本发明专利技术公开了一种新型低端MOSFET/IGBT负压箝位驱动电路及其控制方法，属于电力电子驱动领域。它包括电路连接的负压箝位驱动单元与BOOST升压单元；控制方法的步骤为：（1）控制S1与S4处于导通状态，S2与S3处于关断状态；（2）控制S1、S2、S3和S4处于关断状态，Q栅源极上的电压始终维持在U3上不变；（3）控制S2与S3处于导通状态，S1与S4处于关断状态，Q上的栅源电压将会被箝位在电压U4上，Q瞬间被关断；（4）控制S1、S2、S3和S4都处于不导通状态，Q栅源极上的电压维持在U4上。其中S1、S2、S3、S4和Q均代表不同的MOSFET开关管。本发明专利技术提高了驱动电路的抗干扰能力，可有效防止开关器件的误导通。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电力电子驱动领域，更具体地说，涉及一种负压驱动开关管的驱动电路及其电路控制方法。
技术介绍
近几年，随着技术的发展，电压源驱动的开关频率已经逐渐超过了 1MHz，但是开关频率过高，会带来一系列的问题，其中阻碍电压源驱动开关频率提高的主要障碍就是开关器件开通和关断过程中的损耗、门极驱动的损耗和开关器件输出电容的损耗，而电流源驱动正好可以解决上述问题，它可以极大的提高开关管的开关频率，减小开关损耗，因此被广泛应用。电流源驱动通过一个恒定的电流信号对开关管进行充电和放电来达到减小开关损耗的作用，特别值得注意的是，电流源驱动最大的好处就是能够在开关管关断的过程中以小于零的负压关断开关管，相比于传统的驱动电路，电流源驱动电路能够在开关管关断过程中以更快的关断速度将其关断。但是，随着电路集成化程度的提高，作为电流源驱动电路中的重要元件电感，由于其体积大，难以集成化，所以电感成为了电流源驱动电路集成化的一个难点(Jizhen Fu. Topologies and modelings of novel bipolar gate drivertechniques for next-generation high frequency voltage regulators[D]. Queen，sUniversity Master’ s thesis, 2010 :73-76.)。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题 针对现有技术中由于开关频率的不断升高而导致开关损耗加大等问题而提出了一种新型低端M0SFET/IGBT负压箝位驱动电路及其控制方法，本专利技术的电路和方法加快了开关管的开关速度，提高了驱动电路的抗干扰能力，可有效防止开关器件的误导通。技术方案 本专利技术的技术法案是这样实现的 新型低端M0SFET/IGBT负压箝位驱动电路，它包括负压箝位驱动单元，所述的负压箝位驱动单元与BOOST升压单元电路连接。所述的负压箝位驱动单元由电源V。。、自举电容Cp自举电容C2、二极管D1、二极管D2、M0SFET开关管SpMOSFET开关管S2、M0SFET开关管S3和MOSFET开关管S4组成，所述的电源V。。的负极接地，电源V。。的正极与二极管D1的正极相连，二极管D1的负极与MOSFET开关管S1的漏极连接，所述的自举电容C1的一端接入二极管D1的负极与MOSFET开关管S1的漏极之间，自举电容C1的另一端与自举电容C2连接，自举电容C2的另一端与和二极管D2正极连接，二极管D2的负极接地，所述MOSFET开关管S4的漏极与电源V。。的正极相连，MOSFET开关管S3的漏极接在电容C1与C2之间，MOSFET开关管S3的源极与地连接，MOSFET开关管S4的源极接在MOSFET开关管S3的漏极上，MOSFET开关管S1的源极与BOOST升压单元中MOSFET开关管Q的栅极相连，MOSFET开关管S2的漏极与MOSFET开关管S1的源极连接，MOSFET开关管S2的源极接在电容C2和二极管D2之间。所述负压箝位单元是通过控制四个MOSFET开关管S1' S2, S3、S4的开通关断时序，构成不同的回路，对BOOST电路MOSFET Q进行充放电，以及自举电容C1, C2的箝位作用以此控制Q的导通关断，并将其箝位于电源电压或负压。更进一步地，所述的BOOST升压单元由输入电源Vin、输入电容Cin、电感Lmain、MOSFET开关管Q、二极管Ds、输出电容Cwt和负载电阻R组成，输入电源Vin与输入电容Cin并联，电感Lmain、二极管Ds和输出电容Ctjut依次串联后与输入电容Cin并联，电感Lmain的一端与输入电容的正极连接，电感Lmain的另一端与二极管Ds的正极连接、二极管Ds的负极与输出电容Ctjut的正极连接，输出电容Cwt的负极接地，MOSFET开关管Q的漏极接在电感Lmain与二极管Ds之间，MOSFET开关管Q的源极接地，所述负载电阻R并联在输出电容Cwt的两端。所述的BOOST升压单元由输入电源Vin供电，经过输入电容Cin稳压滤波后，通过控制MOSFET开关管Q通断来对主电路电感Lmain,输出电容Ctjut进行充放电，来达到升压的目的。新型低端M0SFET/IGBT负压箝位驱动电路的控制方法，其步骤为 主要是同时给负压箝位驱动单元中的MOSFET开关管Sp S2, S3、S4驱动信号，其中MOSFET开关管S1与S4的驱动信号相同，MOSFET开关管S2与S3的驱动信号相同，MOSFET开关管S1与S2的驱动信号相反，且两种信号之间留有一定的死区时间，具体包括以下步骤 (1)首先控制负压箝位驱动单元的MOSFET开关管S1与MOSFET开关管S4处于导通状态，MOSFET开关管S2与MOSFET开关管S3处于关断状态，此时电源V。。通过MOSFET开关管S4给自举电容C2充电，使自举电容C2上的电压值由零伏开始充电，最终达到U1，此电压值是忽略MOSFET开关管S4的导通压降后得到的，其中Ud2为二极管D2上的导通压降办的计算公式如下 U1=Vcc-Ud2(I) 电源V。。通过二极管D1和MOSFET开关管S1给BOOST升压单元中MOSFET开关管Q充电，使其导通，充电电压值开始为U2，此电压值是忽略MOSFET开关管S1的导通压降后得到的，其中Udi为二极管D1上的导通压降；U2的计算公式如下 U2= Vcc-Um(2) 输入电源Vin开始对电感Lmain充电，随着自举电容C2上的电压值的增加，MOSFET开关管Q上的充电电压也随之增长，最终达到U3，并稳定在此值上，该过程的等效电路图如图3和图4所示；U3的计算公式如下 U3=2VCC-UD1-UD2(3) (2)控制MOSFET开关管SpMOSFET开关管S2、M0SFET开关管S3和MOSFET开关管S4都处于关断状态，由于二极管D1的反向截止作用，MOSFET开关管Q栅源极上的电压始终维持在U3上不变，该过程的等效电路图如图5所示； (3)控制MOSFET开关管S2与S3处于导通状态，而MOSFET开关管S1与S4处于关断状态，自举电容C2上的电压极性与MOSFET开关管Q上的栅源电压极性正好相反，形成反向箝位，由于电容上的电压不能突变，故MOSFET开关管Q上的栅源电压将会被箝位在电压U4上，MOSFET开关管Q瞬间被关断，该过程的等效电路图如图6和图7所示，输入电源Vin和电感Lmain同时对输出电容Ctjut充电，完成升压功能；U4的计算公式如下 U4=- Vcc +Ud2(4) (4)控制MOSFET开关管SpMOSFET开关管S2、M0SFET开关管S3和MOSFET开关管S4处于不导通状态，MOSFET开关管Q栅源极上的电荷没有放电回路，故MOSFET开关管Q栅源极上的电压维持在U4上，该过程的等效电路图如图8所示。有益效果 相比于现有技术，本专利技术的优点在于 (1)本专利技术的电路通过对自举电容C2充电，利用自举电容上的电压不能突变原理将MOSFET开关管Q反向关断，相比于传统驱动电路，该电路在仅仅使用一个正电源条件下，即 可实现关断MOSFET的PWM信号为负电压，关断时间极短，防止了 MOSFE本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.新型低端MOSFET/IGBT负压箝位驱动电路，它包括负压箝位驱动单元(2)，所述的负压箝位驱动单元(2)与BOOST升压单元(I)电路连接，其特征在于 所述的负压箝位驱动单元(2)由电源V。。、自举电容仏、自举电容C2、二极管口工、二极管D2、M0SFET开关管SpMOSFET开关管S2、M0SFET开关管S3和MOSFET开关管S4组成，所述的电源V。。的负极接地，电源V。。的正极与二极管D1的正极相连，二极管D1的负极与MOSFET开关管S1的漏极连接，所述的自举电容C1的一端接入二极管D1的负极与MOSFET开关管S1的漏极之间，自举电容C1的另一端与自举电容C2连接，自举电容C2的另一端与和二极管D2正极连接，二极管D2的负极接地，所述MOSFET开关管S4的漏极与电源V。。的正极相连，MOSFET开关管S3的漏极接在电容C1与C2之间，MOSFET开关管S3的源极与地连接，MOSFET开关管S4的源极接在MOSFET开关管S3的漏极上，MOSFET开关管S1的源极与BOOST升压单元(I)中MOSFET开关管Q的栅极相连，MOSFET开关管S2的漏极与MOSFET开关管S1的源极连接，MOSFET开关管S2的源极接在电容C2和二极管D2之间。2.根据权利要求I所述的新型低端M0SFET/IGBT负压箝位驱动电路，其特征在于，所述的BOOST升压单元(I)由输入电源Vin、输入电容Cin、电感Lmain、M0SFET开关管Q、二极管Ds、输出电容Crat和负载电阻R组成，输入电源Vin与输入电容Cin并联，电感Lmain、二极管Ds和输出电容Ctjut依次串联后与输入电容Cin并联，电感Lmain的一端与输入电容Cin的正极连接，电感Lmain的另一端与二极管Ds的正极连接、二极管Ds的负极与输出电容Ctjut的正极连接，输出电容Ctjut的负极接地，MOSFET开关管Q的漏极接在电感Lmain与二极管Ds之间，MOSFET开关管Q的源极接地，所述负载电阻R并联在输出电容Cwt的两端。3.新型低端M0SFET/IGBT负压箝位驱动电路的控制方法，同时给所述负压箝位驱动单元(2)中的MOSFET开关管Sp MOSFET开关管S2、MOSFET开关管S3和MOS...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈宗祥，葛芦生，何胜方，宋斌，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：
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