CN110176879B - 一种抗辐照高压驱动电路 - Google Patents

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Abstract

本发明一种抗辐照高压驱动电路，包括电平转换单元和驱动单元；电平转换单元包括电阻R1、电阻R2、N沟道VDMOS T1和双极NPN晶体管Q1；驱动单元包括二极管D1、电容C1、稳压管D2、电阻R3和驱动芯片；输入信号VIN经电阻R1分别与N沟道VDMOS T1的栅极和双极NPN晶体管Q1的集电极相连；N沟道VDMOS T1的源极和双极NPN晶体管Q1的基极与电阻R2的一端相连，电阻R2另一端和双极NPN晶体管Q1的发射极连接地；N沟道VDMOS T1的漏极连接驱动芯片的输入端；电源电压VDD连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电容C1的一端、电阻R3的一端及驱动芯片的VDD端。

Description

一种抗辐照高压驱动电路
技术领域
本发明属于半导体混合集成电路领域，涉及无刷直流电机的抗辐照高压驱动，具体为一种抗辐照高压驱动电路。
背景技术
无刷直流电机具有调速性能良好、运行可靠、寿命长、结构简单及维护方便等优点，其应用范围广泛。电机驱动电路的电性能直接决定了电机工作的可靠性及稳定性，是电机系统的核心部分，因国内工艺水平的限制，国内高压抗辐射加固电机驱动技术与国外相比存在很大差距，高压驱动芯片一直依赖进口的功率驱动芯片(如IR2110、IR2130系列功率MOS栅驱动IC)，主要采用自举技术形成悬浮的高压侧电源,进行全桥驱动电路的设计。
目前使用IR常态栅驱动芯片的电机驱动器，抗总剂量能力无法达到要求，而国外抗辐射加固的栅驱动IC一直处于禁运状态，因此急需抗辐射加固栅驱动电路的研制，满足抗辐射指标的要求。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种抗辐照高压驱动电路，结构简单，设计合理，能够提供连续稳定的高压浮动电源，很好地实现了电机驱动器的持续高压驱动。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种抗辐照高压驱动电路，包括电平转换单元和驱动单元；
所述的电平转换单元包括电阻R1、电阻R2、N沟道VDMOS T1和双极NPN晶体管Q1；
所述的驱动单元包括二极管D1、电容C1、稳压管D2、电阻R3和驱动芯片；
输入信号VIN经电阻R1分别与N沟道VDMOS T1的栅极和双极NPN晶体管Q1的集电极相连；N沟道VDMOS T1的源极和双极NPN晶体管Q1的基极与电阻R2的一端相连，电阻R2另一端和双极NPN晶体管Q1的发射极连接地；N沟道VDMOS T1的漏极连接驱动芯片的输入端；
电源电压VDD连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电容C1的一端、电阻R3的一端及驱动芯片的VDD端；电容C1的另一端连接稳压管D2的阳极且与驱动芯片的VSS连接至输出VS，电阻R3的另一端连接稳压管D2的阴极且连接驱动芯片的输入端；驱动芯片的输出为高压驱动电路的输出HO。
优选的，所述的驱动芯片为抗辐照MOSFET驱动芯片。
优选的，所述N沟道VDMOS T1采用抗辐照器件。
优选的，采用双极NPN晶体管代替N沟道VDMOS T1。
优选的，所述电容C1的容值为1μF～47μF。
优选的，所述电阻R2的值通过式R2＝VBE/I1确定，其中VBE为NPN双极晶体管Q1的基极-发射极结压降，I1为漏电流值设计值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提出的高压驱动电路有效解决辐照加固栅驱动IC国外禁运的瓶颈问题，提高了电机驱动控制电路的抗辐射环境适应性要求，使其抗γ总剂量能力提升到100krad(Si)以上，解决了目前电机驱动器抗辐照能力不足的难题，填补了国内相关电机驱动领域的空白，所述的驱动电路在各种电机控制系统中具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实例中所述抗辐照高压驱动电路的原理图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明一种抗辐照高压驱动电路，利用抗辐照MOSFET驱动芯片实现高压驱动，通过电容的充放电产生高端浮动电源，MOSFET驱动芯片直接驱动VDMOS管。
输入信号VIN与R1连接，R1与N沟道VDMOS T1的栅极、双极NPN晶体管Q1的集电极相连，N沟道VDMOS T1的源极、双极NPN晶体管Q1的基极与电阻R2相连，R2另一端、双极NPN晶体管Q1的发射极连接地，N沟道VDMOS T1的漏极连接驱动芯片的输入端，VDD连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电容C1、电阻R3及驱动芯片的VDD端，电容C1与电阻R3之间连接一稳压管D2，稳压管D2的阴极、电阻R3连接驱动芯片的输入端，电容C1、稳压管D2的阳极与驱动芯片的VSS连接至输出VS，驱动芯片的输出为高压驱动电路的输出HO。
所述N沟道VDMOS T1、驱动芯片采用抗辐照器件，可实现整个高压驱动电路的抗总剂量、抗单粒子辐照。
所述N沟道VDMOS T1可更换为双极NPN晶体管，功能替代。
所述电平转换电路，电容C1的容值为1μF～47μF。
所述电平转换电路，NPN双极晶体管Q1及电阻R2决定了该驱动电路的漏电流值，电阻R2的值通过式R2＝VBE/I1确定，其中VBE为NPN双极晶体管Q1的基极-发射极结压降，I1为漏电流值设计值。
具体的，如图1所示，本电路中的参数选择不唯一，作为实施例，为了说明本发明的参数选择和工作过程，设定电源电压VDD为12V，设计漏电流为0.3uA。电阻R2为R2＝VBE/I1＝0.7V/0.3mA＝2.3kΩ，输入信号VIN为高时，N沟道VDMOS T1关断，驱动芯片输入为低，输出为低，此时，下桥VDMOS导通，VDD给自举电容C1充电；输入信号VIN为低时，自举电容C1放电，驱动芯片输入为高，驱动芯片输出为高，驱动VDMOS导通，驱动芯片的VSS端接VS。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种抗辐照高压驱动电路，其特征在于，包括电平转换单元和驱动单元；
所述的电平转换单元包括电阻R1、电阻R2、N沟道VDMOS T1和双极NPN晶体管Q1；
所述的驱动单元包括二极管D1、电容C1、稳压管D2、电阻R3和驱动芯片；
输入信号VIN经电阻R1分别与N沟道VDMOS T1的栅极和双极NPN晶体管Q1的集电极相连；N沟道VDMOS T1的源极和双极NPN晶体管Q1的基极与电阻R2的一端相连，电阻R2另一端和双极NPN晶体管Q1的发射极连接地；N沟道VDMOS T1的漏极连接驱动芯片的输入端；
电源电压VDD连接二极管D1的阳极，二极管D1的阴极连接电容C1的一端、电阻R3的一端及驱动芯片的VDD端；电容C1的另一端连接稳压管D2的阳极且与驱动芯片的VSS连接至输出VS，电阻R3的另一端连接稳压管D2的阴极且连接驱动芯片的输入端；驱动芯片的输出为高压驱动电路的输出HO。
2.根据权利要求1所述的一种抗辐照高压驱动电路，其特征在于，所述的驱动芯片为抗辐照MOSFET驱动芯片。
3.根据权利要求1所述的一种抗辐照高压驱动电路，其特征在于，所述N沟道VDMOS T1采用抗辐照器件。
4.根据权利要求1所述的一种抗辐照高压驱动电路，其特征在于，采用双极NPN晶体管代替N沟道VDMOS T1。
5.根据权利要求1所述的一种抗辐照高压驱动电路，其特征在于，所述电容C1的容值为1μF～47μF。
6.根据权利要求1所述的一种抗辐照高压驱动电路，其特征在于，所述电阻R2的值通过式R2＝VBE/I1确定，其中VBE为NPN双极晶体管Q1的基极-发射极结压降，I1为漏电流值设计值。
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