[发明专利]新型低端MOSFET/IGBT负压箝位驱动电路及其控制方法

权利要求书

1.新型低端MOSFET/IGBT负压箝位驱动电路，它包括负压箝位驱动单元（2），所述的负压箝位驱动单元（2）与BOOST升压单元（1）电路连接，其特征在于：

所述的负压箝位驱动单元（2）由电源V_cc、自举电容C₁、自举电容C₂、二极管D₁、二极管D₂、MOSFET开关管S₁、MOSFET开关管S₂、MOSFET开关管S₃和MOSFET开关管S₄组成，所述的电源V_cc的负极接地，电源V_cc的正极与二极管D₁的正极相连，二极管D₁的负极与MOSFET开关管S₁的漏极连接，所述的自举电容C₁的一端接入二极管D₁的负极与MOSFET开关管S₁的漏极之间，自举电容C₁的另一端与自举电容C₂连接，自举电容C₂的另一端与和二极管D₂正极连接，二极管D₂的负极接地，所述MOSFET开关管S₄的漏极与电源V_cc的正极相连，MOSFET开关管S₃的漏极接在电容C₁与C₂之间，MOSFET开关管S₃的源极与地连接，MOSFET开关管S₄的源极接在MOSFET开关管S₃的漏极上，MOSFET开关管S₁的源极与BOOST升压单元（1）中MOSFET开关管Q的栅极相连，MOSFET开关管S₂的漏极与MOSFET开关管S₁的源极连接，MOSFET开关管S₂的源极接在电容C₂和二极管D₂之间。

2.根据权利要求1所述的新型低端MOSFET/IGBT负压箝位驱动电路，其特征在于，所述的BOOST升压单元（1）由输入电源V_in、输入电容C_in、电感L_main、MOSFET开关管Q、二极管D_S、输出电容C_out和负载电阻R组成，输入电源V_in与输入电容C_in并联，电感L_main、二极管D_S和输出电容C_out依次串联后与输入电容C_in并联，电感L_main的一端与输入电容C_in的正极连接，电感L_main的另一端与二极管D_S的正极连接、二极管D_S的负极与输出电容C_out的正极连接，输出电容C_out的负极接地，MOSFET开关管Q的漏极接在电感L_main与二极管D_S之间，MOSFET开关管Q的源极接地，所述负载电阻R并联在输出电容C_out的两端。

3.新型低端MOSFET/IGBT负压箝位驱动电路的控制方法，同时给所述负压箝位驱动单元（2）中的MOSFET开关管S₁、MOSFET开关管S₂、MOSFET开关管S₃和MOSFET开关管S₄驱动信号，其中MOSFET开关管S₁与MOSFET开关管S₄的驱动信号相同，MOSFET开关管S₂与MOSFET开关管S₃的驱动信号相同，MOSFET开关管S₁与MOSFET开关管S₂的驱动信号相反，且两种信号之间留有一定的死区时间，具体包括以下步骤：

（1）首先控制负压箝位驱动单元（2）的MOSFET开关管S₁与MOSFET开关管S₄处于导通状态，MOSFET开关管S₂与MOSFET开关管S₃处于关断状态，此时电源V_cc通过MOSFET开关管S₄给自举电容C₂充电，使自举电容C₂上的电压值由零伏开始充电，最终达到U₁，其中U_D2为二极管D₂上的导通压降；U₁的计算公式如下：

U₁=V_cc-U_D2                                                       （1）

电源V_cc通过二极管D₁和MOSFET开关管S₁给BOOST升压单元（1）中MOSFET开关管Q充电，使其导通，提供的充电电压值开始为U₂，其中U_D1为二极管D₁上的导通压降；U₂的计算公式如下：

                               U₂= V_cc-U_D1                                                             （2）

输入电源V_in开始对电感L_main充电，随着自举电容C₂上的电压值的增加，MOSFET开关管Q上的充电电压也随之增长，最终达到U₃，并稳定在此值上，U₃的计算公式如下：

                               U₃=2V_cc-U_D1-U_D2                                   （3）

（2）控制MOSFET开关管S₁、MOSFET开关管S₂、MOSFET开关管S₃和MOSFET开关管S₄都处于关断状态，由于二极管D₁的反向截止作用，MOSFET开关管Q栅源极上的电压始终维持在U₃上不变；

（3）控制MOSFET开关管S₂与S₃处于导通状态，而MOSFET开关管S₁与S₄处于关断状态，自举电容C₂上的电压极性与MOSFET开关管Q上的栅源电压极性正好相反，形成反向箝位，由于电容上的电压不能突变，故MOSFET开关管Q上的栅源电压将会被箝位在电压U₄上，MOSFET开关管Q瞬间被关断，输入电源V_in和电感L_main同时对输出电容C_out充电，完成升压功能；U₄的计算公式如下： 

                           U₄=- V_cc +U_D2                                      （4）

（4）控制MOSFET开关管S₁、MOSFET开关管S₂、MOSFET开关管S₃和MOSFET开关管S₄处于不导通的状态，MOSFET开关管Q栅源极上的电荷没有放电回路，故MOSFET开关管Q栅源极上的电压维持在U₄上。