MOSFET电子开关驱动电路制造技术

本发明专利技术公开一种MOSFET电子开关驱动电路，包括：方波发生器、低电平边缘检测单元、高电平边缘检测单元、正脉冲电平转换单元、负脉冲电平转换单元、正脉冲驱动支路、负脉冲驱动支路；用于产生触发方波信号的方波发生器连接到低电平边缘检测单元和高电平边缘检测单元各自的输入端；所述正脉冲驱动支路、负脉冲驱动支路均由依次串联的驱动小信号单元、功率管单元和主电路取能单元组成，所述耦合变压器初级侧和次级侧分别具有一个初级线圈和至少2个次级线圈，一稳压二极管与串联的第一二极管、滤波模块并联。本发明专利技术可实现驱动脉冲的任意宽度，无需额外供电电源，既大大减少了电子开关驱动电路体积，又加速了电子开关上升前沿，电子开关驱动电路所需功率大幅减小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电子器件应用
，尤其涉及一种MOSFET电子开关驱动电路。
技术介绍
小型化任意脉宽MOSFET电子开关多采用有源变压器耦合方式。这种驱动电路原理虽然可实现任意脉冲宽度，但是，不适合于阵列MOSFET电子开关。究其原因在于，这种驱动电路所需隔离电源数量庞大，很难实现小型化设计。如何克服上述技术问题成为本领域技术人员努力的方向。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种MOSFET电子开关驱动电路，该MOSFET电子开关驱动电路可实现驱动脉冲的任意宽度，无需大量隔离电源，驱动电路体积很小，驱动电源功率极小。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种MOSFET电子开关驱动电路，包括：方波发生器、低电平边缘检测单元、高电平边缘检测单元、正脉冲电平转换单元、负脉冲电平转换单元、正脉冲驱动支路、负脉冲驱动支路；用于产生触发方波信号的方波发生器连接到低电平边缘检测单元和高电平边缘检测单元各自的输入端，所述低电平边缘检测单元与负脉冲电平转换单元和负脉冲驱动支路依次连接，所述高电平边缘检测单元与正脉冲电平转换单元和正脉冲驱动支路依次连接；所述高电平边缘检测单元进一步包括依次串联的第一与门、高电平微分模块、第一非门和第二非门，此第一与门的一个输入端与方波发生器连接，另一个输入端与接地之间设置有第一电容，所述第二非门与正脉冲电平转换单元连接；所述低电平边缘检测单元进一步包括依次串联的第二与门、低电平微分模块、第三非门和第四非门，此第二与门的一个输入端与方波发生器之间设置有第五非门，另一个输入端与接地之间设置有第二电容，所述第四非门与负脉冲电平转换单元连接；所述正脉冲驱动支路、负脉冲驱动支路均由依次串联的驱动小信号单元、功率管单元和主电路取能单元组成，所述耦合变压器初级侧和次级侧分别具有一个初级线圈和至少2个次级线圈，此至少2个次级线圈进一步分为至少1个VTp次级线圈和至少1个VTn次级线圈；所述加速网络单元与耦合变压器的初级线圈串连连接，耦合变压器的VTp次级线圈和VTn次级线圈均连接到对应驱动支路的驱动小信号单元上，所述加速网络单元由并联的Rv电阻和Cv电容并联组成；所述驱动小信号单元进一步包括滤波模块、MOS管和位于滤波模块、MOS管之间的第一二极管，此滤波模块与VTn次级线圈连接，此MOS管的栅极和源极分别与VTp次级线圈的高电位输出端和低电位输出端连接，一稳压二极管与串联的第一二极管、滤波模块并联；所述主电路取能单元进一步包括存储电容、第二二极管和2个串联的限流电阻，所述存储电容与驱动小信号单元的MOS管的漏极连接，所述第二二极管位于2个串联的限流电阻的接点与MOS管与存储电容的接点之间，驱动小信号单元的MOS管的源极连接到功率管单元中功率管的栅极，所述功率管单元的漏极和源极分别作为主电路的正极和负极。上述技术方案中进一步改进方案如下：1. 上述方案中，所述功率管单元中的功率管由第一功率MOS管和第二功率MOS管并联组成。2. 上述方案中，所述正脉冲电平转换单元、负脉冲电平转换单元均由推挽电路、高压MOS管、加速网络单元、耦合变压器组成。3. 上述方案中，所述推挽电路包括第一功率MOS管、第二功率MOS管和第三功率MOS管，第二功率MOS管与第三功率MOS管并联，第一功率MOS管与第二功率MOS管和第三功率MOS管串联。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术MOSFET电子开关驱动电路，其可实现驱动脉冲的任意宽度，无需大量隔离电源，驱动电路体积很小，驱动电源功率极小；供电电源大幅减小，而且电源功率很小，这种驱动电路设计的核心：首先，检测触发信号的前沿和后沿，为脉冲宽度控制提供依据；其次，利用主电路为驱动电路电容器储能，从而可以省去隔离电源；且采用来自耦合变压器和主电路取能单元前后双脉冲注入功率，无需额外供电电源，既大大减少了电子开关驱动电路体积，又加速了电子开关上升前沿，电子开关驱动电路所需功率大幅减小，尤其适合阵列MOSFET电子开关。附图说明附图1为本专利技术MOSFET电子开关驱动电路局部结构示意图；附图2为本专利技术各点电压波形图；附图3为本专利技术正脉冲电平转换电路结构示意图；附图4为本专利技术负脉冲电平转换电路结构示意图；附图5为本专利技术功率能量系统与功率器件结构示意图。以上附图中：1、方波发生器；2、低电平边缘检测单元；3、高电平边缘检测单元；4、正脉冲电平转换单元；5、负脉冲电平转换单元；6、正脉冲驱动支路；7、负脉冲驱动支路；81、第一与门；82、高电平微分模块；83、第一非门；84、第二非门；85、第一电容；91、第二与门；92、低电平微分模块；93、第三非门；94、第四非门；95、第五非门；96、第二电容；10、推挽电路；101、第一功率MOS管；102、推挽电路；103、推挽电路；11、高压MOS管；12、加速网络单元；13、耦合变压器；14、驱动小信号单元；141、滤波模块；142、MOS管；143、第一二极管；15、功率管单元；151、功率管；16、主电路取能单元；161、存储电容；162、第二二极管；163、限流电阻；17、稳压二极管。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：实施例1：一种MOSFET电子开关驱动电路，包括：方波发生器1、低电平边缘检测单元2、高电平边缘检测单元3、正脉冲电平转换单元4、负脉冲电平转换单元5、正脉冲驱动支路6、负脉冲驱动支路7；用于产生触发方波信号的方波发生器1连接到低电平边缘检测单元2和高电平边缘检测单元3各自的输入端，所述低电平边缘检测单元2与负脉冲电平转换单元5和负脉冲驱动支路7依次连接，所述高电平边缘检测单元3与正脉冲电平转换单元4和正脉冲驱动支路6依次连接；所述高电平边缘检测单元3进一步包括依次串联的第一与门81、高电平微分模块82、第一非门83和第二非门84，此第一与门81的一个输入端与方波发生器1连接，另一个输入端与接地之间设置有第一电容85，所述第二非门84与正脉冲电平转换单元4连接；所述低电平边缘检测单元2进一步包括依次串联的第二与门91、低电平微分模块92、第三非门93和第四非门94，此第二与门91的一个输入端与方波发生器1之间设置有第五非门95，另一个输入端与接地之间设置有第二电容96，所述第四非门94与负脉冲电平转换单元5连接；所述正脉冲驱动支路6、负脉冲驱动支路7均由依次串联的驱动小信号单元14、功率管单元15和主电路取能单元16组成，所述耦合变压器4初级侧和次级侧分别具有一个初级线圈和至少2个次级线圈，此至少2个次级线圈进一步分为至少1个VTp次级线圈和至少1个VTn次级线圈；所述加速网络单元12与耦合变压器13的初级线圈串连连接，耦合变压器13的VTp次级线圈和VTn次级线圈均连接到对应驱动支路的驱动小信号单元14上，所述加速网络单元由并联的Rv电阻和Cv电容并联组成；所述驱动小信号单元14进一步包括滤波模块141、MOS管142和位于滤波模块141、MOS管142之间的第一二极管143，此滤波模块141与VTn次级线圈连接，此MOS管142的栅极和源极分别与VTp次级线圈的高电位输出端和低电位输出端连接，一稳压二极管17与串联的第一二极管143、滤波模块141并联；所述主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MOSFET电子开关驱动电路，其特征在于：包括：方波发生器（1）、低电平边缘检测单元（2）、高电平边缘检测单元（3）、正脉冲电平转换单元（4）、负脉冲电平转换单元（5）、正脉冲驱动支路（6）、负脉冲驱动支路（7）；用于产生触发方波信号的方波发生器（1）连接到低电平边缘检测单元（2）和高电平边缘检测单元（3）各自的输入端，所述低电平边缘检测单元（2）与负脉冲电平转换单元（5）和负脉冲驱动支路（7）依次连接，所述高电平边缘检测单元（3）与正脉冲电平转换单元（4）和正脉冲驱动支路（6）依次连接；所述高电平边缘检测单元（3）进一步包括依次串联的第一与门（81）、高电平微分模块（82）、第一非门（83）和第二非门（84），此第一与门（81）的一个输入端与方波发生器（1）连接，另一个输入端与接地之间设置有第一电容（85），所述第二非门（84）与正脉冲电平转换单元（4）连接；所述低电平边缘检测单元（2）进一步包括依次串联的第二与门（91）、低电平微分模块（92）、第三非门（93）和第四非门（94），此第二与门（91）的一个输入端与方波发生器（1）之间设置有第五非门（95），另一个输入端与接地之间设置有第二电容（96），所述第四非门（94）与负脉冲电平转换单元（5）连接；所述正脉冲驱动支路（6）、负脉冲驱动支路（7）均由依次串联的驱动小信号单元（14）、功率管单元（15）和主电路取能单元（16）组成，所述耦合变压器（4）初级侧和次级侧分别具有一个初级线圈和至少2个次级线圈，此至少2个次级线圈进一步分为至少1个VTp次级线圈和至少1个VTn次级线圈；所述加速网络单元（12）与耦合变压器（13）的初级线圈串连连接，耦合变压器（13）的VTp次级线圈和VTn次级线圈均连接到对应驱动支路的驱动小信号单元（14）上，所述加速网络单元（12）由并联的Rv电阻和Cv电容并联组成；所述驱动小信号单元（14）进一步包括滤波模块（141）、MOS管（142）和位于滤波模块（141）、MOS管（142）之间的第一二极管（143），此滤波模块（141）与VTn次级线圈连接，此MOS管（142）的栅极和源极分别与VTp次级线圈的高电位输出端和低电位输出端连接，一稳压二极管（17）与串联的第一二极管（143）、滤波模块（141）并联；所述主电路取能单元（16）进一步包括存储电容（161）、第二二极管（162）和2个串联的限流电阻（163），所述存储电容（91）与驱动小信号单元（7）的MOS管（72）的漏极连接，所述第二二极管（92）位于2个串联的限流电阻（93）的接点与MOS管（72）与存储电容的接点之间，驱动小信号单元（5）的MOS管的源极连接到功率管单元（8）中功率管（81）的栅极，所述功率管单元（8）的漏极和源极分别作为主电路的正极和负极。...

【技术特征摘要】
1.一种MOSFET电子开关驱动电路，其特征在于：包括：方波发生器（1）、低电平边缘检测单元（2）、高电平边缘检测单元（3）、正脉冲电平转换单元（4）、负脉冲电平转换单元（5）、正脉冲驱动支路（6）、负脉冲驱动支路（7）；用于产生触发方波信号的方波发生器（1）连接到低电平边缘检测单元（2）和高电平边缘检测单元（3）各自的输入端，所述低电平边缘检测单元（2）与负脉冲电平转换单元（5）和负脉冲驱动支路（7）依次连接，所述高电平边缘检测单元（3）与正脉冲电平转换单元（4）和正脉冲驱动支路（6）依次连接；所述高电平边缘检测单元（3）进一步包括依次串联的第一与门（81）、高电平微分模块（82）、第一非门（83）和第二非门（84），此第一与门（81）的一个输入端与方波发生器（1）连接，另一个输入端与接地之间设置有第一电容（85），所述第二非门（84）与正脉冲电平转换单元（4）连接；所述低电平边缘检测单元（2）进一步包括依次串联的第二与门（91）、低电平微分模块（92）、第三非门（93）和第四非门（94），此第二与门（91）的一个输入端与方波发生器（1）之间设置有第五非门（95），另一个输入端与接地之间设置有第二电容（96），所述第四非门（94）与负脉冲电平转换单元（5）连接；所述正脉冲驱动支路（6）、负脉冲驱动支路（7）均由依次串联的驱动小信号单元（14）、功率管单元（15）和主电路取能单元（16）组成，所述耦合变压器（4）初级侧和次级侧分别具有一个初级线圈和至少2个次级线圈，此至少2个次级线圈进一步分为至少1个VTp次级线圈和至少1个VTn次级线圈；所述加速网络单元（12）与耦合变压器（13）的初级线圈串连连接，耦合变压器（13）的VTp次级线圈和VTn次级线圈均连接到对应驱动支路的驱动小信号单元（14...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈鹏，黄学军，于辉，
申请(专利权)人：苏州泰思特电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32