CN108667444A - 一种碳化硅mosfet驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳化硅MOSFET驱动电路，包括驱动变压器T4、二极管D14、电容C60、电阻R51、三极管V14、二极管D10、电阻R55、MOS管V4、二极管D13、电容C59、电阻R112、电阻R113、电阻R10、电容C61、二极管D15、二极管D7、MOS管Q14，MOS管Q14为要驱动的碳化硅NMOSFET，驱动变压器T4输入绕组与输出绕组同相，电容C59为MOS管Q14的栅极驱动电容，电容C59提高了MOS管Q14的抗干扰能力，防止噪声等引起的误导通。本发明引入了MOS管驱动电容的辅助放电通路，大幅提升了MOS管的关断速度，消除了缓慢导通造成的隐患，同时提高了导通效率及抗干扰能力。

Description

一种碳化硅MOSFET驱动电路
技术领域
本发明涉及电子驱动技术领域，特别是涉及一种碳化硅MOSFET驱动电路。
背景技术
随着电力电子技术的发展，功率MOSFET的应用得到了长足的发展。MOSFET是一种电压驱动型半导体器件，由于其驱动功率小，工作频率高，热稳定性好，因此被广泛应用在需要电子开关的电路中，常见的如开关电源、马达驱动、照明调光等。
目前常见的MOSFET驱动主要有栅源浮动电源驱动、变压器隔离驱动、自举驱动和集成电路驱动等，这些驱动电路的缺点是：(1)栅源浮动电源驱动需要隔离电源，电平转换电路错综复杂；(2)变压器隔离驱动运用于宽占空比范围时，技术复杂，且在频率下降时，变压器尺寸显著增加；(3)自举驱动的占空比和开通时间都受自举电容刷新的限制；(4)集成电路驱动供选择的芯片型号较少。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种碳化硅MOSFET驱动电路，以解决上述背景技术中存在的问题。
为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案来解决：
一种碳化硅MOSFET驱动电路，包括驱动变压器T4、二极管D14、电容C60、电阻R51、三极管V14、二极管D10、电阻R55、MOS管V4、二极管D13、电容C59、电阻R112、电阻R113、电阻R10、电容C61、二极管D15、二极管D7、MOS管Q14，所述驱动变压器T4的一个输出端同时连接二极管D14及电容C60的一端，二极管D14及电容C60的另一端同时连接电阻R51的一端、电阻R55的一端、MOS管V4的G极、二极管D10的正极，所述电阻R51的另一端连接三极管V14的基极，三极管V14的发射极同时连接MOS管V4的S极、二极管D10及二极管D13的负极、电阻R113的一端及电阻R55的另一端，所述三极管V14的集电极同时连接MOS管V4的D极及电阻R112的一端，所述电阻R112的另一端连接二极管D7的正极，所述二极管D13的正极同时连接电容C59的一端、电阻R113的另一端、电阻R10的一端、所述MOS管Q14的G极，MOS管Q14的S极、电阻R10的另一端、电容C59的另一端、二极管D7的负极、二极管D15及电容C61的一端同时接地，所述二极管D15及电容C61的另一端同时接驱动变压器T4的另一输出端。
优选的，所述三极管V14为PNP型三极管。
优选的，所述二极管D15、二极管D10为稳压二极管。
优选的，所述MOS管V4为P沟道MOS管。
优选的，所述MOS管Q14为碳化硅MOS管。
优选的，所述驱动变压器T4的输入绕组与输出绕组同相。
本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果：
本发明的电路设计了通过MOS管V4及MOS管V14的辅助放电通路，可使电容C59快速放电，驱动变压器T4输出为低时，可为MOS管V4的G极提供一个负电位，V4导通，电容C59可通过二极管D13、MOS管V4、电阻R112、二极管D7快速放电，加速MOS管Q14关断；当MOS管V4的G极对S极小于10V时，MOS管V4关断，电容C59在MOS管V4的G极对S极小于10V但大于0.7V情况下可继续通过MOS管V14放电，使MOS管Q14的G极电位快速降低而完全关断，在MOS管Q14关断期间电容C60及电容C61提供的负电位使MOS管V14及MOS管V4阻抗降低、不仅导通效率更高而且提高了抗干扰能力，由于引入了MOS管驱动电容的辅助放电通路，大幅提升了MOS管的关断速度，消除了缓慢导通造成的隐患。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为一种碳化硅MOSFET驱动电路的电路图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
本发明的具体实施过程如下：
如图1所示，一种碳化硅MOSFET驱动电路，包括驱动变压器T4、二极管D14、电容C60、电阻R51、三极管V14、二极管D10、电阻R55、MOS管V4、二极管D13、电容C59、电阻R112、电阻R113、电阻R10、电容C61、二极管D15、二极管D7、MOS管Q14，所述驱动变压器T4的一个输出端同时连接二极管D14及电容C60的一端，二极管D14及电容C60的另一端同时连接电阻R51的一端、电阻R55的一端、MOS管V4的G极、二极管D10的正极，所述电阻R51的另一端连接三极管V14的基极，三极管V14的发射极同时连接MOS管V4的S极、二极管D10及二极管D13的负极、电阻R113的一端及电阻R55的另一端，所述三极管V14的集电极同时连接MOS管V4的D极及电阻R112的一端，所述电阻R112的另一端连接二极管D7的正极，所述二极管D13的正极同时连接电容C59的一端、电阻R113的另一端、电阻R10的一端、所述MOS管Q14的G极，MOS管Q14的S极、电阻R10的另一端、电容C59的另一端、二极管D7的负极、二极管D15及电容C61的一端同时接地，所述二极管D15及电容C61的另一端同时接驱动变压器T4的另一输出端。
所述三极管V14为PNP型三极管。
所述二极管D15、二极管D10为稳压二极管。
所述MOS管V4为P沟道MOS管。
所述MOS管Q14为碳化硅MOS管。
所述驱动变压器T4的输入绕组与输出绕组同相。
本实施例的工作原理为：请参考图1，本实施例电路的MOSFET驱动为变压器隔离驱动，电路中T4为驱动变压器，MOS管Q14是被驱动的碳化硅NMOSFET，电容C59为MOS管Q14的栅极驱动电容，电容C59提高了MOS管Q14的抗干扰能力，防止噪声等引起的误导通。电阻R10为分压驱动电阻；MOS管V4与MOS管V14在驱动变压器T4输出低或负脉冲时辅助电容C59放电，二极管D14和D10为稳压二极管，电阻R112、R113为限流电阻，本实施例的驱动原理可分为以下3个过程：
(1)当驱动变压器T4输出高脉冲时，假设输出一个+15V脉冲，高脉冲接通瞬间，由于电容C59的存在使MOS管Q14的G极电位不会立即升高，因此，MOS管Q14漏极和源极不会立即硬导通，电容C59通过限流电阻R113缓慢充电，使MOS管Q14的G极电位缓慢升高，此时，MOS管Q14漏极和源极缓慢导通；当MOS管Q14的G极电位充电至10V以上时，MOS管Q14漏极和源极完全导通，15V脉冲经二极管D14、二极管D15、二极管D10、电阻R113、电阻R10分压，可使MOS管Q14的G极导通电位最终稳定在12V左右。
(2)当驱动变压器T4输出为0时，对于碳化硅MOS管Q14，则希望其能快速关断，但是同样由于驱动电容C59的存在，其两端电压不能突变，MOS管Q14的G极电位还是保持在12V，致使MOS管Q14不能立即关断。如果按照传统驱动电路的方式，电容C59通过电阻R10放电，则必定会大幅延缓MOS管Q14的关断速度，造成隐患。本电路设计了通过MOS管V4和MOS管V14的辅助放电通路，可使电容C59快速放电，当驱动变压器T4输出为低时，电容C60两端电压为3.3V，电容C61两端电压为2V，可为MOS管V4的G极提供一个负电位，因此MOS管V4的S极相比G极大于10V，此时MOS管V4导通，限流电阻R112仅为4.75Ω，电容C59可通过二极管D13、MOS管V4、电阻R112、二极管D7快速放电，加速MOS管Q14关断；当MOS管V4的G极相对S极小于10V时，V4关断，但MOS管V14的e极比b极大于0.7V即可导通，因此电容C59在MOS管V4的G极对S极小于10V但大于0.7V情况下可继续通过MOS管V14放电，使MOS管Q14的G极电位快速降低而完全关断，在MOS管Q14关断期间，电容C60和电容C61提供的负电位使MOS管V14和MOS管V4阻抗低、提高了导通效率及抗干扰能力。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种碳化硅MOSFET驱动电路，其特征在于：包括驱动变压器T4、二极管D14、电容C60、电阻R51、三极管V14、二极管D10、电阻R55、MOS管V4、二极管D13、电容C59、电阻R112、电阻R113、电阻R10、电容C61、二极管D15、二极管D7、MOS管Q14，所述驱动变压器T4的一个输出端同时连接二极管D14及电容C60的一端，二极管D14及电容C60的另一端同时连接电阻R51的一端、电阻R55的一端、MOS管V4的G极、二极管D10的正极，所述电阻R51的另一端连接三极管V14的基极，三极管V14的发射极同时连接MOS管V4的S极、二极管D10及二极管D13的负极、电阻R113的一端及电阻R55的另一端，所述三极管V14的集电极同时连接MOS管V4的D极及电阻R112的一端，所述电阻R112的另一端连接二极管D7的正极，所述二极管D13的正极同时连接电容C59的一端、电阻R113的另一端、电阻R10的一端、所述MOS管Q14的G极，MOS管Q14的S极、电阻R10的另一端、电容C59的另一端、二极管D7的负极、二极管D15及电容C61的一端同时接地，所述二极管D15及电容C61的另一端同时接驱动变压器T4的另一输出端。
2.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET驱动电路，其特征在于：所述三极管V14为PNP型三极管。
3.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET驱动电路，其特征在于：所述二极管D15、二极管D10为稳压二极管。
4.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET驱动电路，其特征在于：所述MOS管V4为P沟道MOS管。
5.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET驱动电路，其特征在于：所述MOS管Q14为碳化硅MOS管。
6.根据权利要求1所述的一种碳化硅MOSFET驱动电路，其特征在于：所述驱动变压器T4的输入绕组与输出绕组同相。
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