專利名稱：功率場效應管激勵電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于開關電源電路中的功率場效應管激勵電路，特別是在自激式開關電源電路中的大功率場效應管激勵電路。
背景技術：
場效應管是場效應晶體管的簡稱(英文Field Effect Transistor縮寫為FET)，屬于電壓控制型半導體器件，具有輸入電阻高(100～1000MΩ)、噪聲小、功耗低、動態范圍大、易于集成、沒有二次擊穿現象、安全工作區域寬等優點，已被廣泛應用于各種電子電路和集成電路中。場效應管分為結型場效應晶體管(JFET)和絕緣柵型場效應晶體管(JGFET)兩大類。目前在絕緣柵型場效應晶體管中，應用最為廣泛的是金屬-氧化物-半導體場效應管(MOSFET)，簡稱MOS管。
場效應管與雙極型晶體管(三極管)相比，有一個特別的優點——就是偏置電路(或激勵電路)簡單，自出現以來便得到了設計人員的青睞，特別是將MOS管應用于電源電路中。目前的場效應管開關電源電路都是屬于他激式電路，至今還沒有出現過自激式場效應管開關電源電路得以成功應用的報道，這是因為在開關電源電路中，由于有電源電壓波動及負載的變化，以及MOS管柵源極間寄生電容的影響和器件參數的離散性，用MOS管的自激式開關電源電路的開關頻率變動很大，使電路變得很不穩定，適應負載的能力差，MOS管發熱嚴重，器件易損壞，所以一直以來，場效應管開關電源電路均采用他激方式。
目前采用的他激式場效應管開關電源電路，就是為了適應電源電壓和負載的變化而采用了振蕩電路和驅動電路，但是，正因為采用了振蕩電路和驅動電路，使得他激式場效應管開關電源電路變得相對復雜，所用器件多，對器件參數的一致性要求高，因而成本高。
故至目前為止，采用場效應管的自激式電源電路因為沒有一種有效的激勵電路而運行不穩定，甚至因為功率場效應管發熱嚴重而無法連續運行。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種適合自激式場效應管開關電源電路的功率場效應管激勵電路，使自激式場效應管開關電源電路的運行穩定可靠。
本發明所述的功率場效應管激勵電路由激勵線圈L、電阻R1、R2、R3、二極管D、PNP三極管T和功率場效應管Q組成，其中激勵線圈L的一端與電阻R1的一端連接，電阻R1的另一端與電阻R2的一端及二極管D的正極連接，電阻R2的另一端與電阻R3的一端及三極管T的基極連接，二極管D的負極與三極管T的發射極以及功率場效應管Q的柵極連接，激勵線圈L的另一端與電阻R3的另一端、三極管T的集電極、功率場效應管Q的源極連接，功率場效應管Q的漏極接正電源。
在功率場效應管Q的柵極與源極之間，接入吸收因柵源極間電容造成的存儲電荷而設置的PNP三極管T，其基極接入上下偏置電阻R2、R3，調整上下偏置電阻R2、R3使功率場效應管Q在導通初始期間，激勵電壓完全無損地加在柵極上，柵極與源極之間的電壓迅速升高到功率場效應管Q導通，之后，隨柵極與源極之間的電壓升高，功率場效應管Q達到飽和，三極管T由截止轉變為放大狀態，限制柵極與源極之間的電壓不再過度升高，功率場效應管Q不會過激勵(不過激勵的程度決定于上下偏置電阻R2、R3的取值)，這樣，在保持功率場效應管Q導通損耗小的同時又因為不過激勵而使功率場效應管Q截止容易。當輸入激勵源電壓極性倒轉，功率場效應管Q進入截止期間，二極管D轉為反偏，用于吸收存儲電荷的三極管T導通，使柵極與源極之間的電壓很快下降到功率場效應管Q截止，當存儲電荷進一步泄放，即柵極與源極之間的電壓進一步下降，三極管T將由導通轉入截止，使柵極與源極之間的電壓在功率場效應管Q截止期間不會過度降低(同樣決定于上下偏置電阻R2、R3的取值)，這樣，在保持功率場效應管Q關斷損耗小的同時又有利于下個開關周期中功率場效應管Q的導通。
利用本發明所述功率場效應管激勵電路組成的自激式場效應管開關電源電路，從數十瓦到數百瓦都能穩定可靠運行。功率場效應管因為本發明的激勵電路而在自激式電源電路中獲得成功運用，保持了自激式電源電路簡單，成本低廉等優點且效率更高，溫升低，運行可靠。特別是在數十至數百瓦的自激式電源電路中，傳統大功率三極管電路是不能相比的。本發明功率場效應管激勵電路有效地解決了功率場效應管的激勵問題，同時也是很重要的，還大大減小了功率場效應管對激勵源的功率要求。
現結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
圖1為本發明所述功率場效應管激勵電路結構圖；圖2為根據本發明所述功率場效應管激勵電路而組成的功率場效應管開關電路結構圖；圖3為采用功率場效應管的自激式霓虹燈開關電源電路結構圖。
具體實施例方式
如圖1所示，該功率場效應管激勵電路由激勵線圈L、電阻R1、R2、R3、二極管D、PNP三極管T和功率場效應管Q組成，其中激勵線圈L的一端與電阻R1的一端連接，電阻R1的另一端與電阻R2的一端及二極管D的正極連接，電阻R2的另一端與電阻R3的一端及三極管T的基極連接，二極管D的負極與三極管T的發射極以及功率場效應管Q的柵極連接，激勵線圈L的另一端與電阻R3的另一端、三極管T的集電極、功率場效應管Q的源極連接，功率場效應管Q的漏極接正電源。
如圖2所示，由兩個功率場效應管激勵電路連接組成功率場效應管開關電路。以電路的上半部分即由L1、R1、R2、R3、D1、T1、Q1組成的電路為例，當激勵電壓V1為上正下負時，激勵電流經R1、D1對功率場效應管Q1柵源極間電容充電，柵極電壓開始上升，此時三極管T1(用于吸收存儲電荷的PNP三極管)處于截止態，由于R2、R3值為數千歐姆，即對于激勵源而言呈現高阻抗，激勵電壓幾乎全部加在Q1上，所以柵極與源極之間的電壓Vgs很快升至功率場效應管Q1的導通門限，功率場效應管Q1導通。隨著柵極與源極之間的電壓Vgs進一步上升，即三極管T1發射極電位進一步抬高，三極管T1將由截止狀態進入放大狀態(轉變時間取決于R2、R3的大小)，柵極與源極之間的電壓Vgs不再隨激勵電壓V1的升高而過度升高，功率場效應管Q1不會過激勵，以利于截止。
當激勵電壓V1變為下正上負時，三極管T1迅速導通，泄放掉功率場效應管Q1柵源極寄生電容上的存儲電荷，柵極與源極之間的電壓Vgs很快下降至功率場效應管Q1的截止門限，功率場效應管Q1截止。當柵極與源極之間的電壓Vgs進一步下降，三極管T1會退出導通狀態(同樣取決于R2、R3的值)，使截止后的Q1柵極與源極之間的電壓Vgs不致下降過多，即在功率場效應管Q1截止期間，柵極與源極之間的電壓Vgs還在Q1截止門限之下保持一定電壓，這有利于功率場效應管Q1在下一個周期的導通。
圖3所示電路是一個采用功率場效應管的自激式霓虹燈開關電源電路，其反映了功率場效應管激勵電路在自激式霓虹燈開關電源電路中的應用，僅需根據輸出功率的規格，變更功率場效應管Q1、Q2和高頻高壓變壓器TA即可。調整電路參數時，適當微調一下三極管T1、T2的上下偏置電阻R2、R3、R5、R6，使功率場效應管Q1剛導通(Q2進入截止)，三極管T1就從截止進入放大狀態(T2從導通轉入截止)，因而Q1在導通(Q2截止)期間，柵極與源極之間的電壓Vgs不隨輸入激勵電壓的上升而過高。而在功率場效應管Q1截止(Q2導通)期間，柵極與源極之間的電壓Vgs僅在功率場效應管Q1截止門限之下(Q2導通門限之上)，又不會過低(過高)。該自激式霓虹燈開關電源電路，電源功率從數十瓦到數百瓦，激勵變壓器T1僅用一個外徑Φ10mm(Φ10×6×5mm)的磁環就足夠了。
權利要求
1.一種功率場效應管激勵電路，其特征在于由激勵線圈L、電阻R1、R2、R3、二極管D、PNP三極管T和功率場效應管Q組成，其中激勵線圈L的一端與電阻R1的一端連接，電阻R1的另一端與電阻R2的一端及二極管D的正極連接，電阻R2的另一端與電阻R3的一端及三極管T的基極連接，二極管D的負極與三極管T的發射極以及功率場效應管Q的柵極連接，激勵線圈L的另一端與電阻R3的另一端、三極管T的集電極、功率場效應管Q的源極連接，功率場效應管Q的漏極接正電源。
全文摘要
本發明涉及一種用于開關電源電路中的功率場效應管激勵電路，特別是在自激式開關電源電路中的大功率場效應管激勵電路。由激勵線圈L、電阻R1、R2、R3、二極管D、PNP三極管T和功率場效應管Q組成。該激勵電路克服了由于功率場效應管柵源極間電容的影響帶來的激勵困難，能夠成功應用于自激式場效應管開關電源電路的激勵電路，使自激式場效應管開關電源電路運行穩定可靠，與傳統的大功率三極管電路和他激式場效應管開關電源電路相比，具有電路簡單，效率更高且溫升低，同時還大幅度降低了對激勵源的功率要求，很小的激勵變壓器即可滿足電路要求。
文檔編號H02M7/5383GK1901349SQ20061005446
公開日2007年1月24日 申請日期2006年7月19日 優先權日2006年7月19日
發明者譚松, 陳玉明 申請人:陳玉明, 譚松