开关Q6构成的双向高速开关处于正向工作时，低频切换信号为低电平，同时高频PWM信号的频率高于低频切换信号的频率，高频隔离电路经第一储能电路后，供电给第一切换电路和第一图腾柱电路，低频切换信号经低频第一隔离电路后，输出低电平关闭第一切换电路，高频第一通路导通输出高频信号，此时，第一储能电路储存的能量通过第一图腾柱电路充至MOS开关Q5的栅极，或MOS开关Q5的栅极能量通过第一图腾柱电路泄放，MOS开关Q5处于高频工作状态；同时，高频隔离电路经第二储能电路后，供电给第二切换电路和第二图腾柱电路，低频切换信号经低频第二隔离电路后，输出高电平驱动第二切换电路关闭高频第二通路，第二图腾柱电路输出高电平，MOS开关Q6处于恒开通状态； 当由MOS开关Q5、M0S开关Q6构成的双向高速开关处于负向工作时，低频切换信号为高电平，同时高频PWM信号频率高于低频切换信号频率，MOS开关Q6处于高频工作状态，Q5处于恒开通状态。2.根据权利要求1所述的一种应用于双向高速开关的栅极驱动电路，其特征在于:所述高频隔离电路的输出频率和输出相位与高频PWM信号同频同相;所述低频第一隔离电路与低频第二隔离电路的输出频率与低频切换信号相同，低频第一隔离电路的输出相位与低频切换信号相同，低频第二隔离电路的输出相位与低频切换信号相反。3.根据权利要求2所述的一种应用于双向高速开关的栅极驱动电路，其特征在于:当所述第一切换电路与低频第一隔离电路的输出相连接的信号输入端为高电平时，第一切换电路与高频第一通路的输出端及第一图腾柱电路的信号输入端相连接的输出端也为高电平；所述第一切换电路与低频第一隔离电路的输出相连接的信号输入端为低电平时，第一切换电路与高频第一通路的输出端及第一图腾柱电路的信号输入端相连接的输出端为高阻态；当所述第二切换电路与低频第二隔离电路的输出相连接的信号输入端为高电平时，第二切换电路与高频第二通路的输出端及第二图腾柱电路的信号输入端相连接的输出端也为高电平;所述第二切换电路与低频第二隔离电路的输出相连接的信号输入端为低电平时，第二切换电路与高频第二通路的输出端及第二图腾柱电路的信号输入端相连接的输出端为尚阻态。4.根据权利要求3所述的一种应用于双向高速开关的栅极驱动电路，其特征在于:当第一切换电路输出为高阻态时，高频第一通路的输出信号与输入信号同频同相；当第一切换电路输出为高电平时，高频第一通路的输出信号不受输入信号控制；当第二切换电路输出为高阻态时，高频第二通路的输出信号与输入信号同频同相；当第二切换电路输出为高电平时，高频第二通路的输出信号不受输入信号控制。5.根据权利要求4所述的一种应用于双向高速开关的栅极驱动电路，其特征在于:当第一图腾柱电路的输入端为高电平时，其输出端电压与供电输入端电压相等；当第一图腾柱电路的输入端为低电平时，其输出端电压与参考点GND电压相等；当第二图腾柱电路的输入端为高电平时，其输出端电压与供电输入端电压相等；当第二图腾柱电路的输入端为低电平时，其输出端电压与参考点GND电压相等。6.根据权利要求1所述的一种应用于双向高速开关的栅极驱动电路，其特征在于:所述高频隔离电路包括隔离变压器Tl、电容Cl、电容C2和电容C3，所述电容C2的一端与高频PWM信号连接，另一端与隔离变压器Tl初级同名端连接;隔离变压器Tl的异名端接地;隔离变压器TI的次级N2同名端连接电容Cl的一端;隔离变压器TI次级N3同名端连接电容C3的一端。7.根据权利要求6所述的一种应用于双向高速开关的栅极驱动电路，其特征在于:所述第一储能电路包括二极管Dl和电容C4，所述二极管Dl的阳极连接电容Cl的另一端，二极管Dl的阴极连接电容C4的一端;所述第二储能电路包括二极管D6和电容C5，所述二极管D6的阳极连接电容C3的另一端，二极管D6的阴极连接电容C5的一端。8.根据权利要求7所述的一种应用于双向高速开关的栅极驱动电路，其特征在于:所述高频第一通路和第一图腾柱电路包括二极管D2、电阻R2、NPN晶体管QUPNP晶体管Q3、电阻RGl，二极管D2的阴极连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端分别连接NPN晶体管Ql的基极、PNP晶体管Q3的基极，NPN晶体管Ql的射极、PNP晶体管Q3的射极分别通过电阻RGl连接被驱动MOS开关Q5的栅极，NPN晶体管QI的集电极连接二极管DI的阴极，PNP晶体管Q3的集电极分别连接隔离变压器Tl次级N2的异名端、被驱动的MOS开关的源极;所述高频第二通路和第二图腾柱电路包括二极管D8、电阻R4、NPN晶体管Q2、PNP晶体管Q4、电阻RG2，二极管D8的阴极连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端分别连接NPN晶体管Q2的基极、PNP晶体管Q4的基极，NPN晶体管Q2的射极、PNP晶体管Q4的射极分别通过电阻RG2连接被驱动MOS开关Q6的栅极，NPN晶体管Q2集电极连接二极管D6的阴极，PNP晶体管Q4集电极分别连接隔离变压器Tl次级N3的异名端、被驱动的MOS开关的源极。9.根据权利要求8所述的一种应用于双向高速开关的栅极驱动电路，其特征在于:所述低频第一隔离电路包括电阻R5、光耦合器Ul，所述低频第二隔离电路包括电阻R6、光耦合器U2 ；电阻R5的一端、电阻R6的一端分别连接低频切换信号，电阻R5另一端与光親合器UI的输入发光二极管阴极连接，光親合器UI的输入发光二极管阳极连接信号输入侧的电源VCC，光耦合器Ul的输出晶体管射极分别与隔离变压器Tl次级N2的异名端、被驱动的MOS开关Q5的源极连接；电阻R6的另一端与光耦合器U2的输入发光二极管阳极连接，光耦合器U2的输入发光二极管阴极接地，光耦合器U2的输出晶体管射极分别与隔离变压器Tl次级N3的异名端、被驱动的MOS开关Q6的源极连接。10.根据权利要求9所述的一种应用于双向高速开关的栅极驱动电路，其特征在于:所述第一切换电路包括晶闸管T2、二极管D4和电阻R1，晶闸管T2的阳极连接二极管D2的阳极，晶闸管Τ2的阴极分别连接NPN晶体管Ql、ΡΝΡ晶体管Q3的基极；电阻Rl的一端连接二极管Dl的阴极，光耦合器Ul的输出晶体管集电极分别与电阻Rl的另一端、二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极连接晶闸管Τ2的门极;所述第二切换电路包括晶闸管Τ3、二极管D7和电阻R3，晶闸管Τ3的阳极连接二极管D8的阳极，晶闸管Τ3的阴极分别连接NPN晶体管Q2、PNP晶体管Q4的基极；电阻R3的一端连接二极管D6的阴极，光耦合器U2的输出晶体管集电极分别与电阻R3的另一端、二极管D7的阳极连接，二极管D7的阴极连接晶闸管T3的门极。
【专利摘要】本发明涉及一种应用于双向高速开关的栅极驱动电路，包括高频隔离电路、低频第一隔离电路、低频第二隔离电路、第一储能电路、第二储能电路、高频第一通路、高频第二通路、第一切换电路、第二切换电路、第一图腾柱电路及第二图腾柱电路；当双向高速开关处于正向工作时，低频切换信号为低电平，高频PWM信号频率高于低频切换信号，高频第一通路输出高频信号，第一储能电路储存的能量通过第一图腾柱电路充至MOS开关Q5的栅极，MOS开关Q6处于恒开通状态；当双向高速开关处于负向工作时，MOS开关Q6处于高频工作状态，Q5处于恒开通状态。该栅极驱动电路解决了可控开关器件在导通或关断时出现的栅极振荡的问题，且减少了驱动损耗。
【IPC分类】H02M1/08
【公开号】CN105656295
【申请号】
【发明人】黄熙, 周映虹
【申请人】广州弘熙信息科技有限公司
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年4月1日