一种具有关断负压的MOS管驱动电路

摘要

本发明公开了一种具有关断负压的MOS管驱动电路，包括第一变压器和第二变压器；所述第一变压器一次侧的同名端连接第一脉冲信号源；所述第二变压器一次侧的同名端连接与所述第一脉冲信号源相位相反的第二脉冲信号源；所述第一变压器一次侧的异名端和所述第二变压器一次侧的异名端之间串联第一电容；所述第一变压器的二次侧通过第一驱动电路连接到第一开关管；所述第二变压器的二次侧通过第二驱动电路连接到第二开关管。本发明通过将两个独立，且相位相反的驱动变压器串联，并利用不同的稳压管形成正向和反向不同的电压降，使输出正负脉冲产生不同的数值，同时，在正负脉冲间隔的死区时间，产生负电压脉冲输出至MOS管栅极。

权利要求

1.一种具有关断负压的MOS管驱动电路，其特征在于，包括第一变压器和第二变压器；

所述第一变压器一次侧的同名端连接第一脉冲信号源；

所述第二变压器一次侧的同名端连接与所述第一脉冲信号源相位相反的第二脉冲信号源；

所述第一变压器一次侧的异名端和所述第二变压器一次侧的异名端之间串联第一电容；

所述第一变压器的二次侧通过第一驱动电路连接到第一开关管；

所述第二变压器的二次侧通过第二驱动电路连接到第二开关管；

所述第一驱动电路和所述第二驱动电路在正脉冲和负脉冲时形成不同的稳定电压；

所述第一驱动电路和所述第二驱动电路在正负脉冲间隔的死区时间，产生负电压脉冲输出至开关管；

所述第一驱动电路包括第一稳压管、第一三极管、第二电容、第一二极管；

所述第一稳压管的正极与所述第一变压器二次侧的同名端连接；

所述第一稳压管的负极与所述第一三极管的基极连接；

所述第一二极管的正极连接所述第一稳压管的负极；

所述第一二极管的负极连接所述第一三极管的发射极；

所述第一三极管的集电极与所述第一变压器二次侧的异名端之间串联所述第二电容；

所述第二驱动电路包括第四稳压管、第二三极管、第三电容、第二二极管；

所述第四稳压管的正极与所述第二变压器二次侧的同名端连接；

所述第四稳压管的负极与所述第二三极管的基极连接；

所述第二二极管的正极连接所述第四稳压管的负极；

所述第二二极管的负极连接所述第二三极管的发射极；

所述第二三极管的集电极与所述第二变压器二次侧的异名端之间串联所述第三电容；

所述第一开关管的源极与所述第二开关管的漏极连接；

所述第一开关管的栅极与所述第一二极管的负极连接；

所述第二开关管的栅极与所述第二二极管的负极连接；

所述第一稳压管并联有第二电阻；

所述第四稳压管并联有第四电阻；

所述第一三极管和所述第二电容串联后并联第一稳压电路；

所述第二三极管和所述第三电容串联后并联第二稳压电路；

所述第一稳压电路和所述第二稳压电路均包括反向串联的稳压管；

所述第一稳压电路包括第二稳压管和第三稳压管；

所述第二稳压管的负极与所述第三稳压管的负极连接；

所述第二稳压电路包括第五稳压管和第六稳压管；

所述第五稳压管的负极与所述第六稳压管的负极连接；

所述第一稳压管、第二稳压管、第三稳压管、第四稳压管、第五稳压管、第六稳压管选用不同的稳压管，使驱动电路在加入正向和反向电源时，形成不同的电压降。

2.根据权利要求1所述的具有关断负压的MOS管驱动电路，其特征在于，所述第一变压器二次侧的同名端和所述第一开关管之间串联第一电阻；

所述第二变压器二次侧的同名端和所述第二开关管之间串联第三电阻。

3.根据权利要求2所述的具有关断负压的MOS管驱动电路，其特征在于，所述第一电阻与所述第一稳压管串联后并联所述第二电阻；

所述第三电阻与所述第四稳压管串联后并联所述第四电阻。

说明书

一种具有关断负压的MOS管驱动电路

技术领域

[0001] 本发明属于电力电子技术领域，特别涉及一种具有关断负压的MOS管驱动电路。

背景技术

[0002] 目前，国内外用于SiCMOS管的驱动电路，有传统变压器驱动方式，专用隔离栅驱动芯片等方式。专用隔离栅驱动芯片电路负责，需额外增加供电，成本较高。

[0003] 变压器隔离驱动方式电路结构简单，因而被大量采用。但常规变压器驱动电路存在以下缺陷：正负脉冲电压相同，死区时无负压。这些缺陷造成常规变压器驱动电路无法应
用于SiCMOS驱动电路中。

发明内容

[0004] 针对上述问题，本发明提供一种具有关断负压的MOS管驱动电路，包括第一变压器和第二变压器；

[0005] 所述第一变压器一次侧的同名端连接第一脉冲信号源；

[0006] 所述第二变压器一次侧的同名端连接与所述第一脉冲信号源相位相反的第二脉冲信号源；

[0007] 所述第一变压器一次侧的异名端和所述第二变压器一次侧的异名端之间串联第一电容；

[0008] 所述第一变压器的二次侧通过第一驱动电路连接到第一开关管；

[0009] 所述第二变压器的二次侧通过第二驱动电路连接到第二开关管；

[0010] 所述第一驱动电路和所述第二驱动电路在正脉冲和负脉冲时形成不同的稳定电压；

[0011] 所述第一驱动电路和所述第二驱动电路在死区时输出向开关管输出负压。

[0012] 优选的，所述第一驱动电路包括第一稳压管、第一三极管、第二电容、第一二极管；

[0013] 所述第一稳压管的正极与所述第一变压器二次侧的同名端连接；

[0014] 所述第一稳压管的负极与所述第一三极管的基极连接；

[0015] 所述第一二极管的正极连接所述第一稳压管的负极；

[0016] 所述第一二极管的负极连接所述第一三极管的发射极；

[0017] 所述第一三极管的集电极与所述第一变压器二次侧的异名端之间串联所述第二电容；

[0018] 所述第二驱动电路包括第四稳压管、第二三极管、第三电容、第二二极管；

[0019] 所述第四稳压管的正极与所述第二变压器二次侧的同名端连接；

[0020] 所述第四稳压管的负极与所述第二三极管的基极连接；

[0021] 所述第二二极管的正极连接所述第四稳压管的负极；

[0022] 所述第二二极管的负极连接所述第二三极管的发射极；

[0023] 所述第二三极管的集电极与所述第二变压器二次侧的异名端之间串联所述第三电容。

[0024] 优选的，所述第一开关管的源极与所述第二开关管的漏极连接；

[0025] 所述第一开关管的栅极与所述第一二极管的负极连接；

[0026] 所述第二开关管的栅极与所述第二二极管的负极连接。

[0027] 优选的，所述第一稳压管并联所述第二电阻；

[0028] 所述第四稳压管并联所述第四电阻。

[0029] 优选的，所述第一三极管和所述第二电容串联后并联第一稳压电路；

[0030] 所述第二三极管和所述第三电容串联后并联第二稳压电路。

[0031] 优选的，所述第一稳压电路和所述第二稳压电路均包括反向串联的稳压管。

[0032] 优选的，所述第一稳压电路包括第二稳压管和第三稳压管；

[0033] 所述第二稳压管的正极与所述第四稳压管的正极连接；

[0034] 所述第二稳压电路包括第五稳压管和第六稳压管；

[0035] 所述第五稳压管的正极与所述第六稳压管的正极连接。

[0036] 优选的，所述第一变压器二次侧的同名端和所述第一开关管之间串联第一电阻；

[0037] 所述第二变压器二次侧的同名端和所述第二开关管之间串联第三电阻。

[0038] 优选的，所述第一电阻与所述第一稳压管串联后并联所述第二电阻；

[0039] 所述第三电阻与所述第四稳压管串联后并联所述第四电阻。

[0040] 本发明通过将两个独立，且相位相反的驱动变压器串联，并利用不同的稳压管形成正向和反向不同的电压降，使输出正负脉冲产生不同的数值。同时，利用两个独立驱动变
压器的励磁能量，以及负压储能电路，在正负脉冲间隔的死区时间，产生负电压脉冲输出至
MOS管栅极，以此确保MOS管控制稳定。

[0041] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利
要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

[0042] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发
明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根
据这些附图获得其他的附图。

[0043] 图1示出了根据本发明实施例的具有关断负压的MOS管驱动电路的电路结构示意图。

具体实施方式

[0044] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例是
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
在没有做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。

[0045] 本发明通过将两个独立，且相位相反的驱动变压器串联，并利用不同的稳压管形成正向和反向不同的电压降，使输出正负脉冲产生不同的数值。同时，利用两个独立驱动变
压器的励磁能量，以及负压储能电路，在正负脉冲间隔的死区时间，产生负电压脉冲输出至
SiCMOS管(碳化硅MOS管)栅极。需要说明的是，本发明不仅适用于SiCMOS管，还适用于其他
的开关管。

[0046] 一种具有关断负压的MOS管驱动电路，包括相位相反的第一变压器和第二变压器；

[0047] 所述第一变压器一次侧的同名端连接脉冲电源HDR，所述第二变压器一次侧的同名端连接脉冲电源LDR。所述第一变压器一次侧的异名端和所述第二变压器一次侧的异名
端之间串联第一电容。

[0048] 所述第一变压器的二次侧通过第一驱动电路连接至第一开关管，所述第二变压器的二次侧通过第二驱动电路连接至第二开关管，所述第一开关管的源极与所述第二开关管
的漏极连接。

[0049] 所述第一驱动电路包括第一稳压管、第一三极管、第二电容、第一二极管，所述第一开关管的栅极与所述第一二极管的负极连接。所述第一稳压管的正极与所述第一变压器
二次侧的同名端连接，所述第一稳压管的负极与所述第一三极管的基极连接，所述第一二
极管的正极连接所述第一稳压管的负极。通过第一稳压管的使用，使第一驱动电路在加入
正向和反向电源时，会形成不同的电压降，使第一驱动电路输出至后级MOS管栅极的正负脉
冲电压值不相同。第一稳压管并联第二电阻，通过第二电阻使低电平穿过。

[0050] 所述第一二极管的负极连接所述第一三极管的发射极，所述第一三极管的集电极与所述第一变压器二次侧的异名端之间串联所述第二电容。通过第二电容可存储负电压，
在正负脉冲的死区时间内，可通过第二电容产生负电压脉冲，并输出至后级MOS管栅级。

[0051] 为了对第一驱动电路的输出进行稳压，第一三极管和所述第二电容串联后并联第一稳压电路。示例性的，第一稳压电路包括反向串联的稳压管。具体的，所述第一稳压电路
包括第二稳压管和第三稳压管；所述第二稳压管的正极与所述第四稳压管的正极连接。

[0052] 为了对第一驱动电路输出至第一开关管栅极的电压进行分压，避免第一开关管损坏，在第一变压器二次侧的同名端和第一开关管之间串联第一电阻，第一电阻的位置并不
限定，示例性的，第一电阻与所述第一稳压管串联后并联所述第二电阻。

[0053] 所述第二驱动电路包括第四稳压管、第二三极管、第三电容、第二二极管，所述第二开关管的栅极与所述第二二极管的负极连接。所述第四稳压管的正极与所述第二变压器
二次侧的同名端连接，所述第四稳压管的负极与所述第二三极管的基极连接，所述第二二
极管的正极连接所述第四稳压管的负极。通过第二稳压管的使用，使第二驱动电路在加入
正向和反向电源时，会形成不同的电压降，使第二驱动电路输出至后级MOS管栅极的正负脉
冲电压值不相同。第四稳压管并联第四电阻，通过第四电阻是低电平电压能经过第四电阻。

[0054] 所述第二二极管的负极连接所述第二三极管的发射极，所述第二三极管的集电极与所述第二变压器二次侧的异名端之间串联所述第三电容。通过第三电容可存储负电压，
在正负脉冲的死区时间内，可通过第三电容产生负电压脉冲，并输出至后级MOS管栅级。

[0055] 为了对第二驱动电路的输出进行稳压，第二三极管和第三电容串联后并联第二稳压电路。示例性的，所述第一稳压电路和所述第二稳压电路均包括反向串联的稳压管。具体
的，所述第二稳压电路包括第五稳压管和第六稳压管；所述第五稳压管的正极与所述第六
稳压管的正极连接。

[0056] 为了对第二驱动电路输出至第二开关管栅极的电压进行分压，避免第二开关管损坏，在第二变压器二次侧的同名端和第二开关管之间串联第三电阻，第一电阻的位置并不
限定，示例性的，第三电阻与第四稳压管串联后并联所述第四电阻。

[0057] 本发明提出一种具有关断负压的MOS管驱动电路的电路结构，可用于全桥电路或者半桥电路的开关管的控制工作。以下以半桥的电路开关管的控制进行示例性的说明。图1
示出了本发明的具有关断负压的MOS管驱动电路的电路结构示意图，如图1所示，具有关断
负压的MOS管驱动电路包括两个驱动变压器，具体为第一变压器T1和第二变压器T2，第一变
压器T1的原边绕组同名端连接到HDR(高频脉冲信号源)开关电源，第二变压器T2的原边绕
组同名端连接到LDR(低频脉冲信号源)开关电源，第一变压器T1的原边绕组的异名端和第
二变压器T2的原边绕组的异名端之间连接第一电容C1，第一电容C1作为隔直电容。第一变
压器T1的输出侧以及第二变压器T2的输出侧均连接驱动电路。

[0058] 第一变压器T1的副边绕组的同名端通过第二电阻R2连接到第一三极管Q1的基极和发射极，并且第一三极管Q1的发射极和第二电阻R2之间连接第一二极管D1。具体的，第一
二极管D1的正极连接到第二电阻R2，第一二极管D1的负极连接到第一三极管Q1的发射极。
需要说明的是，本技术方案中采用的第一三极管Q1为PNP型三极管。第一三极管Q1的集电极
与第一变压器T1的副边绕组异名端连接第一电容C1。第一变压器T1输出的负压会穿过第二
电阻R2，并依次通过第一三极管Q1的基极、第一三极管Q1的集电极进入到第二电容C2，从而
对第二电容C2充电。在驱动电路进入死区时，第二电容C2放电，驱动电路所连接的全桥电路
或半桥电路的开关管输出负压，以此避免驱动电路死区时无负压的情况。

[0059] 为了避免第二电容C2充电完成后，造成驱动电路电流减小的情况，在驱动电路中采用稳压管稳压，具体的，如图1所示，为第二电阻R2并联一个第一稳压管ZD1，以此避免流
经第二电阻R2的电流在第二电容C2充满后减小。同样的，第一三极管Q1和第二电容C2串联
后并联第二稳压管ZD2和第三稳压管ZD3，具体的，第二稳压管ZD2和第三稳压管ZD3反向串
联。示例性的，第二稳压管ZD2的正极连接到第一三极管Q1的发射极，第三稳压管ZD3的正极
连接到第一变压器T1副边绕组异名端。通过第一稳压管ZD1、第二稳压管ZD2、第三稳压管
ZD3选用不同的稳压管，使驱动电路在加入正向和反向电源时，形成不同的电压降。使输出
至后继MOS管栅极的正负脉冲电压值不相同，达到正脉冲在15V～20V左右，负脉冲在2V～4V
左右的目的。

[0060] 如图1所示，第二变压器T2的副边绕组的同名端通过第二电阻R2连接到第二三极管Q2的基极和发射极，并且第二三极管Q2的发射极和第二电阻R2之间连接第二二极管D2。
具体的，第二二极管D2的正极连接到第二电阻R2，第二二极管D2的负极连接到第二三极管
Q2的发射极。需要说明的是，本技术方案中采用的第二三极管Q2为PNP型三极管。第二三极
管Q2的集电极与第二变压器T2的副边绕组异名端连接第三电容C3。第二变压器T2输出的负
压会穿过第二电阻R2，并依次通过第二三极管Q2的基极、第二三极管Q2的集电极进入到第
三电容C3，从而对第三电容C3充电。在驱动电路进入死区时，第三电容C3放电，驱动电路所
连接的全桥电路或半桥电路的开关管输出负压，以此避免驱动电路死区时无负压的情况。

[0061] 为了避免第三电容C3充电完成后，造成驱动电路电流减小的情况，在驱动电路中采用稳压管稳压，具体的，如图1所示，为第二电阻R2并联一个第四稳压管ZD4，以此避免流
经第二电阻R2的电流在第三电容C3充满后减小。同样的，第二三极管Q2和第三电容C3串联
后并联第五稳压管ZD5和第六稳压管ZD6，具体的，第五稳压管ZD5和第六稳压管ZD6反向串
联。示例性的，第五稳压管ZD5的正极连接到第二三极管Q2的发射极，第六稳压管ZD6的正极
连接到第二变压器T2副边绕组异名端。通过第四稳压管ZD4、第五稳压管ZD5、第六稳压管
ZD6选用不同的稳压管，使驱动电路在加入正向和反向电源时，形成不同的电压降。使输出
至后继MOS管栅极的正负脉冲电压值不相同，达到正脉冲在15V～20V左右，负脉冲在2V～4V
左右的目的。

[0062] 本发明通过第一稳压管ZD1、第二稳压管ZD2、第三稳压管ZD3、第四稳压管ZD4、第五稳压管ZD5、第六稳压管ZD6选用不同的稳压管，使驱动电路在加入正向和反向电源时，形
成不同的电压降，使输出至后级MOS管栅极的正负脉冲电压值不相同，达到正脉冲在15V—
20V左右，负脉冲在2V—4V左右的目的。

[0063] 通过第一变压器T1和第二变压器T2两个独立驱动变压器的励磁能量，以及第二电容C2和第三C3储存的负电压，在正负脉冲间隔的死区时间，可产生负电压脉冲输出至后级
MOS管栅极，解决了传统变压器驱动电路死区时无负压问题。

[0064] 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进
行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的精神和范围。