[发明专利]一种同步开关的高压器件

说明书

技术领域

本发明涉及开关电路，尤其涉及一种开关同步导通的高压器件，以实现高压开关电路中串联的各晶体管的同步开通、关断。

背景技术

开关电源是利用现代电力技术，控制开关晶体管开通和关断的时间比率，为电子设备提供直流电的供电装置，常用开关电源的输入为220V或110V的交流市电，而在一些特殊的应用场合，某些设备的开关电源的输入电压可能为交流480V或者更大，因此，开关电源中需要用到高耐压的开关器件，而目前市场上适合于这种高压场合的晶体管非常少，且价格较高。

如图1所示，现有技术中公开了一种耐压开关器件的电路示意图，该耐压开关器件中主要由二个MOS管Q1、Q2再配合其他电子元件连接组成。该耐压开关器件在供电的工作下，通过一脉冲宽度调制(PWM)信号来直接驱动Q1开通和关断，当Q1的门极(栅极-源极，g-s)接收到PWM的驱动开通信号时，Q1开始导通，Q1的漏极-源极电压(V_DS)开始下降，下降到一定程度后，输入电压(Vin)通过电阻R1为Q2的栅极与源极之间的寄生电容充电，提供驱动电流，使Q2也导通。当Q1的门极(栅极-源极)接收到PWM的驱动关断信号时，Q1开始关断，Q1的V_DS上升，从而使稳压管ZD1两端的反向电压增大，该反向电压增大到能击穿ZD1时，Q2的门极与源极之间的寄生电容ZD1放电，使Q2也关断。但是这个电路中R1受自身功耗的限制，不能在Q2导通时提供较大的驱动电流，使Q2的导通速度慢，且只有晶体管Q1开始导通或关断后，Q2才能导通，即串联的Q1和Q2在开关电路中不能完全的同步开通和关断，因此，串联的二个MOS管所需要的总的导通或关断时间较长，限制了晶体管串联电路在高频场合的应用，也增加了晶体管串联电路的开关损耗。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种同步开关的高压器件，以实现高压开关电路中串联的各晶体管的同步开通、关断。

为解决上述问题，本发明提出的一种同步开关的高压器件，其构成是基于多级晶体管，至少包括：

晶体管Q0和N级子电路；

第一级至第N级的各级子电路至少包括晶体管Qi、耦合电路Zi、充电回路Chi和放电回路Fi；

当Q0接收到的驱动信号Vd由驱动关断信号变为驱动开通信号时，通过各级子电路的耦合电路Zi将所述驱动信号变量耦合至各级中的充电回路Chi和放电回路Fi，来控制各级充电回路Chi的闭合和各级放电回路Fi的断开，从而控制晶体管Q0及Qi的同步开通；

当Q0接收到的驱动信号由驱动开通信号变为驱动关断信号时，通过各级子电路的耦合电路Zi将所述驱动信号变量耦合至各级中的充电回路Chi和放电回路Fi，来控制各级充电回路Chi的断开和各级放电回路Fi的闭合，从而控制晶体管Q0及Qi的同步关断；

其中，N为大于等于1的整数，i为大于等于1且小于等于N的整数。

进一步地，所述晶体管Q0和各级子电路的晶体管Qi包括第一端子、第二端子和第三端子；所述晶体管Qi的第一端子和第三端子之间设置有充电回路Chi，所述充电回路Chi包括开关Csi、充电电源Cdi，所述开关Csi包括第一端子、第二端子和第三端子，所述充电电源Cdi包括正端和负端；所述各级子电路的晶体管Qi的第一端子和第三端子之间设置有放电回路Fi，所述放电放电回路Fi包括开关Fsi，所述开关Fsi包括第一端子、第二端子和第三端子；所述各级子电路的耦合电路Zi包括第一端子、第二端子；

其连接关系如下：各级子电路的晶体管Qi通过第二端子和第三端子依次串联，且所述晶体管Q0的第三端子为公共端子，并将晶体管Q0的第二端子连接晶体管Q1的第三端子，使所述晶体管Q0和各级子电路的晶体管Qi依次串联；所述充电回路Chi中的开关Csi的第一端子连接晶体管Qi的第一端子，所述开关Csi的第三端子连接充电电源Cdi正端，所述充电电源Cdi负端连接晶体管Qi的第三端子；所述放电回路Fi中的开关Fsi的第一端子和第三端子分别连接晶体管Qi的第一端子和第三端子；所述各级子电路的耦合电路Zi的第二端子分别连接开关Csi、开关Fsi的第二端子，所述各级子电路的耦合电路Zi的第一端子连接晶体管Q0的第一端子；所述驱动信号Vd的正端和负端分别连接晶体管Q0的第一端子和第三端子。

优选地，所述各级子电路中的所述耦合电路Zi为电容Coni。

优选地，所述各级子电路中的充电电源为电容Ci。