器件開(kāi)關(guān)保護(hù)電路，包括保護(hù)單元和與保護(hù)單元連接的MOS管驅(qū)動(dòng)單元；所述的保護(hù)單元包括電阻Rl，PNP型三極管Ql，NPN型三極管Q2，電阻R2和電阻R5，其中，Rl的一端與三極管Ql的發(fā)射極相連，電阻Rl的另一端與三極管Ql的基極、三極管Q2的集電極相連；三極管Q2的發(fā)射極接地，三極管Q2的基極與三極管Ql的集電極以及電阻R2相連，電阻R5 —端接地，另一端與電阻R2 —端相連端相連；所述的MOS管負(fù)壓驅(qū)動(dòng)電路包括:穩(wěn)壓電路、負(fù)壓電路、保護(hù)電路和MOS管VT，所述的穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓二極管VDl和限流電阻R4組成，穩(wěn)壓二極管VDl的負(fù)極與所述保護(hù)單元中的電阻Rl連接，所述電阻R2接在VDl正極與所述MOS管VT源極的兩端；所述的負(fù)壓電路由二極管VD2、穩(wěn)壓管VD4、三極管Q3、電容Cl以及柵極輸入電阻R4組成，所述二極管VD2的正極與限流控制電路中三極管Q2的集電極以及保護(hù)單元中三極管Ql基極與三極管Q2集電極的交點(diǎn)連接，二極管VD2的負(fù)極同時(shí)與所述電容Cl的正極和所述穩(wěn)壓管V4的負(fù)極相連，所述穩(wěn)壓管VD4的正極與電容Cl的負(fù)極相連，所述三極管Q3的基極與二極管VD2的正極相連，三極管Q3的集電極與電容Cl的正極相連，三極管Q3的發(fā)射極連接在電阻R2與R5之間并與所述MOS管VT的源極相連；所述MOS管VT的柵極輸入電阻R4接在電容Cl負(fù)極與MOS管VT柵極的兩端；所述的保護(hù)電路由二極管VD3、保護(hù)電阻R4和濾波電容C2組成，所述的二極管VD3的正極與MOS管VT的柵極相連，二極管VD3的負(fù)極與電容Cl的正極相連，所述保護(hù)電阻R4接在MOS管VT的柵極與門(mén)極之間，所述的濾波電容C2與電阻R3并聯(lián)。
[0006]進(jìn)一步的，所述的三極管Ql為PNP型三極管。
[0007]進(jìn)一步的，所述的三極管Q2為NPN型三極管。
[0008]進(jìn)一步的，所述的三極管Q3為PNP型三極管。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了高頻功率器件開(kāi)關(guān)在實(shí)現(xiàn)了在每個(gè)PWM有效電平內(nèi)的逐周保護(hù)，而且本實(shí)用新型還對(duì)高頻功率器件開(kāi)關(guān)設(shè)置MOS管負(fù)壓驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)MOS管負(fù)壓驅(qū)動(dòng)電路可以對(duì)MOS管進(jìn)行快速響應(yīng)關(guān)閉并對(duì)MOS管實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)保護(hù)，提高整個(gè)電路的安全性和使用壽命。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
[0012]如圖1所示的高頻功率器件開(kāi)關(guān)保護(hù)電路，包括保護(hù)單元和與保護(hù)單元連接的MOS管驅(qū)動(dòng)單元；所述的保護(hù)單元包括電阻Rl，PNP型三極管Ql，NPN型三極管Q2，電阻R2和電阻R5，其中，Rl的一端與三極管Ql的發(fā)射極相連，電阻Rl的另一端與三極管Ql的基極、三極管Q2的集電極相連；三極管Q2的發(fā)射極接地，三極管Q2的基極與三極管Ql的集電極以及電阻R2相連，電阻R5 —端接地，另一端與電阻R2 —端相連端相連；所述的MOS管負(fù)壓驅(qū)動(dòng)電路包括:穩(wěn)壓電路、負(fù)壓電路、保護(hù)電路和MOS管VT，所述的穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓二極管VDl和限流電阻R4組成，穩(wěn)壓二極管VDl的負(fù)極與所述保護(hù)單元中的電阻Rl連接，所述電阻R2接在VDl正極與所述MOS管VT源極的兩端；所述的負(fù)壓電路由二極管VD2、穩(wěn)壓管VD4、三極管Q3、電容Cl以及柵極輸入電阻R4組成，所述二極管VD2的正極與限流控制電路中三極管Q2的集電極以及保護(hù)單元中三極管Ql基極與三極管Q2集電極的交點(diǎn)連接，二極管VD2的負(fù)極同時(shí)與所述電容Cl的正極和所述穩(wěn)壓管V4的負(fù)極相連，所述穩(wěn)壓管VD4的正極與電容Cl的負(fù)極相連，所述三極管Q3的基極與二極管VD2的正極相連，三極管Q3的集電極與電容Cl的正極相連，三極管Q3的發(fā)射極連接在電阻R2與R5之間并與所述MOS管VT的源極相連；所述MOS管VT的柵極輸入電阻R4接在電容Cl負(fù)極與MOS管VT柵極的兩端；所述的保護(hù)電路由二極管VD3、保護(hù)電阻R4和濾波電容C2組成，所述的二極管VD3的正極與MOS管VT的柵極相連，二極管VD3的負(fù)極與電容Cl的正極相連，所述保護(hù)電阻R4接在MOS管VT的柵極與門(mén)極之間，所述的濾波電容C2與電阻R3并聯(lián)。
[0013]當(dāng)脈沖寬度調(diào)制(PWM)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為高電平且通過(guò)電阻Rl作用到MOS管驅(qū)動(dòng)單元后，MOS管VT開(kāi)始導(dǎo)通并且電流開(kāi)始增加，電阻R5上壓降也同步增大，電阻R5上壓降大于三極管Q2導(dǎo)通電壓后，三極管Q2開(kāi)始導(dǎo)通，電阻Rl壓降開(kāi)始增加，電阻Rl壓降超過(guò)三極管Ql導(dǎo)通電壓后，三極管Ql導(dǎo)通，三極管Ql導(dǎo)通的結(jié)果是使NPN三極管Q2的基極電壓上升促使三極管Q2導(dǎo)通程度進(jìn)一步加大，而三極管Q2導(dǎo)通程度的加大又促使三極管Ql導(dǎo)通程度的進(jìn)一步加大，如此正反饋的結(jié)果是三極管Q2、三極管Ql快速進(jìn)入了飽和自鎖狀態(tài)，由于NPN三極管Q2飽和，MOS管驅(qū)動(dòng)單元進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，R3上壓降為0，但由于三極管Ql飽和抬高了三極管Q2基極電壓，自鎖狀態(tài)仍然繼續(xù)維持，MOS管處于持續(xù)關(guān)斷狀態(tài)，當(dāng)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)為低電平，自鎖狀態(tài)解除。
[0014]MOS管負(fù)壓驅(qū)動(dòng)電路的工作過(guò)程為:當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓為零時(shí)，負(fù)壓產(chǎn)生電路在MOS管VT的門(mén)極與柵極之間產(chǎn)生負(fù)電壓，二極管VD2可以防止電流反向流動(dòng)，電容Cl利用電荷泵原理在正極電壓突變?yōu)榱銜r(shí)產(chǎn)生負(fù)壓，并聯(lián)穩(wěn)壓二極管VD4保證電容兩端電壓穩(wěn)定，PNP型三極管Q3用來(lái)為產(chǎn)生負(fù)壓提供通道，電阻R4保證電荷泵的放電時(shí)間；保護(hù)電路中的電阻R3連接在MOS管VT的柵極和源極之間，防止靜電擊穿，小電容C2起濾波作用，減少驅(qū)動(dòng)脈沖前后沿的畸變現(xiàn)象，二極管VD3的作用是給MOS管VT柵極寄生輸入電容提供低阻抗放電通道，加速輸入電容放電，從而加速M(fèi)OS管VT的關(guān)斷。
[0015]以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.高頻功率器件開(kāi)關(guān)保護(hù)電路，其特征在于，包括保護(hù)單元和與保護(hù)單元連接的MOS管驅(qū)動(dòng)單元；所述的保護(hù)單元包括電阻Rl，PNP型三極管Ql，NPN型三極管Q2，電阻R2和電阻R5，其中，Rl的一端與三極管Ql的發(fā)射極相連，電阻Rl的另一端與三極管Ql的基極、三極管Q2的集電極相連；三極管Q2的發(fā)射極接地，三極管Q2的基極與三極管Ql的集電極以及電阻R2相連，電阻R5 —端接地，另一端與電阻R2 —端相連端相連；所述的MOS管負(fù)壓驅(qū)動(dòng)電路包括:穩(wěn)壓電路、負(fù)壓電路、保護(hù)電路和MOS管VT，所述的穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓二極管VDl和限流電阻R4組成，穩(wěn)壓二極管VDl的負(fù)極與所述保護(hù)單元中的電阻Rl連接，所述電阻R2接在VDl正極與所述MOS管VT源極的兩端；所述的負(fù)壓電路由二極管VD2、穩(wěn)壓管VD4、三極管Q3、電容Cl以及柵極輸入電阻R4組成，所述二極管VD2的正極與限流控制電路中三極管Q2的集電極以及保護(hù)單元中三極管Ql基極與三極管Q2集電極的交點(diǎn)連接，二極管VD2的負(fù)極同時(shí)與所述電容Cl的正極和所述穩(wěn)壓管V4的負(fù)極相連，所述穩(wěn)壓管VD4的正極與電容Cl的負(fù)極相連，所述三極管Q3的基極與二極管VD2的正極相連，三極管Q3的集電極與電容Cl的正極相連，三極管Q3的發(fā)射極連接在電阻R2與R5之間并與所述MOS管VT的源極相連；所述MOS管VT的柵極輸入電阻R4接在電容Cl負(fù)極與MOS管VT柵極的兩端；所述的保護(hù)電路由二極管VD3、保護(hù)電阻R4和濾波電容C2組成，所述的二極管VD3的正極與MOS管VT的柵極相連，二極管VD3的負(fù)極與電容Cl的正極相連，所述保護(hù)電阻R4接在MOS管VT的柵極與門(mén)極之間，所述的濾波電容C2與電阻R3并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻功率器件開(kāi)關(guān)保護(hù)電路，其特征在于:所述的三極管Ql為PNP型三極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻功率器件開(kāi)關(guān)保護(hù)電路，其特征在于:所述的三極管Q2為NPN型三極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻功率器件開(kāi)關(guān)保護(hù)電路，其特征在于:所述的三極管Q3為PNP型三極管。
【文檔編號(hào)】H03K17/08GK204089759SQ201420522115
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月12日
【發(fā)明者】葉良地 申請(qǐng)人:葉良地