一种场控型电力电子器件的高速驱动电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种场控型电力电子器件的高速驱动电路，涉及电力电子技术领域。该电路包括依次连接的信号隔离子电路、放大子电路和开关子电路；所述开关子电路包括连接于所述放大子电路的第一电容和第二电容，所述第一电容通过第一电阻连接于第一二极管和第二二极管，所述第一电容还连接有PMOS管，所述第二电容通过第二电阻连接于第三二极管和第四二极管，所述第二电容还连接有NMOS管，所述PMOS管和所述NMOS管分别通过第三电阻和第四电阻连接于电力电子器件；所述PMOS管连接于第一电源电压，所述NMOS管接地。本实用新型专利技术电路的驱动速度更快，能够适应更高频率的驱动需要。

A high speed driving circuit for field controlled power electronic devices

【技术实现步骤摘要】
一种场控型电力电子器件的高速驱动电路
本技术涉及电力电子
，特别是涉及一种电力电子器件的高速驱动电路。
技术介绍
图腾柱电路一般用于驱动电力MOS管(MetalOxideSemiconductor，金属氧化物半导体管)或IGBT管(InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)，为电力MOS管或IGBT管提供足够的灌电流和拉电流。在传统的图腾柱电路中，一般通过一个NMOS管连接一个PMOS管构成，NMOS管的源极与PMOS管的源极相连，NMOS管的漏极接电源电压，PMOS管的漏极接地或负电压。该电路的优点是可以使用一个控制信号同时施加在NMOS管和PMOS管的栅极，从而控制NMOS管和PMOS管的导通或关断。当控制信号为高电平的时候，NMOS管导通，PMOS管关断，电源通过NMOS管的导通电阻给电力电子器件IGBT的栅射极电容充电；当控制信号为低电平时，NMOS管关断，PMOS管导通，电源通过PMOS管的导通电阻使电力电子器件IGBT的栅射极电容放电。图腾柱电路的优点是电力电子器件IGBT的栅射极电容充放电的电阻都很小，但有以下三个缺点：一、控制信号的上升沿和下降沿不能同时做到很陡，如果上升沿做的很快，则下降沿就慢，相反，如果下降沿做的很快，则上升沿就很慢，无法保证两者都同时很快；二、控制信号在地电位附近或电源电压附近变化较慢，这会使得电路对电力电子器件IGBT的控制可能是开通很或关断较慢；三、NMOS管和PMOS管的源极电压跟随栅极电压动态变化，使NMOS管或PMOS管处于临界开通状态。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供一种场控型电力电子器件的高速驱动电路，旨在提高驱动电路的驱动速度和输出频率。为实现上述目的，本技术提供一种场控型电力电子器件的高速驱动电路，所述电路包括依次连接的信号隔离子电路、放大子电路和开关子电路；所述开关子电路包括连接于所述放大子电路的第一电容和第二电容，所述第一电容通过第一电阻连接于第一二极管和第二二极管，所述第一电容还连接有PMOS管，所述第二电容通过第二电阻连接于第三二极管和第四二极管，所述第二电容还连接有NMOS管，所述PMOS管和所述NMOS管分别通过第三电阻和第四电阻连接于电力电子器件；所述PMOS管连接于第一电源电压，所述NMOS管接地。优选地，所述第一电容的一端连接于所述放大子电路、另一端连接于所述PMOS管的栅极和第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接于所述第一二极管的阴极和所述第二二极管阳极，所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极连接于所述第一电源电压；所述PMOS管的源极连接于所述第一电源电压，所述PMOS管的漏极连接于所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接于所述电力电子器件的栅极；所述第二电容的一端连接于所述放大子电路、另一端连接于所述NMOS管的栅极和所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接于所述第三二极管的阴极和所述第四二极管的阳极，所述第三二极管的阳极和所述第四二极管的阴极接地；所述NMOS管的漏极连接于所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接于所述电力电子器件的栅极，所述NMOS管的源极接地。优选地，所述开关子电路还包括第三电容和第五二极管；所述第三电容的一端连接于第一电源电压和所述PMOS管的源极，另一端接地；所述第五二极管的阳极接地、阴极连接于所述电力电子器件的栅极、所述第三电阻的另一端和所述第四电阻的另一端。优选地，所述PMOS管和所述NMOS管为低阈值电压的场效应管。优选地，所述信号隔离子电路包括高速光耦器件。优选地，所述高速光耦器件为TLP117；所述TLP117的第一引脚为控制信号输入端用以连接控制信号；其第四引脚接地；其第五引脚连接于所述放大子电路，用以输出第一控制电压至所述放大子电路；其第六引脚连接于第二电源电压。优选地，所述放大子电路包括比较器、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第四电容；所述比较器的比较输出端通过第五电阻连接于所述开关子电路的所述第一电容和所述第二电容，所述比较器的同相输入端连接于所述TLP117的第五引脚，所述比较器的反相输入端连接于所述第六电阻的一端和第七电阻的一端，所述第六电阻的另一端连接于第二电源电压，所述第七电阻的另一端接地，所述比较器的电压端连接于所述第二电源电压，所述比较器的地端接地；所述第四电容的一端连接于所述第二电源电压，另一端接地。优选地，所述第一电源电压的值为9V～20V，所述第二电源电压的值为4V～9V。优选地，所述第一电源电压的值为15V，所述第二电源电压的值为5V。本技术技术方案的有益效果为：1、将PMOS管的源极接电源、NMOS管的源极接地或负电源，PMOS管和NMOS管的漏极通过第三电阻和第四电阻连接，驱动控制信号从第三电阻和第四电阻中间位置输出的，使得PMOS管或NMOS管在工作过程中处于全开或全关状态，可加快场控型电力电子器件的栅射极或栅源极间的电容充放电速度；2、PMOS管的栅极与放大子电路之间连接的第一电容，能够使用低位信号电压控制PMOS管的栅极的高位信号的变化，实现不同电压等级间的信号传递；3、NMOS管的栅极与放大子电路之间连接的第二电容，第二电容的好处是能够使NMOS管的栅极控制电压的门槛电压值在栅极控制信号的上电平和下电平的中间值，而中间值的变化速度最快，这样放大子电路输出的第二控制电压V2能够加速NMOS管的导通和关断；4、PMOS管的栅极连接于第一电源电压构成的充放电支路和NMOS管的栅极接地地或负电源构成的充放电支路，这种充放电支路能够使PMOS管的栅极和NMOS管的栅极保持合适的电压，使PMOS管和NMOS管栅极电压变化保持在一个合理的范围。附图说明图1为本技术场控型电力电子器件的高速驱动电路的电路原理示意图；图2为本技术场控型电力电子器件的的高速驱动电路的电路结构示意图。本技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。下面结合附图对本技术进一步说明。本技术主要用于为场控型电力电子器件提供高速驱动能力。如图1、图2所示，本技术实施例提供一种场控型电力电子器件的高速驱动电路，所述电路包括依次连接的信号隔离子电路101、放大子电路102和开关子电路103；如图2所示，开关子电路103包括连接于所述放大子电路102的第一电容C1和第二电容C2，所述第一电容C1通过第一电阻R1连接于第一二极管D1和第二二极管D2，所述第一电容C1还连接有PMOS管M1，所述第二电容C2通过第二电阻R2连接于第三二极管D3和第四二极管D4，所述第二电容C2还连接有NMOS管M2，所述PMOS管M1和所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种场控型电力电子器件的高速驱动电路，其特征在于，所述电路包括依次连接的信号隔离子电路、放大子电路和开关子电路；/n所述开关子电路包括连接于所述放大子电路的第一电容和第二电容，所述第一电容通过第一电阻连接于第一二极管和第二二极管，所述第一电容还连接有PMOS管，所述第二电容通过第二电阻连接于第三二极管和第四二极管，所述第二电容还连接有NMOS管，所述PMOS管和所述NMOS管分别通过第三电阻和第四电阻连接于电力电子器件；所述PMOS管连接于第一电源电压，所述NMOS管接地。/n

【技术特征摘要】
1.一种场控型电力电子器件的高速驱动电路，其特征在于，所述电路包括依次连接的信号隔离子电路、放大子电路和开关子电路；
所述开关子电路包括连接于所述放大子电路的第一电容和第二电容，所述第一电容通过第一电阻连接于第一二极管和第二二极管，所述第一电容还连接有PMOS管，所述第二电容通过第二电阻连接于第三二极管和第四二极管，所述第二电容还连接有NMOS管，所述PMOS管和所述NMOS管分别通过第三电阻和第四电阻连接于电力电子器件；所述PMOS管连接于第一电源电压，所述NMOS管接地。


2.根据权利要求1所述的场控型电力电子器件的高速驱动电路，其特征在于，所述第一电容的一端连接于所述放大子电路、另一端连接于所述PMOS管的栅极和第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接于所述第一二极管的阴极和所述第二二极管阳极，所述第一二极管的阳极和所述第二二极管的阴极连接于所述第一电源电压；
所述PMOS管的源极连接于所述第一电源电压，所述PMOS管的漏极连接于所述第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端连接于所述电力电子器件的栅极；
所述第二电容的一端连接于所述放大子电路、另一端连接于所述NMOS管的栅极和所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接于所述第三二极管的阴极和所述第四二极管的阳极，所述第三二极管的阳极和所述第四二极管的阴极接地；
所述NMOS管的漏极连接于所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接于所述电力电子器件的栅极，所述NMOS管的源极接地。


3.根据权利要求2所述的场控型电力电子器件的高速驱动电路，其特征在于，所述开关子电路还包括第三电容和第五二极管；所述第三电容的一端连接于第一电源电压和所述PMOS管的源极，另一端接地；
所述第五二极管的阳极接地、...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪原，张绍全，唐琦林，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：新型
国别省市：四川;51