电机控制、电源变换的功率控制用驱动电路、工作方法技术

本发明专利技术涉及电机控制、电源变换的功率控制用驱动电路、工作方法；其包括：驱动电路前级，用于根据外部送入的PWM信号或逻辑信号控制其电压输出端的输出电压；N‑MOSFET，其栅极接驱动电路前级的电压输出端；该N‑MOSFET的栅极与源极之间设有第一电阻,N‑MOSFET的漏极接驱动电源；P‑MOSFET，其栅极接驱动集成电路的电压输出端；N‑MOSFET的源极与P‑MOSFET的源极之间设有第二电阻；被控功率控制器件，其栅极串接第三电阻后接P‑MOSFET的源极,被控功率控制器件的源极接P‑MOSFET的漏极。

Driving circuit and working method for power control of motor control and power supply conversion

\u672c\u53d1\u660e\u6d89\u53ca\u7535\u673a\u63a7\u5236\u3001\u7535\u6e90\u53d8\u6362\u7684\u529f\u7387\u63a7\u5236\u7528\u9a71\u52a8\u7535\u8def\u3001\u5de5\u4f5c\u65b9\u6cd5\uff1b\u5176\u5305\u62ec\uff1a\u9a71\u52a8\u7535\u8def\u524d\u7ea7\uff0c\u7528\u4e8e\u6839\u636e\u5916\u90e8\u9001\u5165\u7684PWM\u4fe1\u53f7\u6216\u903b\u8f91\u4fe1\u53f7\u63a7\u5236\u5176\u7535\u538b\u8f93\u51fa\u7aef\u7684\u8f93\u51fa\u7535\u538b\uff1bN\u2011MOSFET\uff0c\u5176\u6805\u6781\u63a5\u9a71\u52a8\u7535\u8def\u524d\u7ea7\u7684\u7535\u538b\u8f93\u51fa\u7aef\uff1b\u8be5N\u2011MOSFET\u7684\u6805\u6781\u4e0e\u6e90\u6781\u4e4b\u95f4\u8bbe\u6709\u7b2c\u4e00\u7535\u963b,N\u2011MOSFET\u7684\u6f0f\u6781\u63a5\u9a71\u52a8\u7535\u6e90\uff1bP\u2011MOSFET\uff0c\u5176\u6805\u6781\u63a5\u9a71\u52a8\u96c6\u6210\u7535\u8def\u7684\u7535\u538b\u8f93\u51fa\u7aef\uff1bN\u2011MOSFET\u7684\u6e90\u6781\u4e0eP\u2011MOSFET\u7684\u6e90\u6781\u4e4b\u95f4\u8bbe\u6709\u7b2c\u4e8c\u7535\u963b\uff1b\u88ab\u63a7\u529f\u7387\u63a7\u5236\u5668\u4ef6\uff0c\u5176\u6805\u6781\u4e32\u63a5\u7b2c\u4e09\u7535\u963b\u540e\u63a5P\u2011MOSFET\u7684\u6e90\u6781,\u88ab\u63a7\u529f\u7387\u63a7\u5236\u5668\u4ef6\u7684\u6e90\u6781\u63a5P\u2011MOSFET\u7684\u6f0f\u6781\u3002

【技术实现步骤摘要】
电机控制、电源变换的功率控制用驱动电路、工作方法
本专利技术涉及一种功率控制用驱动电路，尤其是功率控制设备的功率控制器件(MOSFET和IGBT等)的驱动电路。该驱动电路可以输出幅度较大、上升沿和下降沿较短的峰值电流。该驱动电路可应用于使用MOSFET、IGBT进行电机控制、电源变换和电源管理等功率控制领域。
技术介绍
现有技术中，在开启MOSFET或IGBT等被控功率控制器件时，驱动电路必需能在短时间内向被控功率控制器件MOSFET或IGBT的栅极注入大电流，关闭被控功率控制器件MOSFET或IGBT时，驱动电路必需能在短时间内由被控功率控制器件MOSFET或IGBT的栅极引出大电流。或者说，加到被控功率控制器件MOSFET或IGBT的栅极的驱动电流脉冲幅度要足够大，上升沿时间和下降沿时间要足够短。为此，一般用MOSFET构造被控功率控制器件的驱动电流输出部分，常用的电路（包括专用MOSFET或IGBT的驱动电路前级）如图1（A）至（D）。图1中，Q1,Q2为驱动被控功率控制器件MOSFET或IGBT（即Q3）的MOSFET。R为驱动电阻，用以调节驱动电流和阻尼驱动回路振铃。脚3接驱动电源。记脚3的电位为V3；脚1和2分别是驱动Q1、Q2的控制信号。记脚1的电位为V1，记脚2的电位为V2；在桥式电路中，在Q3用于上桥时，4接到功率级的电源正，5是输出。在Q3用于下桥时，5接到功率级的电源负，4是输出。记脚4的电位为V4，脚5的电位为V5。Q3的栅极的电压记为VG3(也即栅极和源极的电位差),为使Q3深度饱和（MOSFET进入电阻区，而且导通电阻足够小）,必须有VG3=5V-15V,同样，Q1的栅极电压记为VG1,为使Q1深度饱和（MOSFET进入电阻区，而且导通电阻足够小）,必须有VG1=5V-15V,因此，附图1（A）N-NMOSFET组合和图1（D）N-PMOSFET组合，开通Q1的控制信号幅度必须达到VG1+VG=20V-30V。显然电路处理比较复杂，所以这两种电路很少使用。对于图1(B)P-NMOSFET组合，当V1=V5时,Q1导通，开启Q3，当V2=V5时Q2导通，关闭Q3。为防止Q1、Q2同时导通，当V1=V5时必须有V2=V3,当V2=V5时必须有V1=V3，而且在Q1、Q2的开关转换过程中，必须保证先关后开，关与开之间要插入合适的时间间隔，这个时间间隔也叫死区保护。对于图1(C)P-PMOSFET组合，当V1=V5时,Q1导通，开启Q3，当V2=V3时Q2导通，关闭Q3。为防止Q1、Q2同时导通，当V1=V5时必须有V2=V5,当V2=V3时必须有V1=V3，而且在Q1、Q2的开关转换过程中，必须保证先关后开，关与开之间要插入合适的时间间隔，这个时间间隔也叫死区保护。由此可见图1(B)P-NMOSFET组合和图1(C)P-PMOSFET组合的控制信号处理电路比较复杂，特别在是死区保护时间内，被控功率控制器件Q3的工作状态是不理想的。
技术实现思路
本专利技术首要解决的技术问题是提供一种可以输出幅度较大、上升沿和下降沿较短的峰值电流（即被控功率控制器件的开通和关断时间较短）的功率控制用驱动电路。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种功率控制用驱动电路，其包括：驱动电路前级，用于根据外部送入的PWM信号或逻辑信号控制其电压输出端的输出电压；N-MOSFET（Q1），其栅极（G）接所述驱动电路前级的电压输出端；该N-MOSFET（Q1）的栅极（G）与源极（S）之间设有第一电阻（R1）,N-MOSFET（Q1）的漏极（D）接驱动电源；P-MOSFET（Q2），其栅极（G）接所述驱动电路前级的电压输出端；所述N-MOSFET（Q1）的源极（S）与P-MOSFET（Q2）的源极（S）之间设有第二电阻（R2）；被控功率控制器件（Q3），其栅极（G）串接第三电阻（R3）后接所述P-MOSFET（Q2）的源极（S）,所述被控功率控制器件（Q3）的源极（S）接所述P-MOSFET（Q2）的漏极（D）。所述驱动电路前级采用驱动集成电路或分列器件构成。作为一种优选的方案，所述第一电阻（R1）的阻值小于1KΩ,第二电阻（R2）和第三电阻（R3）的阻值小于100Ω。作为一种优选的方案，所述驱动电路前级的电压输出端能输出的电压为10-15V,且输出电流和吸收电流的峰值不小于200mA。作为一种优选的方案，所述被控功率控制器件（Q3）为MOSFET或IGBT。上述功率控制用驱动电路的工作方法，其包括：当所述PWM信号或逻辑信号有效时，所述驱动电路前级的电压输出端的输出电压VOUT=10-15V,该电压经第一、第二和第三电阻（R1、R2、R3）加到被控功率控制器件（Q3）的栅极，并形成电流输出电流（I1）；该电压还直接加到N-MOSFET（Q1）的栅极，使N-MOSFET（Q1）导通并很快深度饱和，进而使被控功率控制器件（Q3）的栅极电压很快上升；随着被控功率控制器件（Q3）的栅极电压上升，所述输出电流（I1）逐渐减小，直至所述第一电阻（R1）两端的电压小于所述N-MOSFET（Q1）的门槛电压时，N-MOSFET（Q1）退出导通，被控功率控制器件（Q3）的栅极电压由所述驱动电路前级保持，维持被控功率控制器件（Q3）处在深度饱和区；当PWM信号或逻辑信号自有效变为无效时，所述电压输出端下降，使被控功率控制器件（Q3）的栅极经第一、第二和第三电阻（R1、R2、R3）向所述驱动电路前级的电压输出端输出灌电流（I2），并在第一、第二电阻（R1,R2）的阻值之和与输出灌电流（I2）的乘积大于P-MOSFET（Q2）的门槛电压时，使P-MOSFET（Q2）很快饱和导通，并使被控功率控制器件（Q3）的栅极电压很快下降，最终使Q2退出导通；被控功率控制器件（Q3）的栅极电压由驱动电路前级保持，由于驱动电路前级能吸收峰值不小于200mA的电流，因此能可靠维持被控功率控制器件（Q3）处在截止区。作为一种变型的方案，所述驱动电路前级的电压输出端依次串接第四电阻（R4）、第五电阻（R5）和第一栅极电阻（RG1）后接N-MOSFET（Q1）的栅极（G）；所述第五电阻（R5）和第一栅极电阻（RG1）的接点串接所述第一电阻（R1）后接N-MOSFET（Q1）的源极（S）；第四电阻（R4）和第五电阻（R5）的接点串接第二栅极电阻（RG2）后接P-MOSFET（Q2）的栅极（G）。作为另一种变型的方案，所述驱动电路前级的电压输出端依次串接第四电阻（R4）、第五电阻（R5）和第二栅极电阻（RG2）后接P-MOSFET（Q2）的栅极（G）；所述第四电阻（R4）和第五电阻（R5）的接点串接第一栅极电阻（RG1）后接N-MOSFET（Q1）的栅极（G）；所述第五电阻（R5）和第二栅极电阻（RG2）的接点串接第一电阻（R1）后接N-MOSFET（Q1）的源极（S）。一种桥式功率控制电路，其包括：驱动电路前级，用于根据外部送入的一对PWM信号或逻辑信号分别控制其一对电压输出端的输出电压；该对电压输出端分别连接有结构相同的上、下桥驱动电路；所述上、下桥驱动电路包括：N-MOSFET（Q1），其栅极接所述驱动电路前级的一电压输出端；该N-MOSFET（Q1）的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率控制用驱动电路的工作方法，其特征在于，所述驱动电路包括：驱动电路前级，用于根据外部送入的PWM信号或逻辑信号控制其电压输出端的输出电压；N‑MOSFET（Q1），其栅极（G）接所述驱动电路前级的电压输出端；该N‑MOSFET（Q1）的栅极（G）与源极（S）之间设有第一电阻（R1）,N‑MOSFET（Q1）的漏极（D）接驱动电源；P‑MOSFET（Q2），其栅极（G）接所述驱动电路前级的电压输出端；所述N‑MOSFET（Q1）的源极（S）与P‑MOSFET（Q2）的源极（S）之间设有第二电阻（R2）；被控功率控制器件（Q3），其栅极（G）串接第三电阻（R3）后接所述P‑MOSFET（Q2）的源极（S）,所述被控功率控制器件（Q3）的源极（S）接所述P‑MOSFET（Q2）的漏极（D）；所述驱动电路前级的电压输出端能输出的电压为5V‑15V,且输出电流和吸收电流的峰值不小于50mA；所述驱动电路前级的电压输出端依次串接第四电阻（R4）、第五电阻（R5）和第二栅极电阻（RG2）后接P‑MOSFET（Q2）的栅极（G）；所述第四电阻（R4）和第五电阻（R5）的接点串接第一栅极电阻（RG1）后接N‑MOSFET（Q1）的栅极（G）；所述第五电阻（R5）和第二栅极电阻（RG2）的接点串接第一电阻（R1）后接N‑MOSFET（Q1）的源原极（S）；所述的工作方法，包括：当所述PWM信号或逻辑信号有效时，所述驱动电路前级的电压输出端的输出电压VOUT=5V‑15V,该电压经第一、第二和第三电阻（R1、R2、R3）加到被控功率控制器件（Q3）的栅极，并形成电流输出电流（I1）；该电压还直接加到N‑MOSFET（Q1）的栅极，使N‑MOSFET（Q1）导通并很快深度饱和，进而使被控功率控制器件（Q3）的栅极电压很快上升；随着被控功率控制器件（Q3）的栅极电压上升，所述输出电流（I1）逐渐减小，直至所述第一电阻（R1）两端的电压小于所述N‑MOSFET（Q1）的门槛电压时，N‑MOSFET（Q1）退出导通，被控功率控制器件（Q3）的栅极电压由所述驱动电路前级保持，维持被控功率控制器件（Q3）处在深度饱和区。...

【技术特征摘要】
1.一种功率控制用驱动电路的工作方法，其特征在于，所述驱动电路包括：驱动电路前级，用于根据外部送入的PWM信号或逻辑信号控制其电压输出端的输出电压；N-MOSFET（Q1），其栅极（G）接所述驱动电路前级的电压输出端；该N-MOSFET（Q1）的栅极（G）与源极（S）之间设有第一电阻（R1）,N-MOSFET（Q1）的漏极（D）接驱动电源；P-MOSFET（Q2），其栅极（G）接所述驱动电路前级的电压输出端；所述N-MOSFET（Q1）的源极（S）与P-MOSFET（Q2）的源极（S）之间设有第二电阻（R2）；被控功率控制器件（Q3），其栅极（G）串接第三电阻（R3）后接所述P-MOSFET（Q2）的源极（S）,所述被控功率控制器件（Q3）的源极（S）接所述P-MOSFET（Q2）的漏极（D）；所述驱动电路前级的电压输出端能输出的电压为5V-15V,且输出电流和吸收电流的峰值不小于50mA；所述驱动电路前级的电压输出端依次串接第四电阻（R4）、第五电阻（R5）和第二栅极电阻（RG2）后接P-MOSFE...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：吴小再，
类型：发明
国别省市：江苏,32