专利名称：开关管并联电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种开关管并联电路。
背景技术：
在电子电路设计中，通常将多个场效应管或绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor,简称IGBT)并联使用，以提高电流驱动能力。现有技术中常见的场效应管并联电路，是将多个场效应管的同名的端子并联。如图I所示，是三个场效应管的并联电路，场效应管Tl的栅极、场效应管T2栅极和场效应管T3的栅极并联，场效应管Tl的漏极、场效应管T2的漏极和场效应管T3的漏极并联，场效应管Tl的源极、场效应管T2的源极和场效应管T3的源极并联。或者，各端子串联一电阻后 再并联。如图2所示，是单个场效应管从截止到导通的控制过程的示意图，其中，Vds是漏极电压，Vgs是栅极电压。驱动电压通过栅极电阻加在场效应管的栅极上，当驱动电压从零变为高电平时，栅极电压从零(a点)逐步升高到栅极阀电压(b点)时，场效应管的漏极导通，漏极电压(从e点)开始下降，此下降沿(图2中的斜线e_f)被管子的“反向传输电容”反馈到栅极，该负反馈阻滞了栅极的电压变化，栅极会被维持一段恒压时期，直到斜率为零(f点，即管子的最低电压状态)时，反馈才将消失，栅极电压再逐步上升到最大值，此后管子达稳定状态。然而，现有技术的场效应管并联电路，在开关速度较高的情况下，在开/关时刻，场效应管并联电路容易发生振荡，从而导致场效应管的损坏。原因如下
为方便描述，下面以现有的场效应管并联电路中的两个场效应管(以下称为甲管、乙管)为例，两个管子参数存在差异。在阀电压附近，两管是导通的，但是导通程度不一样。一个在栅极阀电压附近的特定控制电压，引起的斜率将不一样，甲管的漏极斜率(通过反向传输电容)负反馈回到甲管栅极，在单个管子时不会出现问题，因为负反馈总是稳定的，而且会趋于平衡，但是由于甲管和乙管的漏极是并接的，因此该漏极斜率也同样反馈到乙管的栅极。而两个管子的参数是有差异的，所以对甲管合适的反馈量，意味着对乙管就是必然的不合适，总存在反馈量过大或者过小的问题。该斜率变化又必然会引起乙管漏极的斜率变化，而乙管的漏极也就是甲管的漏极，所以该斜率变化势必同理地影响甲管的栅极，反馈的传递步骤为甲管栅极一 > 共同漏极一 > 乙管栅极一 > 共同漏极一 > 甲管栅极。当上述的反馈传递步骤的级数多，过程长，多次反射并相互交织时，负反馈就很可能在某一时刻变成正反馈，而只要任一时刻变成正反馈，就会发生振荡，而振荡的后果往往会造成场效应管的损坏。同理，场效应管从导通到截止也会产生振荡。
发明内容
本发明实施例提出一种开关管并联电路，能够避免电路发生振荡，保护开关管不受损坏。
本发明实施例提供一种开关管并联电路，包括第一开关管和第二开关管；所述第一开关管的漏极和所述第二开关管的漏极并联，所述第一开关管的源极和所述第二开关管的源极并联；
所述第一开关管的栅极输入第一驱动源；所述第一驱动源包括用于控制所述第一开关管导通的第一开启信号，及用于控制所述第一开关管截止的第一关闭信号；
所述第二开关管的栅极输入第二驱动源；所述第二驱动源包括用于控制所述第二开关管导通的第二开启信号，及用于控制所述第二开关管截止的第二关闭信号；
所述第一开启信号的输入时刻与所述第二开启信号的输入时刻的时间间隔大于开关管的导通响应时间；所述第一关闭信号的输入时刻与所述第二关闭信号的输入时刻的时间间隔大于开关管的截止响应时间。其中，所述第一开关管和所述第二开关管均为场效应管；或者所述第一开关管和所述第二开关管均为绝缘栅双极型晶体管。
本发明实施例提供的开关管并联电路，开关管的驱动源采用时差驱动方式，保证并联的两个开关管的状态改变期间没有时间上的重叠，从而避免电路发生振荡，保护开关管不受损坏。
图I是现有技术的场效应管并联电路的结构不意 图2是单个场效应管从截止到导通的控制过程的示意 图3是本发明提供的开关管并联电路的第一实施例的结构示意 图4是本发明提供的开关管并联电路的时序波形 图5是本发明提供的开关管并联电路的第二实施例的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例提供的开关管并联电路，由多个开关管并联组成。所述开关管为场效应管或绝缘栅双极型晶体管。具体的，本发明实施例提供的开关管并联电路包括第一开关管和第二开关管；所述第一开关管的漏极和所述第二开关管的漏极并联，所述第一开关管的源极和所述第二开关管的源极并联。所述第一开关管的栅极输入第一驱动源；所述第一驱动源包括用于控制所述第一开关管导通的第一开启信号，及用于控制所述第一开关管截止的第一关闭信号。所述第二开关管的栅极输入第二驱动源；所述第二驱动源包括用于控制所述第二开关管导通的第二开启信号，及用于控制所述第二开关管截止的第二关闭信号。所述第一开启信号的输入时刻与所述第二开启信号的输入时刻的时间间隔大于开关管的导通响应时间；所述第一关闭信号的输入时刻与所述第二关闭信号的输入时刻的时间间隔大于开关管的截止响应时间。在一个可选的实施例中，所述第一开关管和所述第二开关管均为场效应管。在另一个可选的实施例中，所述第一开关管和所述第二开关管均为绝缘栅双极型晶体管。下面结合图3 图5，仅以多个场效应管并联组成的电路为例，对本发明提供的开关管并联电路的结构及工作原理进行详细说明。参见图3，是本发明提供的开关管并联电路的第一实施例的结构示意图。本实施例提供的开关管并联电路包括第一场效应管Tl和第二场效应管T2。其中，第一场效应管Tl的漏极和第二场效应管T2的漏极并联，第一场效应管Tl的源极和第二场效应管T2的源极并联。 第一场效应管Tl的栅极输入第一驱动源Vdrl ;第一驱动源Vdrl包括第一开启信号和第一关闭信号。在本实施例中，第一开启信号是第一驱动源Vdrl中的高电平信号，用于控制第一场效应管Tl导通；第一关闭信号是第一驱动源Vdrl中的低电平信号，用于控制第一场效应管Tl截止。第二场效应管T2的栅极输入第二驱动源Vdr2 ;第二驱动源Vdr2包括第二开启信号和第二关闭信号。在本实施例中，第二开启信号是第二驱动源Vdr2中的高电平信号，用于控制第二场效应管T2导通；第二关闭信号是第二驱动源Vdr2中的低电平信号，用于控制第二场效应管T2截止。具体实施时，第一开启信号的输入时刻与第二开启信号的输入时刻的时间间隔Δ Tl大于场效应管的导通响应时间；第一关闭信号的输入时刻与第二关闭信号的输入时刻的时间间隔Λ Τ2大于场效应管的截止响应时间。在本实施例中，第一驱动源Vdrl和第二驱动源Vdr2采用时差驱动，保证并联的两个场效应管的状态改变期间没有时间上的重叠。具体的，在控制场效应管导通的过程中，使并联的第一场效应管Tl和第二场效应管T2逐个导通，即先控制其中一个场效应管导通，然后再控制另一个场效应管导通。在控制场效应管截止的过程中，使并联的第一场效应管Tl和第二场效应管T2逐个截止，即先控制其中一个场效应管截止，然后再控制另一个场效应管截止。本发明实施例提供的开关管并联电路，驱动源采用时差驱动，保证两个并联的开关管的状态改变期间没有时间上的重叠，从而避免电路发生振荡，保护开关管不受损坏。下面结合图4对电路能够避免振荡的原理进行说明
参见图4，是本发明提供的开关管并联电路的时序波形图。其中，Vdrl是第一场效应管Tl的驱动电压的时序波形图，Vgsl是第一场效应管Tl的栅极电压的时序波形图，Idsl是第一场效应管Tl的漏极源极电流的时序波形图；Vdr2是第二场效应管T2的驱动电压的时序波形图，Vgs2是第二场效应管T2的栅极电压的时序波形图，Ids2是第二场效应管T2的漏极源极电流的时序波形图；Vds是第一场效应管Tl和第二场效应管T2共同的漏极电压的时序波形图。在场效应管从截止到导通的控制过程中，第一场效应管Tl先行导通，漏极的下降沿信号被传输到第二场效应管T2的栅极，但是第二场效应管T2的栅极此时是零伏，离阀电压较远，而且第二场效应管T2也未在导通(或半导通)状态，所以栅极的变动不会导致第二场效应管T2漏极的电流变化，而是维持之前的零电流状态，也就不会对漏极电流电压施加影响，因此就不会对第一场效应管Tl的栅极施加影响，对第一场效应管Tl栅极有影响的就只有第一场效应管Tl本身，所以电路可以视同只有第一场效应管Tl存在，而单管电路不会振荡，这是公知常识。第一场效应管Tl导通后，漏极被锁定在接近零伏的低电压。之后第二场效应管T2栅极被施加驱动电压，直至完全导通，第二场效应管T2接手原有第一场效应管Tl所承担的部分电流，在此期间，两个场效应管的漏极只有电流的分配变动，而几乎没有电压变动，可以说不存在下降沿，也就没有反向电压传输，因此不会发生振荡。
在控制场效应管从导通到截止的控制过程中，比如第二场效应管T2先行截止，漏极(也就是第一场效应管Tl和第二场效应管T2共同的漏极)的上升沿信号被传输到第一场效应管Tl的栅极，但是第一场效应管Tl的栅极此时已经是高电平，此反馈只会令其电压更高，而第一场效应管Tl漏极本已处于饱和导通状态，栅极电压升高只会令其“更饱和一些”而已，仍是饱和导通。当然严格地说，第二场效应管T2趋向截止，原电路的电流将被转移到第一场效应管Tl上去，由第一场效应管Tl承担第二场效应管T2的原本那部分的电流，令第一场效应管Tl的漏极压降会有所提升，但是此提升将是微不足道的，这是因为饱和压降本来就接近于零伏，就算提升几倍后还是在零伏附近，因此漏极几乎没有上升沿，第二场效应管T2会很快地截止，之后第二场效应管T2栅极电压到达零伏静态，然后，第一场效应管Tl启动截止控制，在此截止过程中，漏极上升沿会传输到第二场效应管T2栅极上，反馈电压会令第二场效应管T2栅极电压有所提升，但此时第二场效应管T2栅极是处于零伏静态，距离阀电压较远，栅极电压的提升，不至于到达阀电压，也就不会对漏极发生影响，产生影响和接受影响的只有第一场效应管Tl本身，因此此时可以将电路视为只有第一场效应管Tl的单管电路，而单管电路不会产生振荡。进一步的，在上述实施例的开关管并联电路的基础上，还可以并联一个或多个开关管。如下
所述第一开关管上还并联有至少一个第三开关管；所述第三开关管的栅极和所述第一开关管的栅极并联，所述第三开关管的漏极和所述第一开关管的漏极并联，所述第三开关管的源极和所述第一开关管的源极并联。所述第二开关管上还并联有至少一个第四开关管；所述第四开关管的栅极和所述第二开关管的栅极并联，所述第四开关管的漏极和所述第二开关管的漏极并联，所述第三开关管的源极和所述第二开关管的源极并联。参见图5，是本发明提供的开关管并联电路的第二实施例的结构示意图。与上述第一实施例相比，第二实施例的不同点在于在第二场效应管T2上并联有第五场效应管T21和第六场效应管T22。其中，第二场效应管T2的漏极、第五场效应管T21的漏极和第六场效应管T22的漏极并联，第二场效应管T2的源极、第五场效应管T21的源极和第六场效应管T22的源极并联，第二场效应管T2的栅极、第五场效应管T21的栅极和第六场效应管T22的栅极并联。在第二实施例中，虽然第二场效应管T2、第五场效应管T21和第六场效应管T22米用传统的并联方式，但是整个开关管并联电路仍然是安全的，因为第二场效应管T2、第五场效应管T21和第六场效应管T22的电流切换都发生在第一场效应管Tl的饱和导通之时，所以其漏极电流的改变不会引起漏极电压的改变，没有电压反馈也就没有振荡。而第一场效应管Tl的切换发生在第二场效应管T2、第五场效应管T21和第六场效应管T22的栅极电压是远离阀电压之时，所以反馈量不足以使其提高到阀电压上，所以对漏极的影响为零，因此第二场效应管Τ2、第五场效应管Τ21和第六场效应管Τ22可被视为不存在，也就等同电路只有第一场效应管Tl，而单管电路不会发生振荡。在具体实施当中，第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管的栅极上还可以分别串联有电阻。例如，如图5所示，第一场效应管Tl的栅极上串联有电阻Rl ;第二场效应管Τ2的栅极上串联有电阻R2 ;第五场效应管Τ21的栅极上串联有电阻R3 ;第六场效应管Τ22的栅极上串联有电阻R4。需要说明的是，本发明实施例仅以开关管并联电路由场效应管并联组成为例进行描述，当本发明提供的开关管并联电路由绝缘栅双极型晶体管并联组成时，其工作原理与上述的场效应管并联电路相同，在此不予赘述。本发明实施例提供的开关管并联电路，开关管的驱动源采用时差驱动方式，保证 并联的两个开关管的状态改变期间没有时间上的重叠，从而避免电路发生振荡，保护开关管不受损坏。以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种开关管并联电路，其特征在于，包括第一开关管和第二开关管；所述第一开关管的漏极和所述第二开关管的漏极并联，所述第一开关管的源极和所述第二开关管的源极并联； 所述第一开关管的栅极输入第一驱动源；所述第一驱动源包括用于控制所述第一开关管导通的第一开启信号，及用于控制所述第一开关管截止的第一关闭信号； 所述第二开关管的栅极输入第二驱动源；所述第二驱动源包括用于控制所述第二开关管导通的第二开启信号，及用于控制所述第二开关管截止的第二关闭信号； 所述第一开启信号的输入时刻与所述第二开启信号的输入时刻的时间间隔大于开关管的导通响应时间；所述第一关闭信号的输入时刻与所述第二关闭信号的输入时刻的时间间隔大于开关管的截止响应时间。
2.如权利要求I所述的开关管并联电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管均为场效应管。
3.如权利要求I所述的开关管并联电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管均为绝缘栅双极型晶体管。
4.如权利要求f3任一项所述的开关管并联电路，其特征在于，所述第一开关管上还并联有至少一个第三开关管； 所述第三开关管的栅极和所述第一开关管的栅极并联，所述第三开关管的漏极和所述第一开关管的漏极并联，所述第三开关管的源极和所述第一开关管的源极并联。
5.如权利要求4所述的开关管并联电路，其特征在于，所述第二开关管上还并联有至少一个第四开关管； 所述第四开关管的栅极和所述第二开关管的栅极并联，所述第四开关管的漏极和所述第二开关管的漏极并联，所述第三开关管的源极和所述第二开关管的源极并联。
6.如权利要求5所述的开关管并联电路，其特征在于，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管和所述第四开关管的栅极上分别串联有电阻。
全文摘要
本发明公开了一种开关管并联电路，该方法包括第一开关管和第二开关管；所述第一开关管的漏极和所述第二开关管的漏极并联，所述第一开关管的源极和所述第二开关管的源极并联；所述第一开关管的栅极输入第一驱动源；所述第二开关管的栅极输入第二驱动源；两个驱动源采用时差驱动，保证两个并联的开关管的状态改变期间没有时间上的重叠。本发明实施例能够避免电路发生振荡，保护开关管不受损坏。
文档编号H03K17/567GK102904557SQ201210371089
公开日2013年1月30日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者陆东海 申请人:陆东海