可調(diào)節(jié)功率開關(guān)管開關(guān)速度的功率開關(guān)管驅(qū)動電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及功率開關(guān)管驅(qū)動電路。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)特性是功率開關(guān)管(包括IGBT 和 MOSFET，IGBT:1nsulated Gate BipolarTransistor，S卩絕緣柵雙極型晶體管；MOSFET:Metal Oxide Semiconductor Field EffectTransistor,即金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)的重要特性。目前，在功率開關(guān)管中，多使用柵極電阻對柵極電容充放電來控制功率開關(guān)管的開關(guān)過程。若選擇的柵極電阻不合適，將出現(xiàn)震蕩，增加功率開關(guān)管集電極或漏極電壓的脈沖尖峰。柵極電阻值小則充放電速度較快，能減小開關(guān)時(shí)間和開關(guān)損耗，增強(qiáng)工作的耐固性，避免帶來因dv/dt的誤導(dǎo)通，但缺點(diǎn)是電路中存在雜散電感在功率開關(guān)管上產(chǎn)生大的電壓尖峰，使得柵極承受噪聲能力小，易產(chǎn)生寄生震蕩。柵極電阻值大則充電時(shí)間較慢，開關(guān)時(shí)間和開關(guān)損耗增大。
[0003]目前，絕大多數(shù)功率開關(guān)管驅(qū)動電路均采用一個(gè)柵極電阻或開通電阻與關(guān)斷電阻分開的結(jié)構(gòu)，無論功率開關(guān)管的輸出電流大小是多大，其導(dǎo)通與關(guān)斷速度都是一樣的，這會出現(xiàn)大電流時(shí)損耗過大、小電流時(shí)易產(chǎn)生寄生震蕩的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種可根據(jù)功率開關(guān)管的輸出電流大小調(diào)節(jié)功率開關(guān)管開關(guān)速度的功率開關(guān)管驅(qū)動電路。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種可調(diào)節(jié)功率開關(guān)管開關(guān)速度的功率開關(guān)管驅(qū)動電路，包括:
檢測電路，用于產(chǎn)生跟隨所述功率開關(guān)管的輸出電流而變化的檢測電壓信號；
濾波電路，該濾波電路的輸入端與所述檢測電路的輸出端連接，用于對所述的檢測電壓信號進(jìn)行濾波處理；
參考電壓產(chǎn)生電路，用于產(chǎn)生一參考電壓；
電壓比較電路，該電壓比較電路具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，電壓比較電路的第一輸入端與所述濾波電路的輸出端連接，電壓比較電路的第二輸入端與所述參考電壓產(chǎn)生電路的輸出端連接，該電壓比較電路用于將經(jīng)所述濾波電路濾波后的檢測電壓信號與所述的參考電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出第一控制信號或第二控制信號；
電氣隔離電路，用于將外部輸入的功率開關(guān)管驅(qū)動控制信號進(jìn)行電氣隔離后輸出；第一驅(qū)動輸出電路，該第一驅(qū)動輸出電路的輸入端與所述電氣隔離電路的輸出端連接，第一驅(qū)動輸出電路的輸出端與所述功率開關(guān)管的柵極連接；
開關(guān)電路，該開關(guān)電路具有控制輸入端、第一導(dǎo)通端和第二導(dǎo)通端；開關(guān)電路的控制輸入端與所述電壓比較電路的輸出端連接，開關(guān)電路的第一導(dǎo)通端與所述電氣隔離電路的輸出端連接；開關(guān)電路在接收到所述第一控制信號時(shí)關(guān)斷，在接收到所述第二控制信號時(shí)導(dǎo)通； 第二驅(qū)動輸出電路，該第二驅(qū)動輸出電路的輸入端與所述開關(guān)電路的第二導(dǎo)通端連接，第二驅(qū)動輸出電路的輸出端與所述功率開關(guān)管的柵極連接；第二驅(qū)動輸出電路與第一驅(qū)動輸出電路同時(shí)工作時(shí)的功率開關(guān)管的柵極驅(qū)動電阻小于只有第一驅(qū)動輸出電路工作時(shí)的功率開關(guān)管的柵極驅(qū)動電阻。
[0006]本發(fā)明功率開關(guān)管驅(qū)動電路設(shè)有兩個(gè)驅(qū)動輸出電路，能夠根據(jù)功率開關(guān)管的輸出電流大小控制其中的一個(gè)驅(qū)動輸出電路工作或者是兩個(gè)驅(qū)動輸出電路同時(shí)工作，進(jìn)而改變功率開關(guān)管的柵極電阻值，控制開關(guān)速度，從而提高了功率管的驅(qū)動性能，有效降低了功率開關(guān)管的損耗。
【附圖說明】
[0007]圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的功率開關(guān)管驅(qū)動電路的電路不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做出進(jìn)一步說明。
[0009]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的功率開關(guān)管驅(qū)動電路的電路示意圖。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的可調(diào)節(jié)功率開關(guān)管開關(guān)速度的功率開關(guān)管驅(qū)動電路，包括檢測電路1、濾波電路2、參考電壓產(chǎn)生電路3、電壓比較電路4、開關(guān)電路5、電氣隔離電路6、第一驅(qū)動輸出電路7和第二驅(qū)動輸出電路8。
[0010]檢測電路I用于產(chǎn)生跟隨功率開關(guān)管9的輸出電流而變化的檢測電壓信號。圖1中是以IGBT作為功率開關(guān)管9舉例說明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以清楚理解的是，圖1中的IGBT也可以替換成MOSFET。檢測電路I可以是采樣電阻、電流互感器或者是對IGBT的Nce進(jìn)行檢測的電路。
[0011]濾波電路2的輸入端與檢測電路I的輸出端連接，用于對檢測電壓信號進(jìn)行濾波處理。濾波電路2包括阻容濾波電路21和電壓跟隨器UlB;阻容濾波電路21的輸入端與檢測電路I的輸出端連接，阻容濾波電路21的輸出端與電壓跟隨器UlB的輸入端連接，電壓跟隨器UlB的輸出端與電壓比較電路4的第一輸入端相連。在圖1中，濾波電路2還包括防反二極管D3，防反二極管D3的正極與檢測電路I的輸出端相連，防反二極管D3的負(fù)極與阻容濾波電路21的輸入端相連。
[0012]參考電壓產(chǎn)生電路3用于產(chǎn)生一參考電壓。參考電壓電路3包括電阻R5、電阻R6。電阻R5的一端與電源VCC連接，另一端與電阻R6的一端連接，R5與R6的共接點(diǎn)處的電壓即為該參考電壓產(chǎn)生電路3所產(chǎn)生的參考電壓。
[0013]電壓比較電路4具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端。電壓比較電路4的第一輸入端與濾波電路2的輸出端連接，電壓比較電路4的第二輸入端與參考電壓產(chǎn)生電路3的輸出端連接，該電壓比較電路4用于將經(jīng)濾波電路2濾波后的檢測電壓信號與參考電壓進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果輸出第一控制信號或第二控制信號。優(yōu)選地，電壓比較電路4在濾波后的檢測電壓信號小于參考電壓時(shí)輸出第一控制信號，在濾波后的檢測電壓信號大于參考電壓時(shí)輸出第二控制信號。第一控制信號為低電平信號，第二控制信號為高電平信號。圖中，電壓比較電路4包括運(yùn)放比較器U2A和分壓電路。分壓電路由串聯(lián)的電阻R7和R8組成。運(yùn)放比較器U2A的反相端與濾波電路2的輸出端連接，運(yùn)放比較器U2A的正相端與參考電壓產(chǎn)生電路3的輸出端連接，運(yùn)放比較器U2A的輸出端與分壓電路的輸入端相連，分壓電路的輸出端與開關(guān)電路5的控制輸入端相連。
[0014]開關(guān)電路5具有控制輸入端、第一導(dǎo)通端和第二導(dǎo)通端。開關(guān)電路5的控制輸入端與電壓比較電路4的輸出端連接，開關(guān)電路5的第一導(dǎo)通端與電氣隔離電路6的輸出端連接，第二導(dǎo)通端與第二驅(qū)動輸出電路8的輸入端連接。開關(guān)電路5在接收到電壓比較電路輸出的第一控制信號時(shí)關(guān)斷，在接收到電壓比較電路輸出的第二控制信號時(shí)導(dǎo)通。開關(guān)電路5可采用MOS開關(guān)管。
[0015]電氣隔離電路6用于將外部輸入的功率開關(guān)管驅(qū)動控制信號進(jìn)行電氣隔離后輸出。該功率開關(guān)管驅(qū)動控制信號通常為PWM信號。該電氣隔離電路包括光耦61，該光耦61的輸入端接收外部輸入的功率開關(guān)管驅(qū)動控制信號，光耦的輸出端分別與第一驅(qū)動輸出電路7的輸入端和開關(guān)電路5的第一導(dǎo)通端相連。在圖中的實(shí)施例，電氣隔離電路6還包括一限流電阻R1，光耦61與限流電阻61串聯(lián)后分別與第一驅(qū)動輸出電路7的輸入端和開關(guān)電路5的第一導(dǎo)通端連接。
[0016]第一驅(qū)動輸出電路7的輸入端與電氣隔離電路6的輸出端連接，第一驅(qū)動輸出電路7的輸出端與功率開關(guān)管9的柵極連接。第二驅(qū)動輸出電路8的輸入端與開關(guān)電路5的第二導(dǎo)通端連接，第二驅(qū)動輸出電路8的輸出端與功率開關(guān)管9的柵極連接。
[0017]第一驅(qū)動輸出電路7包括第一推挽電路、第一驅(qū)動電阻RlO和第二驅(qū)動電阻R11，第一推挽電路由推挽連接的第一開關(guān)管Q2和第二開關(guān)管Q4組成。第二驅(qū)動輸出電路8包括第二推挽電路、第三驅(qū)動電阻Rl2和第四驅(qū)動電阻Rl3，第二推挽電路由推挽連接的第三開關(guān)管Q3和第四開關(guān)管Q5組成。第一、第二、第三和第四開關(guān)管均包括控制輸入端、電源端和輸出端。第一開關(guān)管Q2和第二開關(guān)管Q4的控制輸入端共接于電氣隔離電路6的輸出端，第一開關(guān)管Q2的電源端與電源VCC連接，第二開關(guān)管Q4的電源端接地，第一開關(guān)管Q2的輸出端與第一驅(qū)動電阻RlO的一端連接。第二開關(guān)管Q4的輸出端與第二驅(qū)動電阻RlI的一端連接。第一驅(qū)動電阻RlO的另一端與第二驅(qū)動電阻Rll的另一端連接，第一驅(qū)動電阻RlO的另一端與第二驅(qū)動電阻Rll的另一端的共接點(diǎn)與功率開關(guān)管9的柵