[发明专利]一种场效应功率管开通电路

说明书

本发明公开了一种场效应功率管开通电路。该电路在现有的场效应功率管驱动电路中增设辅助驱动通道。在场效应功率管开通过程中的特定阶段，开通所述辅助驱动通道进行换流，以加快门极电压的上升速度，进而加快场效应功率管的开通，同时避免场效应功率管开通过程中提高等效漏感上激发的感生电压。通过本发明提供的场效应功率管开通电路，可以在不影响电路本身的电磁兼容特性的前提下，加快场效应功率管的开通，降低场效应功率管开通过程中产生的功耗。

技术领域

本发明提供一种改进的场效应功率管开通电路，具体涉及场效应功率管的驱动电路领域。通过本发明提供的技术方案可以在实现加快场效应功率管的开通的同时，避免提高在场效应功率管等效漏感上激发的感生电压，降低场效应功率管开通过程中产生的功耗。

背景技术

现有的MOS功率管开通电路如图1所示，其中、U1为驱动电压，R1为驱动电阻， Cgs为MOS功率管S1的门极电容(栅极与源极之间的等效电容)，Lk为线路中的等效漏感。对应的MOS功率管的开通过程如图2所示，分为t0-t1、t1-t2、t2-t3、 t3-t4四个阶段。其中、t0-t1阶段MOS功率管的门极电压小于MOS功率管导通的临界电压Vth，MOS功率管S1尚未开始导通，此时不产生功率损耗。t1-t2这个阶段 MOS功率管的门极电压处于Vth与米勒平台电压值之间，此时流经MOS功率管S1的电流呈类指数曲线增长，从而在功率管S1漏极的等效电感上激发出漏极感生电压，将影响电路的电磁兼容特性，限制电路的应用范围。在t2-t3这个阶段MOS 功率管的门极电压等于米勒平台电压值，此时流经功率管S1的电流处于稳定状态，不会激发漏极感生电压；此时、门极电容Cgs(MOS管的栅极与源极之间的等效电容)不再充电，充电电流转而流向MOS管的栅极与漏极之间的等效电容Cgd，直到Cgd上的电压为漏极偏置电压Vin后进入到t3-t4阶段。在t2-t3这个阶段流经 S1的电流与S1两端电压互相交叠而产生功耗。在t3-t4阶段门极电容Cgs再次被充电，门极电压继续升高直到MOS功率管S1完全开通。整个开通阶段耗时为t4-t0，时长为微秒级。综合图1、图2可知，Cgs的电压升高到预定电压值(此时功率管 S1对应的电压值为0)的快慢决定了MOS功率管的开通速度。

现有技术的缺点在于通过调整R1的阻值，加快了功率器件开通的整个过程 (t0-t4)。在功率器件开通的起始阶段(t1-t2)，流经S1的电流i是变化的，根据公式过快的开通速度会在漏感Lk上激发出感生电压，感生电压会影响电路的电磁兼容特性，限制电路的应用范围。

发明内容

针对现有技术存在的上述缺点，本发明提供一种场效应(MOS)功率管开通电路，该电路能够加快场效应功率管的开通、降低场效应功率管开通过程中产生的功耗，同时避免提高在场效应功率管等效漏感上激发的感生电压。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种场效应(MOS)功率管开通电路，所述电路包括：MOS功率管、驱动电阻以及辅助开通电路；其中、所述MOS功率管的漏极和源极处于相应的偏置状态使所述MOS功率管能够处于完全开通状态；所述驱动电阻的一端连接MOS功率管的栅极，另一端连接驱动电压；所述辅助开通电路并联在驱动电阻的两端，并在驱动电压上升到该MOS功率管门极电压变化阶段的米勒平台电压值时导通，导通后的辅助开通电路的阻抗小于所述驱动电阻的阻值，使得驱动电流换流至所述辅助开通电路，实现增大驱动电流，加快了门极电压上升的速度，进而加快了MOS功率管的完全开通。

由图1、图2可知，MOS功率管开通阶段产生的损耗中，一部分来自于t2-t3 阶段，由流经MOS功率管的电流与所述MOS功率管漏源两极之间的电压互相交叠而产生，而在此期间流经MOS功率管的电流已经稳定，不会在漏感Lk上激发感生电压。本发明通过在t2-t3这个阶段增大充电电流、缩短t2-t3的时间，减小了交叠时间，从而降低了MOS功率管开通过程中产生的损耗。