CN110957897A - 一种多个并联mosfet开关管的驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多个并联MOSFET开关管的驱动电路。其特征为：任一MOSFET开关管通过其对应的正向开关二极管和PTC热敏电阻将驱动信号预留端口接入其栅极，并通过各自对应的反向二极管和NTC热敏电阻将该驱动信号预留端口接入其栅极。所述PTC热敏电阻、NTC热敏电阻用于根据该开关管的温度调节自身的电阻阻值。开通过程中、若某个MOSFET开关管温度过高，对应的PTC热敏电阻阻值增大，其开通速度变慢；关断时、若某个MOSFET管温度过高，其对应的NTC热敏电阻阻值减小，关断速度加快。本发明利用二极管和热敏电阻的特性，减小了并联MOSFET开关管间的开通/关断时刻差异，减轻了并联MOSFET开关管间在开通/关断时电流不均流的现象。

Description

一种多个并联MOSFET开关管的驱动电路
技术领域
本发明提供一种并联MOSFET开关管驱动电路,涉及开关电源、电机控制器等大功率低压设备中实现功率扩容的驱动电路设计领域。具体涉及一种用于实现功率扩容的多个并联的MOSFET开关管的驱动电路设计方案。
背景技术
开关电源、电机控制器等大功率低压设备中，通常会使用多个MOSFET开关管并联的方式来实现功率的扩容。多个MOSFET开关管并联用于实现功率扩容时、每个MOSFET开关管的栅极通过各自驱动线路接入共同的驱动信号预留端口。由于所述多个并联的MOSFET开关管的驱动路径长度存在差异，导致不同MOSFET开关管完全开通或关断时刻的不一致，导致所述多个并联MOSFET开关管在开通或关断时电流不均衡，进而直接导致不同的MOSFET开关管工作温度的产生差异。
如图1所示、现有的解决方案中，通常依靠在每个并联的MOSFET开关管的驱动端(GS极之间)增加陶瓷电容Cgs，对接入驱动端的驱动信号产生相应的延时来调节不同的并联MOSFET开关管之间开通/关断时刻，减少所述不同的并联MOSFET开关管完全开通/关断在时刻上的差异。在图1中、驱动信号通过电阻RG1接入开关管MOSFET1的栅极。在开关管MOSFET1的栅极和电阻RG1增设一个接地的陶瓷电容Cgs1，由电阻RG1和接地的陶瓷电容Cgs1构成延时网络对驱动信号进行延时。对应地，所述驱动信号通过电阻RG2接入开关管MOSFET2的栅极。在开关管MOSFET2的栅极和电阻RG2增设一个接地的陶瓷电容Cgs2。
现有技术的缺点在于，难以量化增加陶瓷电容的容值大小与对应的MOSFET开关时刻的影响，从而不容易选出电容值大小合适的陶瓷电容。同时、增加陶瓷电容也会影响到MOSFET的开通时长和关断时长。
发明内容
为了更好地解决用于功率扩容的多个并联MOSFET开关管之间，在开通、关断时刻上的不一致性。本发明提供一种多个并联MOSFET开关管的驱动电路，该驱动电路包括多个并联的MOSFET开关管，多个开关二极管、多个PTC热敏电阻。所有MOSFET开关管的规格型号相同、所有PTC热敏电阻的规格型号相同、所有开关二极管的规格型号都相同。其中、任一所述MOSFET开关管通过其对应的开关二极管和PTC(正温度系数)热敏电阻的串联支路将同一驱动信号预留端口接入栅极，该串联支路中的开关二极管的正端接所述同一驱动信号预留端口。所述PTC热敏电阻用于根据其对应的MOSFET开关管的温度调节自身的电阻值，达到调节该MOSFET开关管栅极电压在开通过程中的变化速度。所述同一驱动信号预留端口传输的驱动信号用于开通所述多个并联的MOSFET开关管。
进一步地、还可以在所述的多个并联MOSFET开关管的驱动电路增设多个规格型号相同的NTC(负温度系数)热敏电阻，使所述同一驱动信号预留端口还通过对应的开关二极管和NTC热敏电阻的串联支路接到任一所述MOSFET开关管的栅极；该串联支路中的开关二极管的负端接所述同一驱动信号预留端口，所述同一驱动信号预留端口传输的驱动信号还用于关断所述多个并联的MOSFET开关管。在所述多个并联的MOSFET开关管关断过程中，任一MOSFET开关管对应的所述开关二极管和PTC热敏电阻的串联支路保持断开，在所述多个并联的MOSFET开关管开通过程中，任一MOSFET开关管对应的所述开关二极管和NTC热敏电阻的串联支路保持断开。
附图说明
图1为现有的多个并联MOSFET开关管的驱动电路示意图；
图2为本发明的一个实施例提供的一种多个并联MOSFET开关管的驱动电路示意图；
图3为本发明的另一个实施例提供的一种多个并联MOSFET开关管的驱动电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案以及有益效果更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。应该理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图2为本发明的一个实施例提供的一种多个并联MOSFET开关管的驱动电路示意图。如图2所示、该驱动电路包括：并联的MOSFET开关管MOSFET1、MOSFET2，PTC热敏电阻RG1_PTC、RG2_PTC,开关二极管DG1、DG2。所有MOSFET开关管的规格型号相同、所有PTC热敏电阻的规格型号相同、所有开关二极管的规格型号都相同。其中、二极管DG1、热敏电阻RG1_PTC串联构成了开关管MOSFET1的开通驱动支路；驱动信号预留端口接二极管DG1的正端，热敏电阻RG1_PTC的一端接二极管DG1的负端、另一端接开关管MOSFET1的驱动栅极。热敏电阻RG1_PTC用于根据开关管MOSFET1的温度调节自身的电阻阻值，热敏电阻RG2_PTC用于根据开关管MOSFET2的温度调节自身的电阻阻值。
当驱动信号预留端口输入高电平、用于开通所述并联的MOSFET开关管MOSFET1、MOSFET2时、PTC热敏电阻RG1_PTC、热敏电阻RG2_PTC的阻值分别随着开关管MOSFET1、MOSFET2的温度升高而增大。若开关管MOSFET1、MOSFET2中的任一个开通速度快于另一个时、其温度高于另一个，则其对应的PTC热敏电阻的阻值也相应大于另一个对应的PTC热敏电阻的阻值，流向该MOSFET开关管栅极的电流将变小、栅极电压上升变慢，导致该MOSFET开关管的开通速度变缓。根据二极管的单向导通性和PTC热敏电阻阻值随温度升高而增大的特性，减小了并联开关管MOSFET1、MOSFET2之间的开通时刻/速度差异，减轻了并联MOSFET开关管MOSFET1、MOSFET2间在开通时电流不均衡的现象。
进一步地，在本发明的另一个实施例中，在图3所示的所述多个并联MOSFET开关管的驱动电路基础上还增设了规格型号相同的NTC热敏电阻RG3_NTC、RG4_NTC,规格型号相同的开关二极管DG3、DG4。如图3所示、其中、二极管DG3、热敏电阻RG3_NTC串联构成了开关管MOSFET1的关断驱动支路；驱动信号预留端口接二极管DG3的负端，热敏电阻RG3_NTC的一端接二极管DG3的正端、另一端接开关管MOSFET1的驱动栅极。热敏电阻RG3_NTC用于根据开关管MOSFET1的温度调节自身的电阻值，热敏电阻RG4_NTC用于根据开关管MOSFET2的温度调节自身的电阻值。在所述多个并联的MOSFET开关管关断过程中，任一MOSFET开关管对应的所述开关二极管和PTC热敏电阻串联构成的开通驱动支路保持断开，在所述多个并联的MOSFET开关管开通过程中，任一MOSFET开关管对应的所述开关二极管和NTC热敏电阻串联构成的关断驱动支路保持断开。
当驱动信号预留端口输入低电平、用于关断所述并联的MOSFET开关管MOSFET1、MOSFET2时、任一MOSFET开关管对应的所述开关二极管和PTC热敏电阻串联构成的开通驱动支路保持断开。此时NTC热敏电阻RG3_NTC、热敏电阻RG4_NTC的阻值分别随着开关管MOSFET1、MOSFET2的温度升高而减小。若开关管MOSFET1、MOSFET2中的任一个关断速度慢于另一个时、其温度高于另一个，则其对应的NTC热敏电阻的阻值也相应小于另一个对应的NTC热敏电阻的阻值，流出该MOSFET开关管栅极的电流将变大栅极电压下降变快，导致该MOSFET开关管的关断速度变快、一定程度上降低了功率在该MOSFET开关管上的损耗。根据二极管的单向导通性NTC热敏电阻阻值随温度升高而增大的特性，减小了并联开关管MOSFET1、MOSFET2之间的关断时刻/速度差异，减轻了并联MOSFET开关管MOSFET1、MOSFET2间在关断时电流不均衡的现象。当驱动信号预留端口输入高电平、用于开通所述并联的MOSFET开关管MOSFET1、MOSFET2时、任一MOSFET开关管对应的所述开关二极管和NTC热敏电阻串联构成的关断驱动支路保持断开。此时、任一MOSFET开关管对应的所述开关二极管和PTC热敏电阻串联构成的开通驱动支路其工作过程与上述图2所示的驱动电路中对应的开通驱动支路相同。
本发明提供的多个并联MOSFET开关管的驱动电路，采用热敏电阻来根据其对应的MOSFET开关管的温度变化，调节该MOSFET开关管栅极电压在开通/关断过程中的变化速度、实现对所述多个并联MOSFET开关管在不同温度下的开关时刻一致性的调节。

Claims (4)

1.一种多个并联MOSFET开关管的驱动电路，其包括多个并联的规格型号相同的MOSFET开关管，多个规格型号相同的开关二极管、多个规格型号相同的PTC热敏电阻；其特征为：任一所述MOSFET开关管通过其对应的开关二极管和PTC热敏电阻的串联支路将同一驱动信号预留端口接入栅极，所述开关二极管的正端接所述同一驱动信号预留端口；所述PTC热敏电阻用于根据其对应的MOSFET开关管的温度调节自身的电阻阻值，所述同一驱动信号预留端口传输的驱动信号用于开通所述多个并联的MOSFET开关管。
2.如权利要求1所述的多个并联MOSFET开关管的驱动电路，其还包括多个规格型号相同的NTC热敏电阻；任一所述MOSFET开关管还通过其对应的开关二极管和NTC热敏电阻的串联支路将所述同一驱动信号预留端口接入栅极，所述开关二极管的负端接所述同一驱动信号预留端口，所述同一驱动信号预留端口传输的驱动信号还用于关断所述多个并联的MOSFET开关管；在所述多个并联MOSFET开关管关断过程中，任一MOSFET开关管对应的所述开关二极管和PTC热敏电阻的串联支路保持断开，在所述多个并联MOSFET开关管开通过程中，任一MOSFET开关管对应的所述开关二极管和NTC热敏电阻的串联支路保持断开。
3.如权利要求1或2所述的多个并联MOSFET开关管的驱动电路，在所述多个并联MOSFET开关管开通过程中、任一个所述MOSFET开关管随着其温度的升高，其对应的PTC热敏电阻阻值增大，流向该MOSFET开关管栅极的电流将变小、栅极电压上升变慢，导致该MOSFET开关管的开通速度变缓。
4.如权利要求3所述的多个并联MOSFET开关管的驱动电路，在所述多个并联MOSFET开关管关断过程中、任一个所述MOSFET开关管随着其温度的升高，其对应的NTC热敏电阻阻值减小，流出该MOSFET栅极的电流将变大，栅极电压加快降低，导致该MOSFET开关管的关断速度加快。
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