阻斷驅(qū)動器件專利

1、說 明 書 摘 要本發(fā)明實施例提供了一種阻斷驅(qū)動器件，所述器件包括功率驅(qū)動電路，其中：輸出所述功率驅(qū)動電路的開關(guān)管是互補工作的，晶體管與獨立的二極管串聯(lián)，且耐壓高于電源電壓；當采用一個獨立的二極管時，開關(guān)管的極間耐壓高于2倍電源電壓，根據(jù)拓撲不同，工作于正邏輯或反邏輯；當采用兩個獨立的二極管時，開關(guān)管的極間耐壓高于2倍電源電壓，既可以工作于反邏輯，也可以工作在正邏輯；通過以上的技術(shù)方案，就可以產(chǎn)生一種簡單可靠，并適合于開關(guān)信號磁芯隔離驅(qū)動的電路輸出結(jié)構(gòu)，提高驅(qū)動電路的應(yīng)用范圍。注：正邏輯指正脈沖有效信號（以下同），反邏輯指負脈沖有效信號（以下同）。摘 要 附 圖阻斷驅(qū)動三種輸出電路結(jié)構(gòu)K1K2

2、V1（a）V+V-輸入輸出K1K2V1（b）V+V-輸入輸出K1K2V1V1（c）V+V-輸入輸出權(quán) 利 要 求 書 1、一種阻斷驅(qū)動器件，其特征在于，包括功率驅(qū)動電路，其中：所述功率驅(qū)動電路的開關(guān)管是互補工作的，晶體管采用獨立的二極管，且耐壓高于電源電壓；當采用一個獨立的二極管時，開關(guān)管的極間耐壓高于2倍電源電壓，根據(jù)拓撲不同，工作于正邏輯狀態(tài)或反邏輯狀態(tài)。當采用兩個獨立的二極管時，開關(guān)管的極間耐壓高于2倍電源電壓，既可以工作于反邏輯，也可以工作在正邏輯。2、如權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述晶體管采用具有單向?qū)ㄗ饔玫钠骷?，具體包括：二極管，等效二極管的三極管，且耐壓大于電源電壓。3

3、、如權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述功率驅(qū)動電路的開關(guān)管包括：具有互補輸出結(jié)構(gòu)的晶體管、絕緣場效應(yīng)晶體管MOS管或相應(yīng)器件結(jié)構(gòu)的組合。 說 明 書 阻斷驅(qū)動器件技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及開關(guān)驅(qū)動電路領(lǐng)域，尤其涉及一種阻斷驅(qū)動器件。背景技術(shù)目前，在現(xiàn)有大功率驅(qū)動電路（一般驅(qū)動對象是絕緣場效應(yīng)功率管，IGBT）中，常用的有四種驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)，分為串聯(lián)型結(jié)構(gòu)，射隨型結(jié)構(gòu)，集電極開路OC型結(jié)構(gòu)和絕緣場效應(yīng)晶體管MOS共漏型結(jié)構(gòu)，如圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中四種常用驅(qū)動電路的電路示意圖，應(yīng)用以上幾種驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)就可以實現(xiàn)隔離驅(qū)動，如圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)中幾種常用的隔離驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖2（a）：主要應(yīng)用在占空比

4、固定（一般50%左右）或占空比變化不大的場合。受到磁芯漏感及勵磁影響，負載電容不能太大。圖2（b）：由于電容隔直及偏置作用，動態(tài)特性很差。圖2（c）：動態(tài)特性不好，應(yīng)用于橋臂時有共態(tài)導通現(xiàn)象。上述的隔離驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)中，電路（a）的關(guān)閉驅(qū)動不足，取決于勵磁能量，在小占空比時尤其明顯；電路（b）的穩(wěn)態(tài)波形很好，但由于電容的存在，使得動態(tài)響應(yīng)較差，且可靠性也較差；電路（c）是在橋式結(jié)構(gòu)時常用的驅(qū)動，它缺點除了動態(tài)響應(yīng)不好外，由于漏感影響，在橋臂上會產(chǎn)生共態(tài)導通現(xiàn)象，該電路的可靠性也較差。常規(guī)驅(qū)動結(jié)構(gòu)輸出點電壓不能超過電源電壓，為此常常需要增加輸出保護，從而限制了器件的應(yīng)用范圍。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明實施例提

5、供了一種阻斷驅(qū)動輸出結(jié)構(gòu)，能夠產(chǎn)生一種簡單可靠，并適合于開關(guān)信號磁芯隔離驅(qū)動的電路輸出結(jié)構(gòu)，提高驅(qū)動電路的應(yīng)用范圍。本發(fā)明實施例提供了一種阻斷驅(qū)動器件，包括功率驅(qū)動電路，其中：所述功率驅(qū)動電路的開關(guān)管是互補工作的，晶體管采用獨立的二極管，且耐壓高于電源電壓；當采用一個獨立的二極管時，開關(guān)管的極間耐壓高于2倍電源電壓，根據(jù)拓撲不同，工作于正邏輯狀態(tài)或反邏輯狀態(tài)。當采用兩個獨立的二極管時，開關(guān)管的極間耐壓高于2倍電源電壓，既可以工作于反邏輯，也可以工作在正邏輯。所述晶體管采用具有單向?qū)ㄗ饔玫钠骷?，具體包括：二極管，等效二極管的三極管，且耐壓大于電源電壓。所述功率驅(qū)動電路的開關(guān)管包括：具有互補輸出

6、結(jié)構(gòu)的晶體管、絕緣場效應(yīng)晶體管MOS管或相應(yīng)器件結(jié)構(gòu)的組合。通過以上技術(shù)方案的實施，就可以產(chǎn)生一種簡單可靠，并適合于開關(guān)信號磁芯隔離驅(qū)動的電路輸出結(jié)構(gòu)，提高驅(qū)動電路的應(yīng)用范圍。附圖說明圖1為現(xiàn)有技術(shù)中四種常用驅(qū)動電路的電路示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中幾種常用的隔離驅(qū)動電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a為本發(fā)明實施例所述正邏輯阻斷驅(qū)動結(jié)構(gòu)；圖3b為本發(fā)明實施例所述反邏輯阻斷驅(qū)動結(jié)構(gòu)；圖3c為本發(fā)明實施例所述正反邏輯統(tǒng)一的阻斷驅(qū)動結(jié)構(gòu)；圖4為本發(fā)明實施例所述的MOS阻斷驅(qū)動器件的電路結(jié)構(gòu)示意圖（正邏輯，驅(qū)動磁芯例）；圖5為本發(fā)明實施例所述的MOS阻斷驅(qū)動器件的電路結(jié)構(gòu)示意圖（反邏輯，驅(qū)動磁芯例）；圖6為本發(fā)明實施

7、例所述磁芯變壓器電壓的參考波形示意圖；圖7為應(yīng)用本發(fā)明實施例所述阻斷驅(qū)動器件來實現(xiàn)電平變換的電路結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式本發(fā)明實施例提供了一種阻斷驅(qū)動輸出結(jié)構(gòu)，具體通過將成熟的功率驅(qū)動電路進行改進，產(chǎn)生一種簡單可靠，用于邏輯開關(guān)應(yīng)用，并可用于驅(qū)動磁芯變壓器隔離輸出，提高驅(qū)動電路的應(yīng)用范圍。為更好的描述本發(fā)明實施方式，現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行說明。如圖3b所示為反邏輯阻斷驅(qū)動結(jié)構(gòu)，圖3b中：由正邏輯改為反邏輯輸出（這里所述的正邏輯指的是正脈沖有效信號；反邏輯指的是負脈沖有效信號）。即開通時下管導通（負為開通，正為關(guān)閉），關(guān)閉時上管導通。輸出在負載輸出變?yōu)榱愫螅捎诖判镜膭畲呕謴妥饔茫?/p>

8、器件輸出電壓可以繼續(xù)升高，從而達到開通、關(guān)閉都具有驅(qū)動能力的目的；圖3b中V2、V1的耐壓越高，可利用的占空比越高，對占空比小于等于50%的應(yīng)用而言，額定耐壓為2倍的電源電壓就可以了。從圖3b可以看出，電路原理結(jié)構(gòu)沒有大變化，卻實現(xiàn)了3種功能：第一、常規(guī)輸出功能，反邏輯輸出；第二、磁芯驅(qū)動器功能。第三：實現(xiàn)了OC輸出功能，作為低電平到高電平的信號變換。如果要得到串聯(lián)型正邏輯輸出結(jié)構(gòu)，卻不能簡單將輸出從圖3b中V1的陽極引出，而可以參考如圖3a所示的結(jié)構(gòu)。使用雙極型三極管現(xiàn)有串聯(lián)結(jié)構(gòu)，正負邏輯輸出時，結(jié)構(gòu)是不同的，如圖3a和3b所示，可以將現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進行更改，采用共集結(jié)構(gòu)可以統(tǒng)一輸出結(jié)構(gòu)；而如圖3

9、c的結(jié)構(gòu)無論正邏輯，反邏輯都可以驅(qū)動磁芯變壓器；在上述結(jié)構(gòu)中，若使用共漏的場效應(yīng)管結(jié)構(gòu)也可獲得同樣效果。下面以一些具體的應(yīng)用實例來說明本發(fā)明實施例所述阻斷驅(qū)動器件的作用。 圖4、圖5所示為應(yīng)用本發(fā)明實施例所述阻斷驅(qū)動器件來驅(qū)動隔離變壓器的電路示意圖。圖4為正邏輯輸出應(yīng)用，圖5為反邏輯輸出應(yīng)用，以如圖5進行說明如下：磁芯變壓器繞組TA、TB、TC的奇數(shù)（或偶數(shù)）標號為同名端，參考波形如圖6所示。l 開通時，V2導通，V3截止。通過驅(qū)動變壓器開通主開關(guān)管V5。l 關(guān)閉時，V2截止，V3導通。具有很好的關(guān)閉驅(qū)動能力，主開關(guān)管V5柵極下降到低電平。l 伏秒平衡磁芯自恢復過程。由于V1的反向截止功能，變

10、壓器原邊TA-2（輸出點）可以高于電源電壓，于是在主開關(guān)管得到了負極性的勵磁恢復波形，繞組TB起到伏秒鉗位作用，同時限制了輸出點的電壓。l 如果是低占空比或單脈沖驅(qū)動，由于關(guān)閉時，V3導通，能夠自動鉗位輸出，避免由于磁芯變壓器電感與輸出電容產(chǎn)生自由振蕩，造成主開關(guān)管V5的誤導通。上述圖5所示的結(jié)構(gòu)一般應(yīng)用在脈沖寬度調(diào)制PWM占空比50%的驅(qū)動電路中，比如橋式功率驅(qū)動；但由于可以通過調(diào)整磁芯變壓器繞組TA，TB匝比，將伏秒積分限制在一個較高的水平，因此只要V1，V2耐壓足夠高，就可以使得PWM工作在超過50%占空比（條件是開關(guān)管V5柵極耐壓足夠，否則需要另加電路）。從上述的應(yīng)用中可知，與OC輸出

11、結(jié)構(gòu)不同，由于關(guān)閉時V3導通，同樣具有驅(qū)動作用，使得即便是脈沖寬度很窄，同樣具有良好驅(qū)動能力，避免了OC輸出結(jié)構(gòu)關(guān)閉驅(qū)動能力不夠的缺陷；另外，由于磁芯勵磁自恢復、沒有隔直電容或儲能電容，使得瞬態(tài)反應(yīng)良好，避免動態(tài)工作時，驅(qū)動變壓器不正常工作燒毀主開關(guān)管現(xiàn)象；同時該種電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，適合集成化。上述電路完全適合驅(qū)動窄脈沖，單脈沖；脈沖上升、下降沿取決于脈沖變壓器的設(shè)計，驅(qū)動窄脈沖變壓器的電路輸出波形，可以參考圖6所示。如圖7所示為應(yīng)用本發(fā)明實施例所述阻斷驅(qū)動器件來實現(xiàn)電平變換的電路結(jié)構(gòu)示意圖，所述的電平變換指的是邏輯低電平轉(zhuǎn)高電平，類似于OC輸出，不同處在0-5V間有驅(qū)動能力，大于5V就通過電阻上拉實現(xiàn)高電平邏輯，具有一般OC輸出的特點。綜上所述，本發(fā)明實施例通過將成熟的功率驅(qū)動電路進行改進，產(chǎn)生一種簡單可靠，并適