超快速MOSFET电子开关驱动电路的制作方法

本实用新型属于电力电子器件应用技术领域，尤其涉及一种超快速MOSFET电子开关驱动电路。

背景技术：

驱动电路是功率器件与数字控制系统之间的接口电路，其性能对主电路参数有重要影响。例如，驱动电路对MOSFET功率器件的上升沿有重要影响。现有的电子开关驱动电路上升前沿相对较慢，而且需额外大功率开关电源。如何克服上述技术问题成为本领域技术人员努力的方向。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种超快速MOSFET电子开关驱动电路，该超快速MOSFET电子开关驱动电路无需额外供电电源，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。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种超快速MOSFET电子开关驱动电路，包括：方波发生器、推挽电路、高压MOS管、加速网络单元、耦合变压器和至少2个驱动支路，此驱动支路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；

所述方波发生器与推挽电路的输入端连接，所述高压MOS管的栅极连接到推挽电路的输出端，所述高压MOS管的源极和漏极位于接地和加速网络单元之间，所述加速网络单元与耦合变压器的初级线圈连接，所述加速网络单元由并联的R_v电阻和C_v电容并联组成；

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4个次级线圈，此至少4个次级线圈进一步分为至少2个V_Tp次级线圈和至少2个V_Tn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V_Tp次级线圈和V_Tn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，

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。

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。

3. 上述方案中，所述驱动支路数目为四个，此四个驱动支路并联连接。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型超快速MOSFET电子开关驱动电路，其MOSFET电子开关上升前沿可加速至3ns，扩宽了应用范围，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为本实用新型MOSFET电子开关驱动电路的逻辑转换电路结构示意图；

附图2为本实用新型电子开关驱动电路中二次加速与功率电路结构示意图。

以上附图中：1、方波发生器；2、推挽电路；3、高压MOS管；4、加速网络单元；5、耦合变压器；6、驱动支路；7、驱动小信号单元；71、滤波模块；72、MOS管；73、第一二极管；8、功率管单元；81、功率管；9、主电路取能单元；91、存储电容；92、第二二极管；93、限流电阻。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例1：一种超快速MOSFET电子开关驱动电路，包括：方波发生器1、推挽电路2、高压MOS管3、加速网络单元4、耦合变压器5和至少2个驱动支路6，此驱动支路6由依次串联的驱动小信号单元7、功率管单元8和主电路取能单元9组成；

所述方波发生器1与推挽电路2的输入端连接，所述高压MOS管3的栅极连接到推挽电路2的输出端，所述高压MOS管3的源极和漏极位于接地和加速网络单元4之间，所述加速网络单元4与耦合变压器5的初级线圈连接，所述加速网络单元4由并联的R_v电阻和C_v电容并联组成；

所述耦合变压器5初级侧和次级侧分别具有一个初级线圈和至少4个次级线圈，此至少4个次级线圈进一步分为至少2个V_Tp次级线圈和至少2个V_Tn次级线圈，所述加速网络单元4与耦合变压器5的初级线圈串连连接，耦合变压器5的V_Tp次级线圈和V_Tn次级线圈均连接到对应驱动支路6的驱动小信号单元7上；

所述驱动小信号单元7进一步包括滤波模块71、MOS管72和位于滤波模块71、MOS管72之间的第一二极管73，此滤波模块71与VTn次级线圈连接，此MOS管72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，

所述主电路取能单元9进一步包括存储电容91、第二二极管92和2个串联的限流电阻93，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7的MOS管的源极连接到功率管单元8中功率管81的栅极。

上述功率管单元8中的功率管81由第一功率MOS管和第二功率MOS管并联组成。

逻辑转换电路如图1所示。其中，R_v和C_v用于脉冲前沿加速，二次加速电路与阵列开关功率器件如图2所示。其中，Q₁₁、Q₁₂、Q₂₁和Q₂₂为功率管，C_k1和C_k2分别为驱动电路储能电容器，D_z1和D_z2分别栅极保护稳压二极管。利用快速电容器C_k为驱动电路提供驱动功率。这种电路不仅可以减小电子开关驱动电路的功率需求，而且还可以加快栅极驱动信号的上升前沿。

首先，利用主回路电压对放电电容C_k1和C_k2充电；然后，同时触发S₁、Q₁₁和Q₁₂将电容器储存电压直接施加在栅源两端，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。

实施例2：一种超快速MOSFET电子开关驱动电路，包括：方波发生器1、推挽电路2、高压MOS管3、加速网络单元4、耦合变压器5和至少2个驱动支路6，此驱动支路6由依次串联的驱动小信号单元7、功率管单元8和主电路取能单元9组成；

所述方波发生器1与推挽电路2的输入端连接，所述高压MOS管3的栅极连接到推挽电路2的输出端，所述高压MOS管3的源极和漏极位于接地和加速网络单元4之间，所述加速网络单元4与耦合变压器5的初级线圈连接，所述加速网络单元4由并联的R_v电阻和C_v电容并联组成；

所述耦合变压器5初级侧和次级侧分别具有一个初级线圈和至少4个次级线圈，此至少4个次级线圈进一步分为至少2个V_Tp次级线圈和至少2个V_Tn次级线圈，所述加速网络单元4与耦合变压器5的初级线圈串连连接，耦合变压器5的V_Tp次级线圈和V_Tn次级线圈均连接到对应驱动支路6的驱动小信号单元7上；

所述驱动小信号单元7进一步包括滤波模块71、MOS管72和位于滤波模块71、MOS管72之间的第一二极管73，此滤波模块71与VTn次级线圈连接，此MOS管72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，

所述主电路取能单元9进一步包括存储电容91、第二二极管92和2个串联的限流电阻93，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7的MOS管的源极连接到功率管单元8中功率管81的栅极。

上述推挽电路2包括第一功率MOS管21、第二功率MOS管22和第三功率MOS管23，第二功率MOS管22与第三功率MOS管23并联，第一功率MOS管21与第二功率MOS管22和第三功率MOS管23串联。

上述驱动支路6数目为四个，此四个驱动支路6并联连接。

采用上述超快速MOSFET电子开关驱动电路时，其MOSFET电子开关上升前沿可加速至3ns，扩宽了应用范围；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。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。