專利名稱：隔離型功率管驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種隔離型功率管驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
高壓型功率管在數(shù)控機(jī)床、汽車電子、開(kāi)關(guān)電源、數(shù)字音響、無(wú)線通訊等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)有的技術(shù)中，功率驅(qū)動(dòng)器一般工作在低電壓領(lǐng)域，難以滿足高電壓應(yīng)用領(lǐng)域的需求。如今面世的高壓集成電路(HVIC)多應(yīng)用在IKV以下的全橋或半橋控制領(lǐng)域， 功率管驅(qū)動(dòng)器多應(yīng)用在100V以下有應(yīng)用領(lǐng)域，千伏級(jí)功率管驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域一直是一片空白，它們共同面對(duì)的難題是功率器件與控制部分共地而帶來(lái)的干擾無(wú)法從根本上解決。如何提高功率管在高電壓控制領(lǐng)域工作的穩(wěn)定性、有效發(fā)揮其性能是當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種隔離型功率管驅(qū)動(dòng)器，有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，可應(yīng)用于高電壓功率管控制領(lǐng)域，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，開(kāi)關(guān)速度快，性能穩(wěn)定。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種隔離型功率管驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述隔離型功率管驅(qū)動(dòng)器包括PWM控制器、輸入驅(qū)動(dòng)器、隔離電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路和功率管控制電路；所述PWM控制器，用于輸出頻率和占空比可調(diào)的方波信號(hào)，所述方波信號(hào)為TTL電平或CMOS電平；所述輸入驅(qū)動(dòng)器，用于實(shí)現(xiàn)輸入級(jí)的TTL或CMOS邏輯信號(hào)到后級(jí)電路所需電平的轉(zhuǎn)換；所述隔離電路，用于實(shí)現(xiàn)輸入級(jí)控制信號(hào)與輸出級(jí)功率信號(hào)的隔離；所述輸出驅(qū)動(dòng)電路，用于將隔離電路輸出的邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換為功率控制信號(hào)；所述功率管控制電路，用于根據(jù)輸出驅(qū)動(dòng)電路提供的控制信號(hào)來(lái)判斷控制功率管開(kāi)通或關(guān)斷；所述輸出驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)地接功率管的源極，信號(hào)輸出端接功率管的柵極，功率管的漏極接電源VCC3。進(jìn)一步，所述電流型開(kāi)關(guān)電路包括P溝道場(chǎng)效應(yīng)管、N溝道場(chǎng)效應(yīng)管、電阻和電容。進(jìn)一步，所述輸出負(fù)載電路包括柵極電阻、功率場(chǎng)效應(yīng)管和負(fù)載電阻。進(jìn)一步，所述隔離電路包括信號(hào)隔離電路和電源隔離電路。本發(fā)明的有益效果是
本發(fā)明為一種可應(yīng)用于高電壓領(lǐng)域控制的功率管驅(qū)動(dòng)器，是基于信號(hào)隔離及電源隔離的功率管驅(qū)動(dòng)器，區(qū)別于普通商用的非隔離型功率管驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明可以應(yīng)用于高電壓功率管控制領(lǐng)域，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)；驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，可以有效降低場(chǎng)效應(yīng)管柵極電容的影響； 關(guān)速度快，可以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)所的需求。


圖1是本發(fā)明的原理框圖； 圖2是本發(fā)明的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述
如圖1所示，本發(fā)明包括PWM控制器1、輸入驅(qū)動(dòng)器2、隔離電路3、輸出驅(qū)動(dòng)電路4和功率管控制電路5。PWM控制器1用于輸出頻率和占空比可調(diào)的方波信號(hào)，由PWM控制器1 輸出的方波信號(hào)可以為TTL電平或CMOS電平。輸入驅(qū)動(dòng)器2用于實(shí)現(xiàn)輸入級(jí)的TLL電平到后級(jí)電路所需電平的轉(zhuǎn)換；隔離電路 3用于實(shí)現(xiàn)輸入級(jí)控制信號(hào)與輸出級(jí)功率信號(hào)的隔離，經(jīng)輸出驅(qū)動(dòng)電路4，隔離后的控制信號(hào)可由功率管控制電路5用于控制功率管的導(dǎo)通和關(guān)斷。輸出驅(qū)動(dòng)電路4用于將隔離電路3輸出的邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換為功率控制信號(hào)，功率管控制電路5用于根據(jù)輸出驅(qū)動(dòng)電路4提供的控制信號(hào)來(lái)判斷控制功率管開(kāi)通或關(guān)斷。如圖2所示，輸入驅(qū)動(dòng)器2的功能是將輸入的TTL或CMOS邏輯信號(hào)(通常為PWM 信號(hào))轉(zhuǎn)變成可以控制功率管工作的控制信號(hào)(通常為10伏級(jí)的邏輯信號(hào))；輸入級(jí)的TTL 電平是來(lái)自PWM控制器1或高速時(shí)鐘的信號(hào)，它所在的邏輯電平不能直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)大功率場(chǎng)效應(yīng)管，經(jīng)輸入驅(qū)動(dòng)器出來(lái)的邏輯信號(hào)在為0伏或12伏，可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)大功率場(chǎng)效應(yīng)管。 高速低延遲的輸入驅(qū)動(dòng)器2將輸入級(jí)的TTL電平轉(zhuǎn)換為0到10伏級(jí)邏輯電平，足以控制功率管的工作。隔離電路3用于實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電路輸出與后級(jí)驅(qū)動(dòng)級(jí)的電氣隔離。隔離電路3共包括控制邏輯隔離(信號(hào)隔離)電路和電源隔離電路兩部分。其中邏輯隔離和電源隔離可以根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)所選擇電氣隔離的級(jí)別。電源隔離為后級(jí)的驅(qū)動(dòng)器提供功率輸入。經(jīng)過(guò)隔離電路3， 低電壓輸入控制級(jí)的信號(hào)與高電壓輸出級(jí)完全實(shí)現(xiàn)了電氣上的隔離。輸出驅(qū)動(dòng)電路4的作用是將隔離電路3輸出的邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換為功率控制信號(hào)。兩種信號(hào)的區(qū)別在于其帶負(fù)載能力的差異。邏輯信號(hào)只提供高低電平，沒(méi)有帶負(fù)載能力，不能直接用于控制功率管工作。功率控制信號(hào)是邏輯信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)之后的信號(hào)，有帶負(fù)載能力，可以直接用于功率管的控制。輸出驅(qū)動(dòng)電路4包括一個(gè)NPN型三極管Ql和一個(gè)PNP型三極管Q2，三極管Ql的集電極接電源VCC2，發(fā)射極接三極管Q2的發(fā)射極，基極分別接隔離電路的信號(hào)輸出端和三極管Q2的基極，三極管Q2的集電極接地。輸出驅(qū)動(dòng)電路4信號(hào)地接功率管的源極，信號(hào)輸出端接功率管的柵極，功率管的漏極接電源VCC3。功率管控制電路5的功率控制信號(hào)與功率管實(shí)現(xiàn)浮地是本發(fā)明的核心思路。功率控制信號(hào)與功率管不共用一套電源，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)功率管的控制并且不受功率管供電系統(tǒng)的影響。功率管控制電路5可以取代HVIC的部分功能并彌補(bǔ)其在高電壓控制領(lǐng)域的不足，可以彌補(bǔ)非隔離型驅(qū)動(dòng)器在百伏級(jí)應(yīng)用領(lǐng)域的缺陷。可以廣泛應(yīng)用于大功率BUCK型開(kāi)關(guān)電源、半橋高邊驅(qū)動(dòng)等電路之中。本發(fā)明的工作過(guò)程為PWM控制器1輸出的通常為COMS電平或TTL電平的邏輯控制信號(hào)，輸入驅(qū)動(dòng)器2接收PWM控制器1輸出的控制信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為可以控制開(kāi)通或關(guān)斷功能管的邏輯信號(hào)。隔離電路3接收輸入驅(qū)動(dòng)器2的輸出，并實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)在電氣上的隔離。輸出驅(qū)動(dòng)電路4接收隔離電路3輸出的隔離信號(hào)，并把其轉(zhuǎn)換為可以直接驅(qū)動(dòng)功率管的信號(hào)。輸出驅(qū)動(dòng)電路4的信號(hào)地接功率管的源極，信號(hào)輸出接功率管的柵極。實(shí)現(xiàn)輸出驅(qū)動(dòng)電路4與功率管控制電路5的浮地，并為功率管控制電路5提供可以控制功率管開(kāi)通或判斷的控制信號(hào)。
最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種隔離型功率管驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述隔離型功率管驅(qū)動(dòng)器包括PWM控制器、 輸入驅(qū)動(dòng)器、隔離電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路和功率管控制電路；所述PWM控制器，用于輸出頻率和占空比可調(diào)的方波信號(hào)，所述方波信號(hào)為TTL電平或CMOS電平；所述輸入驅(qū)動(dòng)器，用于實(shí)現(xiàn)輸入級(jí)的TTL或CMOS邏輯信號(hào)到后級(jí)電路所需電平的轉(zhuǎn)換；所述隔離電路，用于實(shí)現(xiàn)輸入級(jí)控制信號(hào)與輸出級(jí)功率信號(hào)的隔離；所述輸出驅(qū)動(dòng)電路，用于將隔離電路輸出的邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換為功率控制信號(hào)；所述功率管控制電路，用于根據(jù)輸出驅(qū)動(dòng)電路提供的控制信號(hào)來(lái)判斷控制功率管開(kāi)通或關(guān)斷；所述輸出驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)地接功率管的源極，信號(hào)輸出端接功率管的柵極，功率管的漏極接電源VCC3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型功率場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述電流型開(kāi)關(guān)電路包括P溝道場(chǎng)效應(yīng)管、N溝道場(chǎng)效應(yīng)管、電阻和電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種新型功率場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述輸出負(fù)載電路包括柵極電阻、功率場(chǎng)效應(yīng)管和負(fù)載電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型功率場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述隔離電路包括信號(hào)隔離電路和電源隔離電路。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種隔離型功率管驅(qū)動(dòng)器，所述隔離型功率管驅(qū)動(dòng)器包括PWM控制器、輸入驅(qū)動(dòng)器、隔離電路、輸出驅(qū)動(dòng)電路和功率管控制電路；所述PWM控制器，用于輸出頻率和占空比可調(diào)的方波信號(hào)，所述方波信號(hào)為TTL電平或CMOS電平；所述輸入驅(qū)動(dòng)器，用于實(shí)現(xiàn)輸入級(jí)的TTL或CMOS邏輯信號(hào)到后級(jí)電路所需電平的轉(zhuǎn)換；所述隔離電路，用于實(shí)現(xiàn)輸入級(jí)控制信號(hào)與輸出級(jí)功率信號(hào)的隔離；所述輸出驅(qū)動(dòng)電路，用于將隔離電路輸出的邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換為功率控制信號(hào)；所述功率管控制電路，用于根據(jù)輸出驅(qū)動(dòng)電路提供的控制信號(hào)來(lái)判斷控制功率管開(kāi)通或關(guān)斷。本發(fā)明有效解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，可應(yīng)用于高電壓功率管控制領(lǐng)域，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，開(kāi)關(guān)速度快，性能穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H03K19/00GK102522978SQ20121000312
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者夏振宏, 祁素玲, 陳連喜 申請(qǐng)人:河南華南醫(yī)電科技有限公司