带保护功能的功率MOSFET驱动电路
0引  言
    通常功率场效管内部(栅一源极间)制作了一个保护用的齐纳二极管，由于该齐纳二极管的存在，也将使M0sFET管的栅极输入电容增大。因此，为了提高其开关速度，必须充分考虑栅极输入电容的影响，保证输入电容在开关过程中能很快充放电，因此，在设计功率MOsFET栅极驱动电路时，还
必须使控制回路与功率MOsFET构成的主回路之间完全隔离。考虑到功率MOsFET栅源极间的正反向电压****值一般都在20 V左右，因而其门槛电压UGS（th)一般控制在2～6V，当栅源极间电压UGS≥10 V时，MOsFET就进入饱和导通状态。为了保证电路可靠触发，应尽可能采用强驱动方式。
1高频桥式整流驱动电路
    高频桥式整流驱动电路如图1所示。它由高频脉冲振荡器、四个三极管VTl、V12、vT3、vT4构成的互补电路、脉冲变压器、桥式整流驱动电路及cD4528或c1)4538单稳电路构成的保护环节组成。
    由门电路G1和2 MHz晶体振荡器构成的高频脉冲振荡器输出经cD4(】】3分频后，在其输出端O和O得到一相位相反的两路高频脉冲信号，该脉冲信号分别作为门G2和G3的一个输入。当控制信号ui为高电平时，门G2和c3输出端产生相应的两路脉冲，并分别驱动由vTl、v12和vT3、vT4构成的互补电路，其中G2用以控制vTl、vT2的基极，G3用以控制VT3、VT4的幕极。由于G2和G3相位相反，G2为高电平时G3为低电平，G2为低电平时G3为高电平。因此，在任一时刻，VTl、VT2、VT3、VT4四个三极管中，当vTl、vT3导通时，VT2、VT4截止，或者当VT2、VT4导通时，vTl、vT3截止，从而在脉冲变压器原边得到一个交变的对称方波信号。为了提高功率MOsFET的开通和关断时间，在vTl、vT2、VT3、VT4构成的三极管互补电路中，因三极管与电源间不接任何限流电阻，因此脉冲变压器原边的方波幅值为电源电压VCC该方波信号经脉冲变压器耦合后．在副边也得到一交变的对称方波信号，其幅值由脉冲变压器原边、副边线圈的匝数比决定，通常该匝数比设计为1。但考虑到变压器的各种损耗因素等，应使变压器副边的匝数略大于原边的匝数：本电路变压器铁心所采用的普通O.2 T环形导磁体中，原边匝数为12匝，副边匝数为14匝。脉冲变压器输出信
号经VDl～VD2构成的桥式整流电路整流后，即可按到VT6的栅极直接驱动功率M0sFET。图2给出了该电路各点的输出波形；
    当控制信号ui为低电平时，振荡器输出信号被封闭，门G2和G3同时输出高电平，从而三极管VT2、VT3处于截止状态，脉冲变压器原边没有形成通路，因而副边输出为零，即U2为零，故功率MOsFET被关断.
2自动保护原理
2 1 cMOs石英晶体振荡器
    构成振荡器的方式有多种，一般可根据所用元器件特点、输出频率范围及电源形式来选择不同的振荡电路.本电路选用r由cMOs集成电路和石英晶体构成的振荡器。该电路除具有结构简单、输出频率稳定且可靠等优点外，而且在满足功率MOsFET对栅极驱动电平要求的前提下，可使整个电路采用单一的+15 V电源，因而简化了电路。图1中，振荡器由反相器G1、2 MHz石英晶体振荡器及电容ca和cb构成。其中Rf的作用是为反相器提供一个偏置，使反相器工作在线性放大状态。ca、cb和石英晶体组成π型反馈网络，当电路振荡频率接近石英晶体的固有串联谐振频率时，电路维持振荡，此时调整ca、cb数值就可微调振荡频率。cD4013是具有复位和置位功能的双D触发器，主要用于对振荡器输出进行分频，并通过其Q端和Q端输出两路相位相反的脉冲信号。在该振荡电路中，Rf的取值非常重要，若阻值过小或过大都将使电路工作极不稳定，特别是起振困难：一旦电路停振，必然引起后续电路元件直通损坏，后果是非常严重的。通常，Rf的取值范围在100kΩ～10 MΩ之间较合适。
2 2三极管互补驱动电路的保护
    为了提高元器件的开通时间和关断时间，在脉冲变压器前端的三极管互补电路中，三极管与电源之间不接任何限流电阻。当振荡器因故停振时，若G2输出高电平，G3输出低电平，则VTl、VT3将同时导通并通过电源对地短路，反之若G2输出低电平，G3输出高电平，则VT2、VT4电将同时导通，并通过电源对地短路，因此，需要对图1所示电路采取一定的保护措施。为此，可以采用…个由CD4528或CD4538双单稳态集成触发电路构成的保护电路。在CD4528或CD4538每个单稳态电路中，有两个可再触发输入端T1和T2若用脉冲上升沿触发时，触发信号从A端输入，B端接高电平；若用脉冲下跳沿触发，则触发信号从B端输入，A端接低电平。cD是复位端，低电平时有效。其保护工作原理当振荡器因故停止振荡时，从A端输入的触发信号为一不变的直流电平，由于这时B端和复位端cD都为高电平，从而保证了其Q端输出为高电平。该信号同时加至分频器CD4013的复位端(4
脚)和置位端(6脚)，使分频器两个输出端也都为高电平，从而可使VT2、VT3截止。这样就保证了驱动三极管互补电路不会发生直通短路现象。
2 3功率MOSFET栅源极问的过压保护
    如果功率MOSFET栅一源极间的输入阻抗过高，则漏源电压的正向、负向突变会通过管子内部反馈电容crss的密勒(Miller)效应耦合到栅极，并产生相当高的正向或负向瞬态电压UCS过压脉冲，击穿浮栅引起管子****性损坏，正向的UCS还会导致元件的误导通：为了防止管子输入信号过高，在图l电路中，可以在VT6栅一源极间并接了一个稳压管。如在输入信号被限幅或不会太高的应用中，该稳压管可以不接。
3结语
    本文提出了一种高频桥式整流的功率MOSFET驱动电路。该电路已经在实际研制的交交变频电源中采用。结果表明，该电路不仅具有频率响应快、线路简单可靠、灵活等特点，还具有自保护功能。