CN107959491B - 一种高效节能型p+n沟道驱动电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种高效节能型P+N沟道驱动电路，包括上桥电路和下桥电路；所述上桥电路包括电阻R30、电阻R34、NPN型三极管Q12、电阻R22、电阻R16、NPN型三极管Q5、PNP型三极管Q8、二极管D4、电阻R27、电阻R13、电容C6、P沟道MOS管U3；所述下桥电路包括电阻R43、电阻R44、NPN型三极管Q18、电阻R41、电阻R37、NPN型三极管Q16、PNP型三极管Q17、电阻R38、电阻R39、二极管D7、N沟道MOS管U6、电容CU1、电阻RU2。本发明在上桥电路开通时，将上桥电路电源端输出的上桥开通电压充到下桥电路使用，作为下桥电路的开通能量，高效节能。

Description

一种高效节能型P+N沟道驱动电路

技术领域

本发明涉及电机驱动领域，尤其涉及一种高效节能型P+N沟道驱动电路。

背景技术

目前，传统的P+N驱动电路普遍存在功耗大、效率低的问题，如图1和图2所示，传统电机驱动中用到的P+N沟道驱动电路的上桥部分包括电阻R33、电阻R34、三极管Q9、电阻R42、电阻R36、PNP型三极管Q8、电阻R37、电阻R6、电阻R17、电容C10、P沟道MOS管U10；下桥部分包括电阻R35、电阻R74、电阻R75、电阻R76、PNP型三极管Q7、电阻R43、NPN型三极管Q16、NPN型三极管Q17、N沟通MOS管U5、电阻RU2及电容CU2。当HV高电平时，三极管Q9导通，若想快速导通P沟道MOS管U10，就需减小电阻R37的阻值，进而其它分压电阻如电阻R6、电阻R17的阻值也要减小，最终导致电阻发热严重，功耗大，能量浪费严重，而且驱动电路的开关频率越高，分压电阻的阻值就要越小，导致功耗就越大，无法同时满足高效率开关和低功耗的要求。

发明内容

本发明的目的在于通过一种高效节能型P+N沟道驱动电路，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种高效节能型P+N沟道驱动电路，其包括上桥电路和下桥电路；所述上桥电路包括电阻R30、电阻R34、NPN型三极管Q12、电阻R22、电阻R16、NPN型三极管Q5、PNP型三极管Q8、二极管D4、电阻R27、电阻R13、电容C6、P沟道MOS管U3；所述电阻R30的一端与电阻R34的一端、上桥PWM波输入端HU连接，电阻R30的另一端与NPN型三极管Q12的基极连接，电阻R34的另一端、NPN型三极管Q12的发射极接地，NPN型三极管Q12的集电极连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端与电阻R16的一端、PNP型三极管Q8的基极、NPN型三极管Q5的基极连接，PNP型三极管Q8的集电极与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极与电阻R27的一端连接，电阻R27的另一端作为下桥电路电源端与下桥电路连接，电阻R16的另一端与上桥电路电源端、NPN型三极管Q5的集电极、电阻R13的一端、电容C6的一端、P沟道MOS管U3的源极连接，电阻R13的另一端与PNP型三极管Q8的发射极、NPN型三极管Q5的发射极、电容C6的另一端、P沟道MOS管U3的栅极连接；所述下桥电路包括电阻R43、电阻R44、NPN型三极管Q18、电阻R41、电阻R37、NPN型三极管Q16、PNP型三极管Q17、电阻R38、电阻R39、二极管D7、N沟道MOS管U6、电容CU1、电阻RU2；所述电阻R43的一端接工作电源，另一端接下桥PWM波输入端LU、电阻R44的一端，电阻R44的另一端与NPN型三极管Q18的基极连接，NPN型三极管Q18的发射极接地，NPN型三极管Q18的集电极连接电阻R41的一端，电阻R41的另一端连接电阻R37的另一端、NPN型三极管Q16的基极、PNP型三极管Q17的基极，电阻R37的另一端与下桥电路电源端、NPN型三极管Q16的集电极连接，电阻R38的一端与NPN型三极管Q16的发射极、PNP型三极管Q17的发射极、电阻R39的一端连接，电阻R38的另一端与下桥驱动输入端LUO、二极管D7的正极连接，二极管D7的负极与电阻R39的另一端连接，N沟道MOS管U6的漏极与P沟道MOS管U3的漏极连接，N沟道MOS管U6的栅极与电阻RU2的一端、电容CU1的一端、下桥驱动输入端LUO连接，电阻RU2的另一端与电容CU1的另一端、N沟道MOS管U6的源极连接。

特别地，所述电阻R43接的工作电源的电压为5V。

特别地，所述上桥电路电源端的输入电压范围为20V至30V；所述上桥电路输出给下桥电路的电压即下桥电路电源端的输出电压范围为10V至15V。

本发明提出的高效节能型P+N沟道驱动电路在上桥电路开通时，将上桥电路电源端输出的上桥开通电压充到下桥电路使用，作为下桥电路的开通能量，高效节能，同时满足了高效率开关和低功耗的要求。

附图说明

图1为传统P+N沟道驱动电路的上桥部分结构图；

图2为传统P+N沟道驱动电路的下桥部分结构图；

图3为高效节能型P+N沟道驱动电路的上桥电路的结构图；

图4为高效节能型P+N沟道驱动电路的下桥电路的结构图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实施例中高效节能型P+N沟道驱动电路包括上桥电路和下桥电路。

如图3和图4所示，所述上桥电路包括电阻R30、电阻R34、NPN型三极管Q12、电阻R22、电阻R16、NPN型三极管Q5、PNP型三极管Q8、二极管D4、电阻R27、电阻R13、电容C6、P沟道MOS管U3；所述电阻R30的一端与电阻R34的一端、上桥PWM波输入端HU连接，电阻R30的另一端与NPN型三极管Q12的基极连接，电阻R34的另一端、NPN型三极管Q12的发射极接地，NPN型三极管Q12的集电极连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端与电阻R16的一端、PNP型三极管Q8的基极、NPN型三极管Q5的基极连接，PNP型三极管Q8的集电极与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极与电阻R27的一端连接，电阻R27的另一端作为下桥电路电源端与下桥电路连接，电阻R16的另一端与上桥电路电源端、NPN型三极管Q5的集电极、电阻R13的一端、电容C6的一端、P沟道MOS管U3的源极连接，电阻R13的另一端与PNP型三极管Q8的发射极、NPN型三极管Q5的发射极、电容C6的另一端、P沟道MOS管U3的栅极连接。

具体的，在上桥PWM波输入端HU为高电平时，则NPN型三极管Q12导通，PNP型三极管Q8导通，而上桥电路电源端的输出电压(在本实施例中以24V为例)通过P沟道MOS管U3的栅极和源极充电，通过PNP型三极管Q8、二极管D4、电阻R27将24V电压充电给12V电压，电阻R27的输出端作为下桥电路电源端将12V电压输出给下桥电路，作为下桥电路的开通能量，上述就是上桥电路的开通过程。

在上桥PWM波输入端HU为低电平时，则NPN型三极管Q12关闭，上桥电路电源端的输出电压(在本实施例中以24V为例)通过电阻R16这一上拉电阻对NPN型三极管Q5进行导通，一旦NPN型三极管Q5只有1V之后，NPN型三极管Q5处于近似导通的状态，此时相当于在P沟道MOS管U3有一个上拉，P沟道MOS管U3的栅极和源极两脚的压差控制在1V以下，这样一来，P沟道MOS管U3的栅极和源极两脚无法导通，同时，在电容C6上充的电能和P沟道MOS管U3的栅极和源极两脚上的集成电能，通过NPN型三极管Q5放电，电阻R13一方面是放电电阻，另一方面也是上拉电阻(在NPN型三极管Q5导通之前通过电阻R13上拉)，上述就是上桥电路的关闭过程。

所述下桥电路包括电阻R43、电阻R44、NPN型三极管Q18、电阻R41、电阻R37、NPN型三极管Q16、PNP型三极管Q17、电阻R38、电阻R39、二极管D7、N沟道MOS管U6、电容CU1、电阻RU2；所述电阻R43的一端接工作电源(5V)，另一端接下桥PWM波输入端LU、电阻R44的一端，电阻R44的另一端与NPN型三极管Q18的基极连接，NPN型三极管Q18的发射极接地，NPN型三极管Q18的集电极连接电阻R41的一端，电阻R41的另一端连接电阻R37的另一端、NPN型三极管Q16的基极、PNP型三极管Q17的基极，电阻R37的另一端与下桥电路电源端、NPN型三极管Q16的集电极连接，电阻R38的一端与NPN型三极管Q16的发射极、PNP型三极管Q17的发射极、电阻R39的一端连接，电阻R38的另一端与下桥驱动输入端LUO、二极管D7的正极连接，二极管D7的负极与电阻R39的另一端连接，N沟道MOS管U6的漏极与P沟道MOS管U3的漏极连接，N沟道MOS管U6的栅极与电阻RU2的一端、电容CU1的一端、下桥驱动输入端LUO连接，电阻RU2的另一端与电容CU1的另一端、N沟道MOS管U6的源极连接。

具体的，在下桥PWM波输入端LU为高电平时，NPN型三极管Q18导通，而后PNP型三极管Q17导通，在PNP型三极管Q17导通导通后，电阻R38左边电位为零，下桥驱动输入端LUO放电，即下桥电路关闭。下桥驱动输入端LUO是驱动下桥电路的，下桥驱动输入端LUO这边的电流通过电阻R38对PNP型三极管Q17放电，下桥驱动输入端LUO的电能通过PNP型三极管Q17回路放掉，这样N沟道MOS管U6就关闭了。在下桥PWM波输入端LU为低电平时，则NPN型三极管Q18不导通，通过电阻R37把NPN型三极管Q16打开，上桥电路输出给下桥电路电源端的12V电压通过NPN型三极管Q16给下桥驱动输入端LUO充电。

在本实施例中所述上桥电路电源端的输出电压不局限于24V，其可为20V至30V之间的任一电压值；所述上桥电路输出给下桥电路的电压即上桥电路电源端的输出电压是上桥电路电源端的输出电压的一半，即其可为10V至15V间的任一电压值。

本发明的技术方案在上桥电路开通时，将上桥电路电源端输出的上桥开通电压充到下桥电路使用，作为下桥电路的开通能量，高效节能，同时满足了高效率开关和低功耗的要求。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (3)

1.一种高效节能型P+N沟道驱动电路，其特征在于，包括上桥电路和下桥电路；所述上桥电路包括电阻R30、电阻R34、NPN型三极管Q12、电阻R22、电阻R16、NPN型三极管Q5、PNP型三极管Q8、二极管D4、电阻R27、电阻R13、电容C6、P沟道MOS管U3；所述电阻R30的一端与电阻R34的一端、上桥PWM波输入端HU连接，电阻R30的另一端与NPN型三极管Q12的基极连接，电阻R34的另一端、NPN型三极管Q12的发射极接地，NPN型三极管Q12的集电极连接电阻R22的一端，电阻R22的另一端与电阻R16的一端、PNP型三极管Q8的基极、NPN型三极管Q5的基极连接，PNP型三极管Q8的集电极与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极与电阻R27的一端连接，电阻R27的另一端作为下桥电路电源端与下桥电路连接，电阻R16的另一端与上桥电路电源端、NPN型三极管Q5的集电极、电阻R13的一端、电容C6的一端、P沟道MOS管U3的源极连接，电阻R13的另一端与PNP型三极管Q8的发射极、NPN型三极管Q5的发射极、电容C6的另一端、P沟道MOS管U3的栅极连接；所述下桥电路包括电阻R43、电阻R44、NPN型三极管Q18、电阻R41、电阻R37、NPN型三极管Q16、PNP型三极管Q17、电阻R38、电阻R39、二极管D7、N沟道MOS管U6、电容CU1、电阻RU2；所述电阻R43的一端接工作电源，另一端接下桥PWM波输入端LU、电阻R44的一端，电阻R44的另一端与NPN型三极管Q18的基极连接，NPN型三极管Q18的发射极接地，NPN型三极管Q18的集电极连接电阻R41的一端，电阻R41的另一端连接电阻R37的另一端、NPN型三极管Q16的基极、PNP型三极管Q17的基极，电阻R37的另一端与下桥电路电源端、NPN型三极管Q16的集电极连接，电阻R38的一端与NPN型三极管Q16的发射极、PNP型三极管Q17的发射极、电阻R39的一端连接，电阻R38的另一端与下桥驱动输入端LUO、二极管D7的正极连接，二极管D7的负极与电阻R39的另一端连接，N沟道MOS管U6的漏极与P沟道MOS管U3的漏极连接，N沟道MOS管U6的栅极与电阻RU2的一端、电容CU1的一端、下桥驱动输入端LUO连接，电阻RU2的另一端与电容CU1的另一端、N沟道MOS管U6的源极连接；

所述PNP型三极管Q17的集电极接地。

2.根据权利要求1所述的高效节能型P+N沟道驱动电路，其特征在于，所述电阻R43接的工作电源的电压为5V。

3.根据权利要求1或2任一项所述的高效节能型P+N沟道驱动电路，其特征在于，所述上桥电路电源端的输入电压范围为20V至30V；所述上桥电路输出给下桥电路的电压即下桥电路电源端的输出电压范围为10V至15V。