本發(fā)明具體涉及一種改善開(kāi)通電流的控制方法及該方法的控制電路。
背景技術(shù)：
1、在現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)中，場(chǎng)效應(yīng)管（mosfet）因其高開(kāi)關(guān)速度、低導(dǎo)通電阻和高輸入阻抗等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、功率放大器等場(chǎng)合。然而，在場(chǎng)效應(yīng)管的實(shí)際應(yīng)用中，其開(kāi)通瞬間產(chǎn)生的電流過(guò)沖問(wèn)題一直是制約電路性能和器件可靠性的關(guān)鍵因素。當(dāng)場(chǎng)效應(yīng)管從關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)為導(dǎo)通時(shí)，由于柵極電容的快速充電，會(huì)導(dǎo)致漏極電流迅速上升，產(chǎn)生較大的電流沖擊。這種瞬態(tài)電流不僅會(huì)增加電路的開(kāi)關(guān)損耗，還可能引發(fā)電應(yīng)力集中，加速場(chǎng)效應(yīng)管的老化，甚至導(dǎo)致器件失效。
2、現(xiàn)有技術(shù)中，針對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)通電流過(guò)大的問(wèn)題，常見(jiàn)的解決方案包括以下幾種。
3、（一）柵極驅(qū)動(dòng)電阻調(diào)節(jié)法：通過(guò)在柵極串聯(lián)電阻以減緩柵極電壓的上升速率，從而降低漏極電流的變化率。然而，固定阻值的電阻難以適應(yīng)不同工作條件下的動(dòng)態(tài)需求，且過(guò)大的電阻會(huì)導(dǎo)致開(kāi)關(guān)速度下降，影響系統(tǒng)效率（參見(jiàn)韋申請(qǐng)?zhí)枮椋篶n201510123456.7）。
4、（二）主動(dòng)?xùn)艠O驅(qū)動(dòng)電路：采用專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)芯片或復(fù)雜控制邏輯實(shí)現(xiàn)柵極電壓的斜率控制。此類(lèi)方案雖能精確調(diào)節(jié)開(kāi)通速度，但增加了電路復(fù)雜度和成本，且對(duì)高頻噪聲敏感（對(duì)比文件us2017/0256321a1）。
5、（三）并聯(lián)緩沖電路：在漏源極之間并聯(lián)rc吸收網(wǎng)絡(luò)或二極管-電容組合，以抑制電流尖峰。但此類(lèi)方法會(huì)引入額外的功耗和體積，且對(duì)高頻開(kāi)關(guān)場(chǎng)景效果有限（參考文獻(xiàn)《功率半導(dǎo)體器件與應(yīng)用》2020年版）。
6、上述現(xiàn)有技術(shù)的主要缺陷包括如下。
7、一、靈活性不足：傳統(tǒng)柵極電阻調(diào)節(jié)法無(wú)法動(dòng)態(tài)適應(yīng)負(fù)載變化或工作環(huán)境波動(dòng)，導(dǎo)致優(yōu)化效果受限。二、成本與復(fù)雜度高：主動(dòng)驅(qū)動(dòng)方案依賴(lài)專(zhuān)用芯片或復(fù)雜控制算法，增加了設(shè)計(jì)難度和制造成本。三、效率與可靠性矛盾：緩沖電路雖能抑制電流沖擊，但犧牲了系統(tǒng)效率和緊湊性，尤其在高溫或高密度封裝場(chǎng)景中表現(xiàn)不佳。四、抗干擾能力弱：現(xiàn)有方案對(duì)電源噪聲和寄生參數(shù)敏感，易導(dǎo)致控制信號(hào)失真，影響場(chǎng)效應(yīng)管的穩(wěn)定開(kāi)關(guān)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種改善開(kāi)通電流的控制方法及該方法的控制電路,?能減少了電流沖擊，降低了電路中的損耗，提高了場(chǎng)效應(yīng)管的使用壽命和起到改善開(kāi)通電流特性，還能良好的抗干擾能力和穩(wěn)定性，能夠在不同的工作環(huán)境下可靠工作，起到穩(wěn)定性高和滿(mǎn)足不同的應(yīng)用需求和起到控制靈活優(yōu)點(diǎn)。
2、本發(fā)明公開(kāi)一種改善場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)通電流的控制方法，包括以下步驟。
3、通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管q1將第一vcc端與out端連接。
4、通過(guò)三極管q2的集電極與場(chǎng)效應(yīng)管q1的柵極連接形成控制通路。
5、向三極管q2的基極施加control端的控制信號(hào)以調(diào)節(jié)場(chǎng)效應(yīng)管q1的導(dǎo)通狀態(tài)。
6、通過(guò)三極管q2的導(dǎo)通與截止控制場(chǎng)效應(yīng)管q1柵極的電流路徑。
7、具體進(jìn)一步，在所述三極管q2的基極與所述control端之間設(shè)置第三電阻r3，以限制輸入至三極管q2基極的驅(qū)動(dòng)電流。
8、具體進(jìn)一步，在所述三極管q2的基極和發(fā)射極之間并聯(lián)第四電阻r4，以提供三極管q2的基極偏置電流泄放路徑。
9、具體進(jìn)一步，通過(guò)第二電阻r2連接場(chǎng)效應(yīng)管q1的基極與三極管q2的集電極，以調(diào)節(jié)場(chǎng)效應(yīng)管q1的柵極驅(qū)動(dòng)阻抗。
10、具體進(jìn)一步，在所述第一vcc端與地之間設(shè)置第二電容c2進(jìn)行電源濾波，并在out端與地之間設(shè)置第三電容c3進(jìn)行輸出端濾波。
11、具體進(jìn)一步，通過(guò)調(diào)節(jié)control端的信號(hào)電平控制三極管q2的導(dǎo)通程度，進(jìn)而控制場(chǎng)效應(yīng)管q1的柵極充電速率。
12、具體進(jìn)一步，當(dāng)control端施加高電平時(shí)，三極管q2導(dǎo)通并拉低場(chǎng)效應(yīng)管q1的基極電位，加速場(chǎng)效應(yīng)管q1的關(guān)斷過(guò)程。
13、具體進(jìn)一步，當(dāng)control端施加低電平時(shí)，三極管q2截止，通過(guò)外部電路為場(chǎng)效應(yīng)管q1的柵極提供導(dǎo)通電流。
14、同時(shí)，本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述的改善場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)通電流的控制方法的控制電路，包括第一vcc端和out端，所述vcc端和out端之間通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管q1相連接，還包括三極管q2，場(chǎng)效應(yīng)管q1的基極與三極管q2的集電極相連接，三極管q2的基極連接有control端。
15、具體進(jìn)一步，所述三極管q2的基極與control端之間通過(guò)第三電阻r3，所述三極管q2的基極和發(fā)射極之間連接有第四電阻r4，所述場(chǎng)效應(yīng)管q1的柵極與三極管q2的集電極之間通過(guò)第二電阻r2相連接，所述第一vcc端連接有第二電容c2的一端，第二電容c2的一端連接有接地端gnd，out端接有第三電容c3的一端，第三電容c3另的一端連接有接地端gnd。
16、本發(fā)明的有益效果如下。
17、一、本電路通過(guò)精確控制場(chǎng)效應(yīng)管q1的導(dǎo)通和關(guān)斷過(guò)程，減少了電流沖擊，降低了電路中的損耗，提高了場(chǎng)效應(yīng)管的使用壽命和起到改善開(kāi)通電流特性。
18、二、場(chǎng)效應(yīng)管q1上合理設(shè)置第一電阻r1和第一電容c1，使得電路具有良好的抗干擾能力和穩(wěn)定性，能夠在不同的工作環(huán)境下可靠工作，起到穩(wěn)定性高。
19、三、本電路通過(guò)調(diào)節(jié)control端的信號(hào)電平，可以方便地控制場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通狀態(tài)和柵極充電速率，滿(mǎn)足不同的應(yīng)用需求和起到控制靈活優(yōu)點(diǎn)。
1.一種改善場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)通電流的控制方法，其方法如下：包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)通電流的控制方法，其特征在于：在所述三極管q2的基極與所述control端之間設(shè)置第三電阻r3，以限制輸入至三極管q2基極的驅(qū)動(dòng)電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)通電流的控制方法，其特征在于：在所述三極管q2的基極和發(fā)射極之間并聯(lián)第四電阻r4，以提供三極管q2的基極偏置電流泄放路徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)通電流的控制方法，其特征在于：通過(guò)第二電阻r2連接場(chǎng)效應(yīng)管q1的柵極與三極管q2的集電極，以調(diào)節(jié)場(chǎng)效應(yīng)管q1的柵極驅(qū)動(dòng)阻抗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)通電流的控制方法，其特征在于：在所述第一vcc端與地之間設(shè)置第二電容c2進(jìn)行電源濾波，并在out端與地之間設(shè)置第三電容c3進(jìn)行輸出端濾波。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)通電流的控制方法，其特征在于：通過(guò)調(diào)節(jié)control端的信號(hào)電平控制三極管q2的導(dǎo)通程度，進(jìn)而控制場(chǎng)效應(yīng)管q1的柵極充電速率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的改善場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)通電流的控制方法，其特征在于：當(dāng)control端施加高電平時(shí)，三極管q2導(dǎo)通并拉低場(chǎng)效應(yīng)管q1的柵極電位，加速場(chǎng)效應(yīng)管q1的關(guān)斷過(guò)程。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的改善場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)通電流的控制方法，其特征在于：當(dāng)control端施加低電平時(shí)，三極管q2截止，通過(guò)外部電路為場(chǎng)效應(yīng)管q1的柵極提供導(dǎo)通電流。
9.一種應(yīng)用如權(quán)利要求1至8任何一項(xiàng)所述改善場(chǎng)效應(yīng)管開(kāi)通電流的控制方法的控制電路，包括第一vcc端和out端，其特征在于：所述vcc端和out端之間通過(guò)場(chǎng)效應(yīng)管q1相連接，還包括三極管q2，場(chǎng)效應(yīng)管q1的柵極與三極管q2的集電極相連接，三極管q2的基極連接有control端。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制電路，其特征在于：所述三極管q2的基極與control端之間通過(guò)第三電阻r3，所述三極管q2的基極和發(fā)射極之間連接有第四電阻r4，所述場(chǎng)效應(yīng)管q1的柵極與三極管q2的集電極之間通過(guò)第二電阻r2相連接，所述第一vcc端連接有第二電容c2的一端，第二電容c2的一端連接有接地端gnd，out端接有第三電容c3的一端，第三電容c3另的一端連接有接地端gnd。