[发明专利]一种运行稳定可靠的大电流低压降单向导电电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用功率MOSFET制作大电流低压降的单向导电(电子二极管)的电路，属电气元件技术领域。

背景技术

随着电力电子技术的发展，各种电子装置对电源功率的要求越来越高，对电流的要求也越来越大，尤其是大规模集成电路的应用，更是向着低压大电流的方向发展。在现代电力电子技术中，广泛地应用了低压大电流二极管实现各种功能，例如：整流、直流隔离等。随着工作电流的加大，二极管的导通压降成为制约整机效率提高的主要瓶颈之一，一般大电流整流二极管的导通压降约在0.7V以上。降低二极管损耗的方法主要有两种：一是采用低压降的二极管，例如肖特基二极管。大功率肖特基二极管的导通压降通常在0.5V左右，使用时不用增加额外的控制电路，电路简单，方便实现。其缺点是肖特基二极管的导通压降仍然较大，而且现有肖特基二极管的最大反向电压仅为200V，严重制约了其在高电压场合的应用。另一种方法是采用低导通电阻的功率MOSFET代替二极管实现整流功能。功率MOSFET的导通阻抗很小，即使流过很大的电流其压降也很小，有利于效率的提高。但由于功率MOSFET具有双向导通的特性，采用功率MOSFET整流时须增加控制电路，而现有的MOSFET控制电路结构复杂，需要的器件较多，一般需要四个运算放大器以及运放周围器件，数量约为二十多个，不仅成本高，而且控制环路反应速度慢，外灌反向电压时反应时间约为几个毫秒，且有瞬间电流反灌短路现象，从而降低了工作的稳定性和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种结构简单，工作稳定可靠、采用功率MOSFET的、运行稳定可靠的大电流低压降单向导电电路。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种运行稳定可靠的大电流低压降单向导电电路，由内部带有寄生二极管的MOSFET、两个达林顿三极管和电阻组成，其中，第一达林顿三极管的发射极经第一电阻接MOSFET的源极，第一达林顿三极管的集电极接MOSFET的栅极；第二达林顿三极管的集电极接MOSFET的漏极，第一达林顿三极管的基极、第二达林顿三极管的基极与第二达林顿三极管的发射极均通过第二电阻接驱动电源正极，所述MOSFET的栅极经第三电阻接驱动电源正极。

上述运行稳定可靠的大电流低压降单向导电电路，所述MOSFET的栅极与源极之间还接有防误导通电阻。

本发明采用两个相同的具有低饱和导通电压的达林顿三极管检测功率MOSFET漏极和源极之间的电压，然后根据MOSFET漏极和源极之间电压的方向来控制MOSFET的栅极电压，从而实现MOSFET的单向导通。同传统控制电路相比，本发明以两个达林顿三极管取代了四个运算放大器，实现了电路的单向导电，不仅具有结构简单，成本低廉的优点，而且反应速度快，反应时间为纳秒级，无反灌电流的现象，工作稳定可靠。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的电原理图。

图中各标号为：V1、MOSFET；Q1、第一达林顿三极管；Q2、第二达林顿三极管；R1～R3、第一～第三电阻；R4、防误导通电阻；D1、MOSFET内部的寄生二极管；VCC2、MOSFET驱动电源。

具体实施方式

参看图1，本发明的工作原理是：假设MOSFET未导通，电阻R1的阻值为0Ω，此时有电流流过D1，电流方向为源极到漏极，导通压降为二级管D1的导通压降，约为0.7V，假设此时流过的电流为100A，则损耗为0.7V×100A＝70W，由于此时第一达林顿三极管Q1的发射极电压高于第二达林顿三极管Q2的集电极电压，第二达林顿三极管Q2的集电结正向偏置，第二达林顿三极管Q2导通，将第一达林顿三极管Q1的基极电位拉低，此时第一达林顿三极管Q1截止，VCC2通过第三电阻R3将V1的栅极置为高电平，V1导通，V1的导通压降等于V1的导通电阻乘以通过的电流，假设V1的导通电阻为0.5毫欧，则损耗为0.5×10^-3×100²＝5W，只要有电流从源极流到漏极，则电路一直稳定工作。当源极电压低于或等于漏极电压时，第二达林顿三极管Q2的集电结反向偏置，第二达林顿三极管Q2截止，第一达林顿三极管Q1的发射结正向偏置，第一达林顿三极管Q1导通，V1的栅极相对于源极的电压为第一达林顿三极管Q1的饱和导通压降，小于0.2V，V1截止，D1反向偏置也截止，所以反向电流不能流入。通过以上的分析可见，本发明具有单向导通特性，而且由于没有加入电容类的延时电路元件，切换时间极短，降低了二极管导通压降大而造成的损耗，而且本电路在MOSFET两端电压反向时可以迅速关断MOSFET，防止反向电流流过，具有理想的二极管的特性。通过调整第一电阻R1的阻值，可以调整V1的导通压降，实现小电流工作时，降低V1导通压降的功能。