專利名稱：一種提高器件耐壓的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高器件耐壓的電路。
背景技術(shù)：
對于較高的電網(wǎng)電壓，例如480VAC電網(wǎng)，設(shè)計(jì)適用的開關(guān)電源會(huì)遇到高耐壓晶體管開關(guān)器件的選取困難的問題。對于480VAC電網(wǎng)來說，考慮到電網(wǎng)電壓的波動(dòng)以及設(shè)計(jì)裕量，使用傳統(tǒng)的開關(guān)電源設(shè)計(jì)方案需要選用耐壓1000V以上的晶體管作為開關(guān)器件。但是耐壓1000V以上的晶體管屬于相對比較特殊的器件，因此將造成選取困難、成本較高的問題?，F(xiàn)有技術(shù)中為了解決耐高壓晶體管選取困難、成本高的問題提出了幾個(gè)方案，首先參見圖1，該圖為現(xiàn)有技術(shù)中提供的提高器件耐壓的電路圖。圖1所示電路中用兩個(gè)NMOS管Ql和Q2串聯(lián)來提供耐壓能力，其中下管Ql受PWM 控制電路的直接驅(qū)動(dòng)，當(dāng)Ql由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷時(shí)，Ql的漏極和源極之間的電壓升高，當(dāng)Ql的漏極和源極之間的電壓接近穩(wěn)壓管ZDl的電壓時(shí)，上管Q2的柵極和源極之間的電壓將低于導(dǎo)通門檻電壓，因此，Q2也進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)Ql和Q2均關(guān)斷時(shí)，Ql分擔(dān)的電壓由穩(wěn)壓管 ZDl的穩(wěn)壓值決定。當(dāng)Ql由關(guān)斷轉(zhuǎn)為導(dǎo)通時(shí)，其漏極和源極之間的電壓將下降，電阻Rl將為Q2提供驅(qū)動(dòng)電流，從而使Q2也導(dǎo)通。但是，圖1所示的電路存在以下缺點(diǎn)為上管Q2提供驅(qū)動(dòng)能量的是電阻Rl取自輸入電壓Vin的能量，由于輸入電壓Vin是高壓(通常高于電網(wǎng)電壓)，Rl受自身功耗的限制，不能在Q2導(dǎo)通時(shí)提供較大的驅(qū)動(dòng)電流，這樣將使Q2的導(dǎo)通速度慢，Q2的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗較大，因此該電路的效率低，通常只適用于功率很小的場合。參見圖2，該圖為現(xiàn)有技術(shù)中提供的另一種耐高壓的電路圖。圖2提供的電路(申請?zhí)?00810028422. 4)與圖1所示的電路相似，圖2所示的電路在穩(wěn)壓管D4上并聯(lián)電容C2。Q2導(dǎo)通時(shí)C2放電可以改善上管Ql的驅(qū)動(dòng)。Ql柵極和源極之間用電阻R4和二極管D3串聯(lián)代替圖1中的穩(wěn)壓管ZD2。但是圖2所示電路仍然存在以下缺點(diǎn)為上管Ql提供驅(qū)動(dòng)能量的是電阻Rl取自輸入電壓Vin的能量，由于輸入電壓Vin是高壓(通常高于電網(wǎng)電壓)，電阻Rl受自身功耗的限制，不能為Ql導(dǎo)通提供較大的驅(qū)動(dòng)電流；當(dāng)下管Q2關(guān)斷后，Q2漏極電壓上升，C2充電， 直到兩端電壓達(dá)到D4的穩(wěn)壓值(通常為幾百伏)；而在開關(guān)管Q1，Q2導(dǎo)通時(shí)，電容C2會(huì)通過Ql門極放電，直到等于開關(guān)管Ql的門極驅(qū)動(dòng)電壓(十幾伏)，C2的放電雖然能提高Ql 的驅(qū)動(dòng)能力，但在開關(guān)過程中的充放電，會(huì)產(chǎn)生較大損耗。因此該電路和圖1所示電路相比可適用于更大功率等級的場合，但效率仍然較低?，F(xiàn)有技術(shù)中還提供一種改進(jìn)方案(US2008/00802U)如圖3所示，上管SW2導(dǎo)通時(shí)所需的較大驅(qū)動(dòng)電流由電容CBl提供。上管SW2和下關(guān)SWl關(guān)斷時(shí)的電壓分配由電容CBl 和電容CB2的電壓決定，而CBl和CB2的分壓由繞組NPl和NP2的變比決定。
但是圖3所示的電路存在以下缺點(diǎn)雖然驅(qū)動(dòng)上管SW2的能力得到改善，但是，驅(qū)動(dòng)SW2的器件為電容CBl。與圖2的現(xiàn)有技術(shù)存在相同的問題，即電容CBl和電容CB2仍為高壓充放電。因此，電容CBl在給上管SW2提供驅(qū)動(dòng)能量的過程，以及CBl和CB2電壓的平衡過程存在較大損耗。綜上所述，以上論述的現(xiàn)有技術(shù)提供的電路均存在較大損耗的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種提高器件耐壓的電路，能夠提高器件的耐壓能力，并且降低電路的損耗。本發(fā)明提供一種提高器件耐壓的電路，包括第一電容、第一穩(wěn)壓管、第一二極管、 上NMOS管和下NMOS管；上NMOS管的柵極連接第一二極管的陰極，第一二極管的陽極連接電源；電源的地之間連接第一電容；上NMOS管的柵極通過第一穩(wěn)壓管接地；上NMOS管的源極連接下NMOS管的漏極，下NMOS管的源極接地，下NMOS管的柵極連接PWM驅(qū)動(dòng)信號。優(yōu)選地，還包括并聯(lián)于上NMOS管的柵極和源極之間的第二穩(wěn)壓管。優(yōu)選地，所述電路作為反激電路中與原邊繞組連接的開關(guān)管。優(yōu)選地，所述電路作為BUCK電路中的開關(guān)管，上NMOS管的漏極連接BUCK電路中的二極管的陽極。優(yōu)選地，所述電路作為BOOST電路中的開關(guān)管，上NMOS管的漏極連接BOOST電路中的二極管的陽極。本發(fā)明還提供一種提高器件耐壓的電路，包括第一電容、第一穩(wěn)壓管、第一二極管、上IGBT管和下IGBT管；上IGBT管的門極連接第一二極管的陰極，第一二極管的陽極連接電源；電源的地之間連接第一電容；上IGBT管的門極通過第一穩(wěn)壓管接地；上IGBT管的發(fā)射極連接下IGBT管的集電極，下IGBT管的發(fā)射極接地，下IGBT管的門極連接PWM驅(qū)動(dòng)信號。優(yōu)選地，還包括并聯(lián)于上IGBT管的門極和發(fā)射極之間的第二穩(wěn)壓管。優(yōu)選地，所述電路作為反激電路中與原邊繞組連接的開關(guān)管。優(yōu)選地，所述電路作為BUCK電路中的開關(guān)管，上IGBT管的集電極連接BUCK電路中的二極管的陽極。優(yōu)選地，所述電路作為BOOST電路中的開關(guān)管，上IGBT管的集電極連接BOOST電路中的二極管的陽極。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提供的提高器件耐壓的電路，提供給上NMOS管的驅(qū)動(dòng)電壓直接來自于電源，因此不需任何轉(zhuǎn)換電路。當(dāng)上NMOS管導(dǎo)通時(shí)，電源只需提供上NMOS管門極導(dǎo)通時(shí)所需要的驅(qū)動(dòng)能量，沒有其它損耗；當(dāng)下NMOS管關(guān)斷時(shí)，第一二極管將電源與第一穩(wěn)壓管分開，因此也不產(chǎn)生額外的損耗。因此，本發(fā)明實(shí)施例提供的電路可以降低損耗。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中提供的提高器件耐壓的電路圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中提供的又一種提高器件耐壓的電路圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中提供的另一種提高器件耐壓的電路圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例一提供的電路圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例二提供的提高器件耐壓的電路；圖6是本發(fā)明提供的電路的一種應(yīng)用電路；圖7是本發(fā)明提供的電路的又一種應(yīng)用電路；圖8是本發(fā)明提供的電路的另一種應(yīng)用電路。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。參見圖4，該圖為本發(fā)明實(shí)施例一提供的電路圖。本發(fā)明實(shí)施例提供的提高器件耐壓的電路包括第一電容Cl、第一穩(wěn)壓管ZD1、第一二極管 D1、上 NMOS 管 Q2、下 NMOS 管 Ql ；其中，上NMOS管Q2的柵極連接第一二極管Dl的陰極，第一二極管Dl的陽極連接電源Vcc。電源Vcc與地之間連接第一電容Cl。上NMOS管的柵極通過第一穩(wěn)壓管ZDl接地；上NMOS管的源極連接下NMOS管的漏極，下NMOS管的源極接地，下NMOS管的柵極連接PWM驅(qū)動(dòng)信號Vd。下面結(jié)合圖4詳細(xì)說明本發(fā)明實(shí)施例提供的該電路的工作原理。下NMOS管Ql受PWM控制電路的直接驅(qū)動(dòng)，其中Vd為PWM驅(qū)動(dòng)信號。當(dāng)Ql受PWM驅(qū)動(dòng)信號的驅(qū)動(dòng)由導(dǎo)通變?yōu)殛P(guān)斷時(shí)，Ql的漏極和源極之間的電壓升高，第一二極管Dl承受反壓關(guān)斷，當(dāng)Ql的DS漏極和源極之間的電壓接近第一穩(wěn)壓管ZDl 的穩(wěn)壓值時(shí)，上NMOS管Q2的柵極和源極之間的電壓低于導(dǎo)通門檻電壓，Q2也將進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)Ql和Q2都關(guān)斷時(shí)，Ql分擔(dān)的電壓由第一穩(wěn)壓管ZDl的穩(wěn)壓值決定。當(dāng)Ql的柵極有高電平驅(qū)動(dòng)時(shí)，Ql的漏極和源極之間的電壓將下降直至完全導(dǎo)通。 當(dāng)Ql的漏極和源極兩端的電壓較低時(shí)，第一二極管Dl導(dǎo)通，Vcc進(jìn)而為Q2提供足夠的驅(qū)動(dòng)電壓和電流，使Q2也導(dǎo)通。Vcc由于只需要提供Q2能導(dǎo)通的門極驅(qū)動(dòng)電壓，因此幅值很低，一般十幾V左右即可滿足要求。本發(fā)明中，提供給Q2的驅(qū)動(dòng)電壓直接來自于Vcc，不需任何轉(zhuǎn)換電路，在Q2導(dǎo)通時(shí)，Vcc只提供門極導(dǎo)通驅(qū)動(dòng)所需要的能量，沒有其它損耗；在Ql關(guān)斷時(shí)，第一二極管Dl將 Vcc與第一穩(wěn)壓管ZDl分開，也不產(chǎn)生額外的損耗。因此，本發(fā)明實(shí)施例提供的電路可以降低損耗。本發(fā)明實(shí)施例還提供一種提高器件耐壓的電路，參見圖5，該圖為本發(fā)明實(shí)施例二
5提供的提高器件耐壓的電路。本實(shí)施例提供的提高器件耐壓的電路與實(shí)施例一的區(qū)別是增加了箝位保護(hù)電路。 如圖5所示，Q2的柵極和源極之間并聯(lián)箝位保護(hù)電路，可以將Q2的柵極電壓箝位在安全范圍之內(nèi)。本實(shí)施例中的箝位保護(hù)電路為一個(gè)穩(wěn)壓管，如圖5所示的第二穩(wěn)壓管S)2。需要說明的是，以上實(shí)施例提供的提高器件耐壓的電路中的上管和下管均是NMOS 管，可以理解的是上管和下管也可以為IGBT管，除了上管和下管不同外，其他部分的電路均相同。因此，其工作原理在此不再贅述。本實(shí)施例提供的提高器件耐壓的電路包括第一電容、第一穩(wěn)壓管、第一二極管、 上IGBT管和下IGBT管；上IGBT管的門極連接第一二極管的陰極，第一二極管的陽極連接電源；電源的地之間連接第一電容；上IGBT管的門極通過第一穩(wěn)壓管接地；上IGBT管的發(fā)射極連接下IGBT管的集電極，下IGBT管的發(fā)射極接地，下IGBT管的門極連接PWM驅(qū)動(dòng)信號。需要說明的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的提高器件耐壓的電路整體可以作為一個(gè)開關(guān)管來使用，其工作原理的實(shí)質(zhì)是將兩個(gè)開關(guān)管串聯(lián)起來增加耐壓能力。下面介紹幾種典型的該電路作為開關(guān)管的應(yīng)用場合。參見圖6，該圖為本發(fā)明提供的電路的一種應(yīng)用電路。本實(shí)施例提供的開關(guān)管是應(yīng)用于反激電路。如圖6所示，虛框內(nèi)是本發(fā)明提供的提高器件耐壓的電路，其整體作為一個(gè)開關(guān)管使用，上NMOS管Q2的漏極連接變壓器Tl的原邊繞組的同名端，變壓器Tl的副邊繞組的同名端通過第二二極管D2連接輸出正端。輸出正端和輸出負(fù)端之間并聯(lián)第二電容C2。其中反激電路的典型應(yīng)用是應(yīng)用在開關(guān)電源中，其輸入電壓為Vin，輸出電壓為 Vo。如果輸入電壓Vin較大，此時(shí)就需要開關(guān)管的耐壓能力較強(qiáng)，耐壓較高。參見圖7，該圖為本發(fā)明提供的電路的又一種應(yīng)用電路。本實(shí)施例提供的開關(guān)管是應(yīng)用于BUCK電路。如圖7所示，虛框內(nèi)是本發(fā)明提供的提高器件耐壓的電路，其整體作為一個(gè)開關(guān)管使用，上NMOS管Q2的漏極連接BUCK電路中的第二二極管D2的陽極。第二二極管D2的陰極連接輸入電壓Vin的正端，陽極還連接第一電感Ll的一端， 第一電感Ll的另一端連接輸出電壓Vo的負(fù)端，輸出電壓Vo的正端和負(fù)端之間并聯(lián)第二電容C2。參見圖8，該圖為本發(fā)明提供的電路的又一種應(yīng)用電路。本實(shí)施例提供的開關(guān)管是應(yīng)用于BOOST電路。如圖8所示，虛框內(nèi)是本發(fā)明提供的提供器件耐壓的電路，其整體作為一個(gè)開關(guān)管使用，上NMOS管Q2的漏極連接BUCK電路中的第二二極管的陽極。第二二極管D2的陽極通過第一電感Ll連接輸入電壓Vin的正端，陰極連接輸出電壓Vo的正端。輸出電壓Vo的正端和負(fù)端之間并聯(lián)第二電容C2。需要說明的是，以上僅是開關(guān)管的典型應(yīng)用電路圖，可以理解的是，應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施例提供的耐高壓的開關(guān)管不局限應(yīng)用于這幾種場合，在其他開關(guān)管應(yīng)用的場合也同樣適用，在此不再一一舉例介紹。以上僅是以NMOS管為例進(jìn)行介紹的應(yīng)用場合，可以理解的是，應(yīng)用IGBT管也可以完成相同的功能，因此，在此不再贅述。本發(fā)明實(shí)施例提供的開關(guān)管，將兩個(gè)開關(guān)管串聯(lián)從而提高耐壓能力，并且電路結(jié)構(gòu)簡單，功耗小。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高器件耐壓的電路，其特征在于，包括第一電容、第一穩(wěn)壓管、第一二極管、 上NMOS管和下NMOS管；上NMOS管的柵極連接第一二極管的陰極，第一二極管的陽極連接電源； 電源的地之間連接第一電容； 上NMOS管的柵極通過第一穩(wěn)壓管接地；上NMOS管的源極連接下NMOS管的漏極，下NMOS管的源極接地，下NMOS管的柵極連接 PWM驅(qū)動(dòng)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，還包括并聯(lián)于上NMOS管的柵極和源極之間的第二穩(wěn)壓管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路，其特征在于，所述電路作為反激電路中與原邊繞組連接的開關(guān)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路，其特征在于，所述電路作為BUCK電路中的開關(guān)管， 上NMOS管的漏極連接BUCK電路中的二極管的陽極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路，其特征在于，所述電路作為BOOST電路中的開關(guān)管，上NMOS管的漏極連接BOOST電路中的二極管的陽極。
6.一種提高器件耐壓的電路，其特征在于，包括第一電容、第一穩(wěn)壓管、第一二極管、 上IGBT管和下IGBT管；上IGBT管的門極連接第一二極管的陰極，第一二極管的陽極連接電源； 電源的地之間連接第一電容； 上IGBT管的門極通過第一穩(wěn)壓管接地；上IGBT管的發(fā)射極連接下IGBT管的集電極，下IGBT管的發(fā)射極接地，下IGBT管的門極連接PWM驅(qū)動(dòng)信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，還包括并聯(lián)于上IGBT管的門極和發(fā)射極之間的第二穩(wěn)壓管。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電路，其特征在于，所述電路作為反激電路中與原邊繞組連接的開關(guān)管。
9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電路，其特征在于，所述電路作為BUCK電路中的開關(guān)管， 上IGBT管的集電極連接BUCK電路中的二極管的陽極。
10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電路，其特征在于，所述電路作為BOOST電路中的開關(guān)管，上IGBT管的集電極連接BOOST電路中的二極管的陽極。
全文摘要
本發(fā)明提供一種提高器件耐壓的電路，包括第一電容、第一穩(wěn)壓管、第一二極管、上NMOS管和下NMOS管；上NMOS管的柵極連接第一二極管的陰極，第一二極管的陽極連接電源；電源的地之間連接第一電容；上NMOS管的柵極通過第一穩(wěn)壓管接地；上NMOS管的源極連接下NMOS管的漏極，下NMOS管的源極接地，下NMOS管的柵極連接PWM驅(qū)動(dòng)信號。本發(fā)明提供的電路可以降低損耗。
文檔編號H02M1/08GK102315758SQ20101022260
公開日2012年1月11日 申請日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者姜德來, 葛良安 申請人:英飛特電子(杭州)有限公司