功率场效应管激励电路制造技术

本发明专利技术涉及一种用于开关电源电路中的功率场效应管激励电路，特别是在自激式开关电源电路中的大功率场效应管激励电路。由激励线圈Ｌ、电阻Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、二极管Ｄ、ＰＮＰ三极管Ｔ和功率场效应管Ｑ组成。该激励电路克服了由于功率场效应管栅源极间电容的影响带来的激励困难，能够成功应用于自激式场效应管开关电源电路的激励电路，使自激式场效应管开关电源电路运行稳定可靠，与传统的大功率三极管电路和他激式场效应管开关电源电路相比，具有电路简单，效率更高且温升低，同时还大幅度降低了对激励源的功率要求，很小的激励变压器即可满足电路要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于开关电源电路中的功率场效应管激励电路，特别是在自激式开关电源电路中的大功率场效应管激励电路。
技术介绍
场效应管是场效应晶体管的简称(英文Field Effect Transistor缩写为FET)，属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高(100～1000MΩ)、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，已被广泛应用于各种电子电路和集成电路中。场效应管分为结型场效应晶体管(JFET)和绝缘栅型场效应晶体管(JGFET)两大类。目前在绝缘栅型场效应晶体管中，应用最为广泛的是金属-氧化物-半导体场效应管(MOSFET)，简称MOS管。场效应管与双极型晶体管(三极管)相比，有一个特别的优点——就是偏置电路(或激励电路)简单，自出现以来便得到了设计人员的青睐，特别是将MOS管应用于电源电路中。目前的场效应管开关电源电路都是属于他激式电路，至今还没有出现过自激式场效应管开关电源电路得以成功应用的报道，这是因为在开关电源电路中，由于有电源电压波动及负载的变化，以及MOS管栅源极间寄生电容的影响和器件参数的离散性，用MOS管的自激式开关电源电路的开关频率变动很大，使电路变得很不稳定，适应负载的能力差，MOS管发热严重，器件易损坏，所以一直以来，场效应管开关电源电路均采用他激方式。目前采用的他激式场效应管开关电源电路，就是为了适应电源电压和负载的变化而采用了振荡电路和驱动电路，但是，正因为采用了振荡电路和驱动电路，使得他激式场效应管开关电源电路变得相对复杂，所用器件多，对器件参数的一致性要求高，因而成本高。故至目前为止，采用场效应管的自激式电源电路因为没有一种有效的激励电路而运行不稳定，甚至因为功率场效应管发热严重而无法连续运行。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种适合自激式场效应管开关电源电路的功率场效应管激励电路，使自激式场效应管开关电源电路的运行稳定可靠。本专利技术所述的功率场效应管激励电路由激励线圈L、电阻R1、R2、R3、二极管D、PNP三极管T和功率场效应管Q组成，其中激励线圈L的一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端及二极管D的正极连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端及三极管T的基极连接，二极管D的负极与三极管T的发射极以及功率场效应管Q的栅极连接，激励线圈L的另一端与电阻R3的另一端、三极管T的集电极、功率场效应管Q的源极连接，功率场效应管Q的漏极接正电源。在功率场效应管Q的栅极与源极之间，接入吸收因栅源极间电容造成的存储电荷而设置的PNP三极管T，其基极接入上下偏置电阻R2、R3，调整上下偏置电阻R2、R3使功率场效应管Q在导通初始期间，激励电压完全无损地加在栅极上，栅极与源极之间的电压迅速升高到功率场效应管Q导通，之后，随栅极与源极之间的电压升高，功率场效应管Q达到饱和，三极管T由截止转变为放大状态，限制栅极与源极之间的电压不再过度升高，功率场效应管Q不会过激励(不过激励的程度决定于上下偏置电阻R2、R3的取值)，这样，在保持功率场效应管Q导通损耗小的同时又因为不过激励而使功率场效应管Q截止容易。当输入激励源电压极性倒转，功率场效应管Q进入截止期间，二极管D转为反偏，用于吸收存储电荷的三极管T导通，使栅极与源极之间的电压很快下降到功率场效应管Q截止，当存储电荷进一步泄放，即栅极与源极之间的电压进一步下降，三极管T将由导通转入截止，使栅极与源极之间的电压在功率场效应管Q截止期间不会过度降低(同样决定于上下偏置电阻R2、R3的取值)，这样，在保持功率场效应管Q关断损耗小的同时又有利于下个开关周期中功率场效应管Q的导通。利用本专利技术所述功率场效应管激励电路组成的自激式场效应管开关电源电路，从数十瓦到数百瓦都能稳定可靠运行。功率场效应管因为本专利技术的激励电路而在自激式电源电路中获得成功运用，保持了自激式电源电路简单，成本低廉等优点且效率更高，温升低，运行可靠。特别是在数十至数百瓦的自激式电源电路中，传统大功率三极管电路是不能相比的。本专利技术功率场效应管激励电路有效地解决了功率场效应管的激励问题，同时也是很重要的，还大大减小了功率场效应管对激励源的功率要求。附图说明现结合附图对本专利技术作进一步详细说明。图1为本专利技术所述功率场效应管激励电路结构图；图2为根据本专利技术所述功率场效应管激励电路而组成的功率场效应管开关电路结构图；图3为采用功率场效应管的自激式霓虹灯开关电源电路结构图。具体实施例方式如图1所示，该功率场效应管激励电路由激励线圈L、电阻R1、R2、R3、二极管D、PNP三极管T和功率场效应管Q组成，其中激励线圈L的一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端及二极管D的正极连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端及三极管T的基极连接，二极管D的负极与三极管T的发射极以及功率场效应管Q的栅极连接，激励线圈L的另一端与电阻R3的另一端、三极管T的集电极、功率场效应管Q的源极连接，功率场效应管Q的漏极接正电源。如图2所示，由两个功率场效应管激励电路连接组成功率场效应管开关电路。以电路的上半部分即由L1、R1、R2、R3、D1、T1、Q1组成的电路为例，当激励电压V1为上正下负时，激励电流经R1、D1对功率场效应管Q1栅源极间电容充电，栅极电压开始上升，此时三极管T1(用于吸收存储电荷的PNP三极管)处于截止态，由于R2、R3值为数千欧姆，即对于激励源而言呈现高阻抗，激励电压几乎全部加在Q1上，所以栅极与源极之间的电压Vgs很快升至功率场效应管Q1的导通门限，功率场效应管Q1导通。随着栅极与源极之间的电压Vgs进一步上升，即三极管T1发射极电位进一步抬高，三极管T1将由截止状态进入放大状态(转变时间取决于R2、R3的大小)，栅极与源极之间的电压Vgs不再随激励电压V1的升高而过度升高，功率场效应管Q1不会过激励，以利于截止。当激励电压V1变为下正上负时，三极管T1迅速导通，泄放掉功率场效应管Q1栅源极寄生电容上的存储电荷，栅极与源极之间的电压Vgs很快下降至功率场效应管Q1的截止门限，功率场效应管Q1截止。当栅极与源极之间的电压Vgs进一步下降，三极管T1会退出导通状态(同样取决于R2、R3的值)，使截止后的Q1栅极与源极之间的电压Vgs不致下降过多，即在功率场效应管Q1截止期间，栅极与源极之间的电压Vgs还在Q1截止门限之下保持一定电压，这有利于功率场效应管Q1在下一个周期的导通。图3所示电路是一个采用功率场效应管的自激式霓虹灯开关电源电路，其反映了功率场效应管激励电路在自激式霓虹灯开关电源电路中的应用，仅需根据输出功率的规格，变更功率场效应管Q1、Q2和高频高压变压器TA即可。调整电路参数时，适当微调一下三极管T1、T2的上下偏置电阻R2、R3、R5、R6，使功率场效应管Q1刚导通(Q2进入截止)，三极管T1就从截止进入放大状态(T2从导通转入截止)，因而Q1在导通(Q2截止)期间，栅极与源极之间的电压Vgs不随输入激励电压的上升而过高。而在功率场效应管Q1截止(Q2导通)期间，栅极与源极之间的电压Vgs仅在功率场效应管Q1截止门限之下(Q2导通门限之上)，又不会过低(过高)。该自激式霓虹灯开关电源电路，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率场效应管激励电路，其特征在于：由激励线圈Ｌ、电阻Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、二极管Ｄ、ＰＮＰ三极管Ｔ和功率场效应管Ｑ组成，其中激励线圈Ｌ的一端与电阻Ｒ１的一端连接，电阻Ｒ１的另一端与电阻Ｒ２的一端及二极管Ｄ的正极连接，电阻Ｒ２的另一端与电阻Ｒ３的一端及三极管Ｔ的基极连接，二极管Ｄ的负极与三极管Ｔ的发射极以及功率场效应管Ｑ的栅极连接，激励线圈Ｌ的另一端与电阻Ｒ３的另一端、三极管Ｔ的集电极、功率场效应管Ｑ的源极连接，功率场效应管Ｑ的漏极接正电源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭松，陈玉明，
申请(专利权)人：陈玉明，谭松，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]