專利名稱:提高升壓電路主功率開關(guān)器件可靠性的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種提高升壓電路(以下稱BOOST電路)主功率開關(guān)器件可靠性的電路,尤其涉及通訊電源功率因數(shù)校正電路的可靠性。
有源功率因數(shù)校正可以使得功率因數(shù)接近1而受到青睞。BOOST電路就是一種應(yīng)用廣泛的功率因數(shù)校正電路,不僅能夠獲得很高的功率因數(shù)(約為1),還可為后級(jí)DC/DC電路提供穩(wěn)定的直流高壓,因而常用作開關(guān)電源的前級(jí)電路。該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,包括主電路和控制電路,其中主電路一般由升壓電感、主功率開關(guān)器件、升壓二極管構(gòu)成;控制電路多采用UC3854(或UC3854A/B)芯片。盡管電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但其電路可靠性差,尤其是主功率開關(guān)器件的工作可靠性不高。其原因如下主功率開關(guān)器件多采用功率場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET、絕緣柵雙極性晶體管IGBT。當(dāng)采用單只功率器件形式,則在較大功率輸出時(shí),必然會(huì)給主功率管帶來(lái)較大的電流應(yīng)力。所以實(shí)際應(yīng)用時(shí)多采用雙管或多管并聯(lián)。但這種并聯(lián)技術(shù)僅是純粹的并聯(lián),即自行實(shí)現(xiàn)電流的均衡,以降低單管的電流應(yīng)力,但由于主功率開關(guān)器件參數(shù)的離散性,各開關(guān)器件均流效果并不理想。
本發(fā)明的目的是提供一種電路,應(yīng)能有效降低BOOST電路中絕緣柵雙極性晶體管IGBT、功率場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET等主功率開關(guān)器件所承受的電流應(yīng)力,從而提高BOOST電路的可靠性。
為解決上述任務(wù),本發(fā)明提供的提高升壓電路主功率開關(guān)器件可靠性的電路,包括分頻電路和驅(qū)動(dòng)電路;控制電路輸出一系列頻率為f的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào),通過(guò)分頻電路處理后,即可得到兩路頻率為f/2的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào),再通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路分別接至主功率開關(guān)管絕緣柵雙極性晶體管IGBT的柵極或功率場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET的基極。
采用本發(fā)明所述的技術(shù)方案,能夠?qū)崿F(xiàn)雙管并聯(lián)交替工作,即一只功率開關(guān)管開通時(shí),另一只功率開關(guān)管必然關(guān)斷,各功率開關(guān)管工作頻率均為f/2。達(dá)到并聯(lián)主功率開關(guān)器件交替工作而均分電流的效果,降低了單管所承受的電流應(yīng)力,提高了BOOST電路的工作可靠性。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述
圖1本發(fā)明應(yīng)用于升壓電路的原理框圖;圖2是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體電路圖;圖3是圖1、圖2中分頻電路分頻處理前、后的波形示意圖;如圖1,控制電路輸出一系列頻率為f的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào),通過(guò)分頻電路處理后,即可得到兩路頻率為f/2的脈沖驅(qū)動(dòng),信號(hào)分頻電路分頻處理前、后的波形如圖3所示,這兩路分頻脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)的合成,即保證了與控制電路輸出脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)相一致的連續(xù)性。再通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路分別接至主功率開關(guān)管IGBT的柵極(或MOSFET的基極),即可實(shí)現(xiàn)雙管并聯(lián)交替工作,即一只功率開關(guān)管開通時(shí),另一只功率開關(guān)管必然關(guān)斷,各功率開關(guān)管工作頻率均為f/2。
圖2是實(shí)現(xiàn)并聯(lián)交替工作的具體電路圖分頻電路包括與非門4011、D觸發(fā)器4013和兩個(gè)與門4081;驅(qū)動(dòng)電路包括NPN型三極管VT4、VT10,PNP型三極管VT7、VT11,電容C38、C40,電阻R38、R39和二極管VD14;控制電路輸出頻率為f的信號(hào),通過(guò)與非門4011反向后接入D觸發(fā)器4013的CLK端口,所述D觸發(fā)器4013下降沿觸發(fā)后獲得兩路頻率為f/2的方波信號(hào),再分別和控制電路的輸出信號(hào)通過(guò)兩個(gè)與門4081相與即可得到兩路分頻后的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào);一路分頻后的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻R38分別接至NPN型三極管VT4和PNP型三極管VT7的基極,VT4的集電極接至二極管VD14的陰極,VD14的陽(yáng)極接+15V電源,VT7的集電極接控制地,電容C38跨接在VT4和VT7的集電極間,VT4的發(fā)射極與VT7的發(fā)射極相連,輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)接至并聯(lián)之一的主功率開關(guān)管IGBT的柵極(或MOSFET的基極);另一路分頻后的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻R39分別接至NPN型三極管VT10和PNP型三極管VT11的基極,VT10的集電極接至二極管VD14的陰極,VT11的集電極接控制地,電容C39跨接在VT10和VT11的集電極間,VT10的發(fā)射極與VT11的發(fā)射極相連,輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)接至另一個(gè)主功率開關(guān)管IGBT的柵極(或MOSFET的基極);可見(jiàn),分頻信號(hào)經(jīng)過(guò)兩路驅(qū)動(dòng)電路后分別驅(qū)動(dòng)主功率開關(guān)管的開通與關(guān)斷,即可實(shí)現(xiàn)雙管并聯(lián)交替工作,各開關(guān)管的工作頻率為f/2。
圖2中分頻電路的輸入及分頻后的兩路驅(qū)動(dòng)脈沖波形亦如圖3所示。另外,該電路工作頻率為65KHz,分頻處理后驅(qū)動(dòng)脈沖頻率為32.5KHz,非常適于IGBT的工作頻率,若采用單只IGBT主功率管,頻率仍為65KHz,這將不利于IGBT的可靠工作(通常IGBT的工作頻率為30-40KHz)。因此,該分頻交替電路亦可實(shí)現(xiàn)在較高頻率時(shí)仍然采用IGBT功率器件可靠工作。
權(quán)利要求
1.提高升壓電路主功率開關(guān)器件可靠性的電路,包括分頻電路和驅(qū)動(dòng)電路;控制電路輸出一系列頻率為f的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào),通過(guò)分頻電路處理后,即可得到兩路頻率為f/2的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào),再通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路分別接至主功率開關(guān)器件IGBT的柵極或MOSFET基極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高升壓電路主功率開關(guān)器件可靠性的電路,其特征在于所述的分頻電路包括與非門(4011)、D觸發(fā)器(4013)和兩個(gè)與門(4081);控制電路輸出頻率為f的信號(hào),通過(guò)與非門(4011)反向后接入D觸發(fā)器(4013)的CLK端口,所述D觸發(fā)器下降沿觸發(fā)后獲得兩路頻率為f/2的方波信號(hào),再分別和控制電路的輸出信號(hào)通過(guò)所述的兩個(gè)與門(4081)相與即可得到兩路分頻后的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的提高升壓電路主功率開關(guān)器件可靠性的電路,其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)電路包括NPN型三極管VT4、VT10,PNP型三極管VT7、VT11,電容C38、C40,電阻R38、R39和二極管VD14;一路分頻后的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻R38分別接至NPN型三極管VT4和PNP型三極管VT7的基極,VT4的集電極接至二極管VD14的陰極,VD14的陽(yáng)極接+15V電源,VT7的集電極接控制地,電容C38跨接在VT4和VT7的集電極間,VT4的發(fā)射極與VT7的發(fā)射極相連,輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)接至并聯(lián)之一的主功率開關(guān)管IGBT的柵極或MOSFET的基極;另一路分頻后的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻R39分別接至NPN型三極管VT10和PNP型三極管VT11的基極,VT10的集電極接至二極管VD14的陰極,VT11的集電極接控制地,電容C39跨接在VT10和VT11的集電極間,VT10的發(fā)射極與VT11的發(fā)射極相連,輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)接至另一個(gè)主功率開關(guān)管IGBT的柵極或MOSFET的基極。
全文摘要
提高升壓電路主功率開關(guān)器件可靠性的電路,涉及通訊電源功率因數(shù)校正電路的可靠性,包括分頻電路和驅(qū)動(dòng)電路;控制電路輸出一系列頻率為f的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào),通過(guò)分頻電路處理后,即可得到兩路頻率為f/2的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào),再通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路分別接至主功率開關(guān)管IGBT的柵極或MOSFET基極;能夠?qū)崿F(xiàn)并聯(lián)主功率開關(guān)器件交替工作而均分電流的效果,降低了單管所承受的電流應(yīng)力,提高了升壓電路的工作可靠性。
文檔編號(hào)H03K17/00GK1383265SQ0111282
公開日2002年12月4日 申請(qǐng)日期2001年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月26日
發(fā)明者張前, 李鵬 申請(qǐng)人:深圳市中興通訊股份有限公司