CN110429800B - 一种低压降驱动器及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低压降驱动器，包括外部MOS管，NMOS管T1、T2，以及连接在NMOS管T2的栅极的低压侧驱动器，所述NMOS管T1的漏极连接有电源VCC，还包括一端与电源VCC连接、另一端与T1栅极连接的第一电源，串联后一端与电源VCC连接、另一端与T1栅极连接的电荷泵电路和第二电源，源极与T1源极连接的PMOS管T3，该连接点为VCC_Follow，以及输入端与T1的源极连接、输出端与T3的栅极连接的驱动器，所述T3的漏极与T2的漏极连接，该连接点与外部MOS管的栅极连接，作为驱动信号输出端。本发明达到了驱动信号输出端输出电压零损失的目的，在电压加载时可以设置更低的VCC欠压锁定值，相同的VCC可以承受更大的输出电压变化，降低了芯片对VCC电压范围的要求，实现了低成本、低散热的效果。

Description

一种低压降驱动器及实现方法
技术领域
本发明涉及驱动控制领域，具体地说，是涉及一种低压降驱动器及实现方法。
背景技术
常见的ACDC拓扑结构如图1所示，其中，芯片U1的VCC引脚用于为芯片提供电源，DRV引脚用于输出信号驱动外部MOS管的Gate极，芯片内部的驱动器结构如图2所示，一个NMOS管T1的源极与另一个NMOS管T2的漏极连接，且该连接点为DRV驱动信号输出端，通过高压侧驱动器驱动T1的Gate极，通过低压侧驱动器驱动T2的Gate极，VCC引脚与高压侧驱动器和T1的漏极连接。
但是，目前作为ACDC主边驱动器去驱动外部MOS管时，存在如下问题：当电源电压为VCC时，最高的DRV驱动信号输出为VCC-Vth，该电压传输至外部MOS管的Gate极，用于控制MOS管的状态，其中，Vth为MOS管的阈值。为了使DRV驱动信号输出足够高，一般VCC的UVLO阈值都比较高，若副边的输出电压变化范围较大，而VCC又是靠辅助绕阻供电，那么辅助绕阻反激到主边的VCC电压范围也较大，因此，电路对VCC的电压范围要求较普通的电路也会有所提高，增加了设计成本，而过高的VCC也会同时面临热问题，导致整个系统发热严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低压降驱动器及实现方法，解决现有驱动方式在保证输出电压满足电路高电压需求时，对芯片的要求提高，从而增加了成本，同时也存在着发热严重的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种低压降驱动器，包括外部MOS管，NMOS管T1、T2，以及连接在NMOS管T2的栅极的低压侧驱动器，所述NMOS管T1的漏极连接有电源VCC，还包括一端与电源VCC连接、另一端与T1栅极连接的第一电源，串联后一端与电源VCC连接、另一端与T1栅极连接的电荷泵电路和第二电源，源极与T1源极连接的PMOS管T3，该连接点为VCC_Follow，以及输入端与T1的源极连接、输出端与PMOS管T3的栅极连接的驱动器，所述PMOS管T3的漏极与T2的漏极连接，该连接点与外部MOS管的栅极连接，作为驱动信号输出端。
进一步的，所述第一电源、第二电源所在的支路上均连接有二极管，所述二极管的阴极与T1的栅极连接。
基于上述所述的一种低压降驱动器，本发明还提供了该驱动器的实现方法，根据VCC的电压值分为如下两种情况：
当VCC较高时，VCC通过第一电源传输至T1栅极，T1导通，T1的源极为T3和T2供电，驱动器驱使T3导通，最终在驱动信号输出端输出高电平；
当VCC较低时，电荷泵电路启动，VCC通过第二电源传输至T1栅极，T1导通，此时的VCC_Follow与VCC相等，驱动器驱使T3导通，最终在驱动信号输出端输出电压为VCC，达到电压零损失的目的。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用PMOS管和两个NMOS管串联的技术，并辅助电荷泵电路，在VCC较高时，VCC直接驱动NMOS管T1，最终在驱动信号输出端输出高电平；在VCC较低时，电荷泵电路启动，使驱动信号输出端输出的电压为VCC，节约了一个Vth裕度，达到驱动信号输出端输出电压零损失的目的；因此，在电压加载时可以设置更低的VCC欠压锁定值，相同的VCC可以承受更大的输出电压变化，从而降低了芯片对VCC电压范围的要求，同时也降低了芯片成本，相同电流下减少了发热量，实现了低成本、低散热的效果。
附图说明
图1为现有的ACDC拓扑结构的结构示意图。
图2为图1中芯片U1内部的驱动器的结构示意图。
图3为本发明的驱动器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
实施例
如图3所示，本发明公开的一种低压降驱动器，包括外部MOS管，NMOS管T1、T2，以及连接在NMOS管T2的栅极的低压侧驱动器，所述NMOS管T1的漏极连接有电源VCC，还包括一端与电源VCC连接、另一端与T1栅极连接的第一电源，串联后一端与电源VCC连接、另一端与T1栅极连接的电荷泵电路和第二电源，源极与T1源极连接的PMOS管T3，该连接点为VCC_Follow，以及输入端与T1的源极连接、输出端与PMOS管T3的栅极连接的驱动器，所述PMOS管T3的漏极与T2的漏极连接，该连接点与外部MOS管的栅极连接，作为驱动信号输出端，所述第一电源、第二电源所在的支路上均连接有二极管，所述二极管的阴极与T1的栅极连接。
本发明采用PMOS管和两个NMOS管串联的技术，并辅助电荷泵电路，达到降低驱动信号输出端输出电压损失的目的，从而实现低成本、低散热的效果。
下面根据VCC的电压值分为如下两种情况介绍本发明的实现方法：
(1)当VCC较高时，VCC通过第一电源传输至T1栅极，T1导通，使T1的栅极维持为电路所需的电压，在本实施例中，该电压为12V，但又不限于12V，T1的源极为T3和T2供电，驱动器驱使T3导通，最终在驱动信号输出端输出高电平；
(2)当VCC较低时，T1的栅极依靠第二电源无法保持电路所需的电压，因此，启动电荷泵电路，工作在线性区的T1类似于一个开关，电流流过T1不会产生压降，VCC通过第二电源传输至T1栅极，T1导通，此时的VCC_Follow与VCC相等，驱动器驱使T3导通，最终在驱动信号输出端输出电压为VCC，达到电压零损失的目的。
在图1中，芯片U1的DRV引脚的输出电压会损失一个Vth的裕度，即输出电压为VCC-Vth，该电压用于驱动外部MOS管的栅极，而本发明通过设置电荷泵电路及PMOS管，使输出电压为VCC，实现电压零损失，因此，在电压加载时可以设置更低的VCC欠压锁定值，相同的VCC可以承受更大的输出电压变化，从而降低了芯片对VCC电压的要求，同时也降低了芯片成本；在节约一个Vth裕度的情况下，系统对VCC的电压范围要求降低，相同电流下减少了发热量。
上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种低压降驱动器，包括外部MOS管，NMOS管T1、T2，以及连接在NMOS管T2的栅极的低压侧驱动器，所述NMOS管T1的漏极连接有电源VCC，其特征在于，还包括一端与电源VCC连接、另一端与T1栅极连接的第一电源，串联后一端与电源VCC连接、另一端与T1栅极连接的电荷泵电路和第二电源，源极与T1源极连接的PMOS管T3，该连接点为VCC_Follow，以及输入端与T1的源极连接、输出端与PMOS管T3的栅极连接的驱动器，所述PMOS管T3的漏极与T2的漏极连接，该连接点与外部MOS管的栅极连接，作为驱动信号输出端；
当VCC较高时，VCC通过第一电源传输至T1栅极，T1导通，T1的源极为T3和T2供电，驱动器驱使T3导通，最终在驱动信号输出端输出高电平；
当VCC较低时，电荷泵电路启动，VCC通过第二电源传输至T1栅极，T1导通，此时的VCC_Follow与VCC相等，驱动器驱使T3导通，最终在驱动信号输出端输出电压为VCC，达到电压零损失的目的。
2.根据权利要求1所述的一种低压降驱动器，其特征在于，所述第一电源、第二电源所在的支路上均连接有二极管，所述二极管的阴极与T1的栅极连接。
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