CN204707027U - 一种隔离mosfet驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种隔离MOSFET驱动电路，属于电力电子驱动应用技术领域。本实用新型包括高频隔离变压器T，隔直电容C1、隔直电容C2、电容C3，二极管D1、D2、D3，三极管V1、V2，MOSFET管Q。本实用新型能够解决因隔离变压器存在漏感而导致的驱动电流不足的问题，驱动能力强，结构简单。在该电路中巧妙的利用电容能够瞬间提供大电流来弥补隔离变压器开通瞬间电流不足的缺陷，从而来实现快速开通，同时在关断瞬间由PNP三极管与MOSFET输入电容构成回路，将输入电容的电荷迅速放出，实现快速关断。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种隔离MOSFET驱动电路，属于电力电子驱动应用技术领域。
背景技术
目前，功率变换电路中MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)驱动电路有不同类型和各自相应的技术方案，各有优缺点。本实用新型提出一种高速隔离MOSFET驱动电路，利用图腾式电路结构，使用高频隔离变压器、二极管、电容等器件组成驱动电路。本驱动电路能够解决因隔离变压器存在漏感而导致的驱动电压不够的问题，驱动能力强，在该电路中巧妙的利用电容能够瞬间提供大电流来弥补隔离变压器开通瞬间电流不足的缺陷，从而来实现快速开通，同时在关断瞬间由PNP三极管与MOSFET输入电容构成回路，将输入电容的电荷迅速放出，实现快速关断。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：本实用新型提供一种隔离MOSFET驱动电路，能够解决因隔离变压器存在漏感而导致的驱动电流不足、速度慢的问题，驱动能力强，结构简单，在该电路中巧妙的利用电容能够瞬间提供大电流来弥补隔离变压器开通瞬间电流不足的缺陷，从而来实现快速开通，同时在关断瞬间由PNP三极管与MOSFET输入电容构成回路，将输入电容的电荷迅速放出，实现快速关断。
本实用新型技术方案是：一种隔离MOSFET驱动电路，包括高频隔离变压器T，隔直电容C1、隔直电容C2、电容C3，二极管D1、D2、D3，三极管V1、V2，MOSFET管Q；
所述隔直电容C1与高频隔离变压器T的原边线圈相连，所述高频隔离变压器T的副边线圈经过隔直电容C2再分别与二极管D1的负极、二极管D2的正极、三极管V1基极、三极管V2基极相连，二极管D1的正极分别与三极管V2的集电极、二极管D3的正极、MOSFET管Q的源极相连，二极管D2的负极分别与三极管V1的集电极、电容C3的一端相连，电容C3的另一端与MOSFET管Q的源极相连，三极管V1发射极和三极管V2发射极分别与二极管D3的负极、MOSFET管Q的栅极相连。
本实用新型的电路工作原理是：
当驱动信号通过高频隔离变压器T时，分别根据驱动信号的正负来导通NPN晶体管和PNP晶体管，从而驱动MOSFET。图1中元件，当高频隔离变压器T副边线圈同名端为正时，D2导通，C3迅速充电，此时由线圈和电容C3来提供MOSFET的开通电压，三极管V1由于高电位开通，电压经二极管给电容C3充电同时经过三极管开通MOSFET，如图2所示。在此过程中，电 容C3在开通瞬间利用电容瞬间充放电的特性提供大电流弥补隔离变压器开通瞬间电流不足的问题，因为开通瞬间高频隔离变压器存在漏感，导致开通电流不足，而电容C3在开通瞬间迅速放电恰好能够弥补。而在开通稳定后，电压给C3充电。当高频变压器副边线圈同名端为负时，PNP三极管开通，与MOSFET的输入电容构成回路，此时输入电容通过此回路迅速放电，快速关断，如图3所示。
另外，所述高频隔离变压器T的匝数比为1：1(在不同情况下可自行设计匝数比)。
图腾柱电路包括NPN三极管、PNP三极管，即对应三极管V1、三极管V2，所述电容C3能够在MOSFET开通瞬间弥补隔离变压器因漏感而导致的驱动电流不足的问题。
所属电路中二极管D2能够防止电容C3快速放电时电流流回副边线圈。
所述隔离变压器匝数比可根据需要自行设计，另外绕组也可以进行合适增加。
本驱动电路中加入隔离变压器，隔离变压器通常为高频、高频率的磁环。高频变压器的原边加入隔直电容，阻止直流分量流过，防止变压器直流磁化而饱和。变压器的副边加一个电容，用来复现原边隔直电容的电压(当变压器匝数比为1：1)。电容与副边和一个二极管串联，这个二极管起到当电压反向时为电容充电，当电压正向时电容与副边串联复现原边隔直电容电压。而与图腾柱电路NPN三极管连接的电容起到放电维持MOSFET开通电压的作用。二极管是防止电容C3放电时电流流回副边线圈。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型能够解决因隔离变压器存在漏感而导致的驱动电流不足的问题，驱动能力强，结构简单。在该电路中巧妙的利用电容能够瞬间提供大电流来弥补隔离变压器开通瞬间电流不足的缺陷，从而来实现快速开通，同时在关断瞬间由PNP三极管与MOSFET输入电容构成回路，将输入电容的电荷迅速放出，实现快速关断；
本实用新型电路成本低廉，仅靠基本电子元器件组成，而且可根据驱动需要进行多路扩展，对要求抗干扰能力强、高速开通关断的驱动电路有较好的效果。
附图说明
图1是本实用新型电路原理图；
图2是本实用新型电路开通时的工作状态示意图；
图3是本实用新型电路关断时的工作状态示意图；
图4是本实用新型驱动电路高频变压器仿真时器件电压波形；
图5是本实用新型MOSFET管开通时的电压波形图；
图6是本实用新型MOSFET管关断时的电压波形图。
图1-4中，T为高频隔离变压器，C1、C2、C3为隔直电容，C3为电容，D1、D2为续流 二极管，D3为稳压管，V1为NPN型三极管，V2为PNP型二极管，Q为MOSFET管；
图4中，V(n007)为高频隔离变压器原边线圈电压波形、V(n002)为高频隔离变压器副边线圈经电容C2抬高后电压波形、V(n005)为MOSFET栅极开通电压波形。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。
实施例1：如图1-6所示，一种隔离MOSFET驱动电路，包括高频隔离变压器T，隔直电容C1、隔直电容C2、电容C3，二极管D1、D2、D3，三极管V1、V2，MOSFET管Q；
所述隔直电容C1与高频隔离变压器T的原边线圈相连，所述高频隔离变压器T的副边线圈经过隔直电容C2再分别与二极管D1的负极、二极管D2的正极、三极管V1基极、三极管V2基极相连，二极管D1的正极分别与三极管V2的集电极、二极管D3的正极、MOSFET管Q的源极相连，二极管D2的负极分别与三极管V1的集电极、电容C3的一端相连，电容C3的另一端与MOSFET管Q的源极相连，三极管V1发射极和三极管V2发射极分别与二极管D3的负极、MOSFET管Q的栅极相连。
高频隔离变压器T原边线圈接电容C1，能够起隔直的作用，防止高频隔离变压器T通过直流而饱和。隔离变压器副边线圈与电容C2相连，除了隔离直流电还起到复现原边隔直电容电压的作用，二极管D1在副边电压反向时为电容C2反向充电，当线圈电压为正，电容与线圈串联，从而复现原边电压。经过电容的电压不仅直接与图腾柱电路三极管基极相接，而且经过二极管D2连接到NPN型三极管V1集电极，给电容C3充电，三极管V1发射极和V2的发射极相连，组成图腾柱输出，用来功率放大，提高驱动能力。稳压管D3维持MOSFET的开通电压。
为更直观的说明，下面利用图2和图3进一步说明MOSFET在开通和关断时的工作状态。
如图2所示，在高频变压器副边线圈同名端为正时，由线圈和电容C2来提供MOSFET的开通电压，此时三极管V1由于高电位开通，电压经二极管给电容C3充电同时经过三极管开通MOSFET。在此过程中，电容C3在开通瞬间利用电容瞬间充放电的特性提供大电流弥补隔离变压器开通瞬间电流不足的问题，因为开通瞬间高频隔离变压器存在漏感，导致开通电流不足，而电容C3在开通瞬间迅速放电恰好能够弥补。而在开通稳定后，电压给C3充电。
如图3所示，在高频变压器副边线圈同名端为负时，实线部分构成回路，此时PNP三极管开通，与MOSFET的输入电容构成回路，此时输入电容通过此回路迅速放电，快速关断。
本实施例还进行了实际效果的测试。如图4所示，V(n007)为变压器原边线圈电压波形，V(n002)为变压器副边线圈经电容C2抬高后的电压波形，V(n005)为MOSFET管开通电压 波形。从图中可以看出，MOSFET管的开通时间和关断时间较短，开通电压波形平稳。
从图5、图6中仿真图可以看出，MOSFET管的开通时间(如图5所示)和关断时间(如图6所示)都较短，都在20ns左右，且驱动电压波形稳定。
上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (1)
1.一种隔离MOSFET驱动电路，其特征在于：包括高频隔离变压器T，隔直电容C1、隔直电容C2、电容C3，二极管D1、D2、D3，三极管V1、V2，MOSFET管Q；
所述隔直电容C1与高频隔离变压器T的原边线圈相连，所述高频隔离变压器T的副边线圈经过隔直电容C2再分别与二极管D1的负极、二极管D2的正极、三极管V1基极、三极管V2基极相连，二极管D1的正极分别与三极管V2的集电极、二极管D3的正极、MOSFET管Q的源极相连，二极管D2的负极分别与三极管V1的集电极、电容C3的一端相连，电容C3的另一端与MOSFET管Q的源极相连，三极管V1发射极和三极管V2发射极分别与二极管D3的负极、MOSFET管Q的栅极相连。
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