一种功率变换器的功率开关管隔离栅驱动电路，包括脉宽调制驱动器、隔离驱动变压器T、隔直电容Cb、电容C1、二极管D和被驱动开关管Q构成的现有技术隔离栅驱动电路。本发明专利技术在上述电路的基础上增设了与电容C1并联的电阻R1，并且增设了电容C2与电阻R2并联并且连接二极管D的阴极，电容C2与电阻R2并联后的另一端在连接电容C1与被驱动开关管Q的栅极之间，电容C2、电阻R2和二极管D构成负压源，在开关管Q断开时提供一个稳定的负压，防止开关管在关断过程中由于各种串扰而产生误开启，提高了系统的可靠性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及开关电路技术中的功率变换器，特别涉及一种功率变换器的功率开关管隔离栅驱动电路。
技术介绍
现代电子设备对其供电装置(功率变换器)提出了轻便和高效率等方面的要求，使得功率变换器的功率密度和开关频率不断提高，功率容量更大的桥式拓扑、性能更优的新型器件如绝缘栅场效应管(IGBT)等被广泛应用。由于材料限制，传统硅基功率器件在许多方面已逼近甚至达到了其材料的本征极限，宽禁带器件如碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)等应用而生。这些都给功率变换器的驱动电路提出了更快、更高效、更可靠等更高的要求。在桥式拓扑中，当上管关段时产生极大的dv/dt，这将可能引起下管的误开启，造成上下管发生短路直通，因此有必要为在功率管关断期间为其提供反向的栅极电压;而IGBT关断期间，栅极电路中会产生高频振荡信号，这些信号轻则会使IGBT处于微通的状态，增加功率管的反向栅压功耗，重则将使上下管短路直通，因此必须为IGBT提供反向的栅极电压，加速IGBT的关断过程;而宽禁带器件固有常态下的开通特性，决定其栅极需一定的负压，使开关管保持关断。图1是现有的一种隔离驱动电路，包括脉宽调制驱动器，原边隔直电容Cb，隔离变压器T，二极管D，副边隔直电容G，所有元器件上的电压方向如图1所示。图1所示驱动电路稳态工作时各点的电压波形参见图2，其中Vi是脉宽调制驱动器的输出电压波形，假设稳态时占空比为d，幅值为M;VjPV2分别是电容Cb和电容&两端的电压波形，幅值均为dM;Vp和Vs分别是变压器T原边和副边电压波形，Vg是隔离驱动电路输出端的电压波形，并假设隔离变压器T的原边绕组与副边绕组的匝比为1:1。这种隔离驱动电路的优点是输出电平与占空比d无关，且占空比可大于0.5。但这种磁隔离驱动电路也具有很明显的缺点，隔离驱动变压器T由于绕制工艺的影响会产生一定的漏感，该漏感会与隔直电容在开通和关断瞬间产生谐振，最终导致驱动电路的输出电平上叠加一定的电压尖峰，电压尖峰可能引起功率开关管的误动作，使控制失效。不仅如此，漏感引起的谐振电压尖峰过大还会导致功率管的栅极被击穿，对于更容易被击穿的宽禁带器件来说，尤其需要在器件截止时栅极存在一个负压。
技术实现思路
本专利技术在于克服现有技术之不足，提供一种功率变换器的功率开关管隔离栅驱动电路，在被驱动的功率开关管关断时能够产生一个负压，防止被驱动功率开关管的误开通，从而提高系统的可靠性。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下:一种功率变换器的功率开关管隔离栅驱动电路，包括产生控制信号的脉宽调制驱动器、原边隔直电容Cb、隔离变压器T、副边隔直电容&、二极管D以及被驱动的开关管Q，脉宽调制驱动器的输出正端通过隔直电容Cb连接隔离变压器T原边侧的同名端，隔离变压器T原边侧的非同名端连接脉宽调制驱动器的输出负端，隔离变压器T副边侧的同名端连接隔直电容&的一端，隔直电容&的另一端连接二极管D的阴极和被驱动开关管Q的栅极，被驱动开关管Q的源极与二极管D的阳极以及隔离变压器Τ副边侧的非同名端连接在一起，其特征在于:在隔直电容&的两端增设并联电阻仏，并增设电容C2与电阻R2并联，电容C2与电阻R2并联后的一端连接二极管D的阴极，电容C2与电阻R2并联后的另一端与上述隔直电容&的另一端以及被驱动开关管Q的栅极连接在一起;在被驱动的开关管Q关断时，二极管D、电容C2和电阻R2构成负压产生电路并通过电阻仏与电阻心的分压调整负压的大小，以避免被驱动的开关管Q的误导通。所述电容&以及电容&的数值远大于被驱动开关管Q的栅极电容，需为被驱动开关管Q栅极电容的20倍以上，电阻仏以及电阻此都采用数值为数百欧姆的大电阻。。本专利技术的优点及显著效果:1、在被驱动的M0S管关断时，传统驱动方案往往将M0S管栅极电荷通过大地完全泄放掉，或者由栅源泄放电阻和M0S管的栅源寄生电阻消耗掉，这样不仅增加了驱动电路的损耗，而且也降低了功率M0S管的可靠性。本专利技术在现有技术的基础上，通过在二极管D的阴极串联增加了一个电容C2与电阻R2的并联结构，构成了稳定的负压源，同时实现隔离和负压的栅驱动，防止了被驱动器件的误开通，从而提高系统的可靠性，同时满足宽禁带器件的驱动要求。2、本专利技术结构简单，不需要引入新的电源或是驱动控制信号，即可实现产生固定负压的隔离栅驱动。3、本专利技术可以适应各种占空比固定的驱动电路。4、本专利技术在整个驱动过程中，电容&和电容C2上的电压几乎不发生变化，驱动开关管Q开启和关断的电流直接由电容(^和(:2提供，不需要经过驱动电阻，减小了开关管的驱动损耗。【附图说明】图1是现有的一种隔尚驱动电路图；图2是现有的一种隔离驱动电路的主要工作波形；图3是本专利技术一种产生固定负压的隔离驱动电路图；图4是本专利技术提出的隔离驱动电路的主要工作波形。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的技术进行详细说明。参看图3，本专利技术包括与现有技术图1相同的产生控制信号的脉宽调制驱动器、隔离驱动变压器T、原边隔直电容Cb、副边隔直电容&、二极管D以及被驱动的开关管Q，各个元器件上的电压方向如图1、3所示。脉宽调制驱动器的输出正端通过隔直电容Cb连接隔离变压器T原边侧的同名端，隔离变压器T原边侧的非同名端连接脉宽调制驱动器的输出负端，隔离变压器T副边侧的同名端连接隔直电容(^的一端，隔直电容&的另一端连接二极管D的阴极和被驱动开关管Q的栅极，被驱动开关管Q的源极与二极管D的阳极以及隔离变压器Τ副边侧的非同名端连接在一起。脉宽调制驱动器用于产生一个初始的驱动信号(其产生的控制信号的占空比固定不变)，隔直电容Cb用于滤除这个驱动信号中的直流分量，隔离变压器T用于将变压器原边的信号传递到副边，同时实现隔离，电容α用于保持电阻当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种功率变换器的功率开关管隔离栅驱动电路，包括产生控制信号的脉宽调制驱动器、原边隔直电容Cb、隔离变压器T、副边隔直电容C1、二极管D以及被驱动的开关管Q，脉宽调制驱动器的输出正端通过隔直电容Cb连接隔离变压器T原边侧的同名端，隔离变压器T原边侧的非同名端连接脉宽调制驱动器的输出负端，隔离变压器T副边侧的同名端连接隔直电容C1的一端，隔直电容C1的另一端连接二极管D的阴极和被驱动开关管Q的栅极，被驱动开关管Q的源极与二极管D的阳极以及隔离变压器T副边侧的非同名端连接在一起，其特征在于：在隔直电容C1的两端增设并联电阻R1，并增设电容C2与电阻R2并联，电容C2与电阻R2并联后的一端连接二极管D的阴极，电容C2与电阻R2并联后的另一端与上述隔直电容C1的另一端以及被驱动开关管Q的栅极连接在一起；在被驱动的开关管Q关断时， 二极管D、电容C2和电阻R2构成负压产生源并通过电阻R1与电阻R2的分压调整负压的大小，避免被驱动的开关管Q的误导通。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟锋，朱俊杰，俞居正，钱钦松，卜爱国，陆生礼，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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