CN112713757A - 一种mosfet管的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MOSFET管的驱动装置，MOSFET管的驱动装置包括功率放大电路，MOSFET管的驱动系统包括命令下达电路、电荷泵电路和振荡电路，当功率放大电路接收到命令下达电路中的微控制单元MCU输出0V的方波信号时，将预先得到的开启电压发送至MOSFET管的门极，驱动MOSFET管打开，当功率放大电路接收到命令下达电路中的MCU输出5V的方波信号时，将预先得到的关闭电压发送至MOSFET管的门极，驱动MOSFET管关闭。通过上述方案，基于MOSFET管的驱动装置中的功率放大电路对MOSFET管进行驱动，无需使用驱动芯片对MOSFET管进行驱动，从而降低使用成本。

Description

一种MOSFET管的驱动装置

技术领域

本发明涉及驱动电路技术领域，更具体地说，涉及一种MOSFET管的驱动装置。

背景技术

金属氧化物半导体场效应管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，MOSFET)，是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。MOSFET管为功率开关器件，可以承载大电流，用于驱动执行器。

现有技术中，通过采用驱动芯片对MOSFET管进行驱动，但是采用驱动芯片对MOSFET管进行驱动会造成使用成本高。

因此，通过驱动芯片对MOSFET管进行驱动的话会造成使用成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种MOSFET管的驱动装置，基于MOSFET管的驱动装置中的功率放大电路对MOSFET管进行驱动，无需使用驱动芯片对MOSFET管进行驱动，从而降低使用成本。

为了实现上述目的，其公开的技术内容如下：

本发明公开了一种MOSFET管的驱动装置，所述MOSFET管的驱动装置设置于MOSFET管的驱动系统，所述MOSFET管的驱动装置包括功率放大电路，所述MOSFET管的驱动系统包括命令下达电路、电荷泵电路和振荡电路；

所述电荷泵电路的第一端与蓄电池相连，第二端与所述振荡电路的第一端相连，第三端与所述功率放大电路的第一端相连；

所述功率放大电路的第二端与所述命令下达电路的第一端相连，第二端与MOSFET管相连，第三端接地；

所述振荡电路的第二端接地；

所述命令下达电路的第二端接地；

当所述功率放大电路接收到所述命令下达电路中的微控制单元MCU输出0V的方波信号时，将预先得到的开启电压发送至所述MOSFET管的门极，驱动所述MOSFET管打开；

当所述功率放大电路接收到所述命令下达电路中的所述MCU输出5V的方波信号时，将预先得到的关闭电压发送至所述MOSFET管的门极，驱动所述MOSFET管关闭。

优选的，所述功率放大电路，包括：

电阻R1、电阻R2、开关K1和开关K2；

所述电阻R1的第一端分别与所述电荷泵电路的第三端和所述开关K1的第一端相连，第二端与所述电阻R2的第一端相连；

所述电阻R2的第二端与所述开关K2的第三端相连；

所述开关K1的第二端分别与所述开关K2的第一端和所述MOSFET管的门极相连，第三端与所述命令下达电路的第一端相连；

所述开关K2的第二端接地。

优选的，所述命令下达电路，包括：

开关K3、电阻R3和所述MCU；

所述开关K3的第一端与所述开关K1的第三端相连，第二端接地，第三端与所述电阻R3的第一端相连；

所述电阻R3的第二端与所述MCU相连。

优选的，所述电荷泵电路，包括：

二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5；

所述二极管D1的第一端与所述蓄电池相连，第二端分别与所述电容C1的第一端和所述二极管D2的第一端相连；

所述二极管D2的第二端分别与所述二极管D3的第一端和所述电容C4的第一端相连；

所述二极管D3的第二端分别与所述电容C2的第一端和所述二极管D4的第一端相连；

所述二极管D4的第二端分别与所述二极管D5的第一端和所述电容C5的第一端相连；

所述二极管D5的第二端分别与所述电容C3的第一端和所述二极管D6的第一端相连；

所述二极管D6的第二端分别与所述电阻R1的第一端和所述开关K1的第一端相连；

所述电容C1的第二端与所述振荡电路的第一端相连；

所述电容C2的第二端与所述振荡电路的第一端相连；

所述电容C3的第二端与所述振荡电路的第一端相连；

所述电容C4的第二端接地；

所述电容C5的第二端接地。

优选的，所述振荡电路，包括：

触发器U1、电阻R4和电容R7；

所述触发器U1的第一端分别与所述电容C1的第二端、所述电容C2的第二端、所述电容C3的第二端相连和所述电阻R4的第一端相连，第二端分别与所述电容C7的第一端和所述电阻R4的第二端相连；

所述电容C7的第二端接地。

优选的，所述触发器U1，包括：

施密特触发器。

优选的，所述MOSFET管，包括：

结型场效应管MOSFET。

优选的，所述MOSFET管，包括：

绝缘栅场效应管MOSFET。

经由上述技术方案可知，MOSFET管的驱动装置设置于MOSFET管的驱动系统，MOSFET管的驱动装置包括功率放大电路，MOSFET管的驱动系统包括命令下达电路、电荷泵电路和振荡电路，电荷泵电路的第一端与蓄电池相连，第二端与振荡电路的第一端相连，第三端与功率放大电路的第一端相连，功率放大电路的第二端与所述命令下达电路的第一端相连，第二端与MOSFET管相连，第三端接地，振荡电路的第二端接地，命令下达电路的第二端接地，当功率放大电路接收到命令下达电路中的微控制单元MCU输出0V的方波信号时，将预先得到的开启电压发送至MOSFET管的门极，驱动MOSFET管打开，当功率放大电路接收到命令下达电路中的MCU输出5V的方波信号时，将预先得到的关闭电压发送至MOSFET管的门极，驱动MOSFET管关闭。通过上述方案，基于MOSFET管的驱动装置中的功率放大电路对MOSFET管进行驱动，无需使用驱动芯片对MOSFET管进行驱动，从而降低使用成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种MOSFET管的驱动系统的电路图；

图2为本发明实施例公开的命令下达电路将MCU输出的方波信号进行电平转换，得到并输出0～BAT+12V的波形的示意图；

图3为本发明实施例公开的波形输出的示意图；

图4为本发明实施例公开的施密特触发器产生的内部振荡信号与振荡电路输出的方波信号的比较示意图；

图5为本发明实施例公开的一种MOSFET管的驱动系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

有背景技术可知，通过采用驱动芯片对MOSFET管进行驱动，但是采用驱动芯片对MOSFET管进行驱动会造成使用成本高。

为了解决该问题，本发明实施例公开了一种MOSFET管的驱动装置，基于MOSFET管的驱动装置中的功率放大电路对MOSFET管进行驱动，无需使用驱动芯片对MOSFET管进行驱动，从而降低使用成本。

如图1所示，示出了一种MOSFET管的驱动系统的电路图，该MOSFET管的驱动系统中包括MOSFET管的驱动装置、命令下达电路11、电荷泵电路12和振荡电路13，MOSFET管的驱动装置包括功率放大电路14。

命令下达电路11、电荷泵电路12、振荡电路13和功率放大电路14的连接关系如下：

电荷泵电路12的第一端与蓄电池相连，第二端与振荡电路13的第一端相连，第三端与功率放大电路14的第一端相连。

功率放大电路14的第二端与命令下达电路11的第一端相连，第二端与MOSFET管相连，第三端接地。

振荡电路13的第二端接地。

命令下达电路11的第二端接地。

MOSFET管的驱动系统的执行过程如下：

振荡电路13生成PWM信号，基于PWM信号驱动电荷泵电路12。

电荷泵电路12基于蓄电池电压BAT的电压，得到MOSFET管的开启电压BAT+12V。

命令下达电路11将微控制单元MCU输出的方波信号(0-5V)转换为功率放大电路14可识别的命令，即命令下达电路11将MCU输出的方波信号(0-5V)进行电平转换，得到0～BAT+12V的信号。

如图2所示，为命令下达电路将MCU输出的方波信号(0-5V)进行电平转换，得到并输出0～BAT+12V的波形的示意图。

当功率放大电路14接收命令下达电路11中的微控制单元MCU输出0V时，开关K3关闭，BAT+12V电压通过电阻R1加载到开关K1处，开关K1打开，开关K2关闭，将BAT+12V电压发送至MOSFET管的门极，使MOSFET管打开。

当功率放大电路14接收命令下达电路11中的MCU输出5V时，开关K3打开，电压值为0V，0V电压作用到K1和K2处，开关K2打开，开关K1关闭，将0V电压发送至MOSFET管的门极处，使MOSFET管关闭。

其中，功率放大电路14，用于将经过推挽电路，即功率放大电路14，将MOSFET管的驱动电压(MOSFET管的开启电压或MOSFET管的关闭电压)发送至MOSFET管，使MOSFET管开启或关闭。功率放大电路14包括电阻R1、电阻R2、开关K1和开关K2。

功率放大电路14中电阻R1、电阻R2、开关K1和开关K2的连接关系如下：

电阻R1的第一端分别与所述电荷泵电路12的第三端和开关K1的第一端相连，第二端与电阻R2的第一端相连。

电阻R2的第二端与开关K2的第三端相连。

开关K1的第二端分别与开关K2的第一端和MOSFET管的门极相连，第三端与命令下达电路的第一端相连。

开关K2的第二端接地。

进一步的，命令下达电路11用于执行MCU命令，且将MCU命令转换为功率放大电路14可识别的命令。命令下达电路11包括开关K3、电阻R3和MCU。

命令下达电路11中的开关K3、电阻R3和MCU的连接关系如下：

开关K3的第一端与开关K1的第三端相连，第二端接地，第三端与电阻R3的第一端相连。

电阻R3的第二端与MCU相连。

进一步的，电荷泵电路12用于将蓄电池的电压BAT提升至BAT+12V电压，BAT+12V电压即为MOSFET管的开启电压。电荷泵电路12包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5。

电荷泵电路12中的二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5的连接关系如下：

二极管D1的第一端与蓄电池相连，第二端分别与电容C1的第一端和二极管D2的第一端相连。

二极管D2的第二端分别与二极管D3的第一端和电容C4的第一端相连。

二极管D3的第二端分别与电容C2的第一端和二极管D4的第一端相连。

二极管D4的第二端分别与二极管D5的第一端和电容C5的第一端相连。

二极管D5的第二端分别与电容C3的第一端和二极管D6的第一端相连。

二极管D6的第二端分别与电阻R1的第一端和开关K1的第一端相连。

电容C1的第二端与振荡电路13的第一端相连。

电容C2的第二端与振荡电路13的第一端相连。

电容C3的第二端与振荡电路13的第一端相连。

电容C4的第二端接地。

电容C5的第二端接地。

进一步的，振荡电路13用于产生脉冲宽度调制信号(Pulse width modulation，PWM)，基于PWM信号驱动电荷泵。PWM信号即为方波信号。

方波信号作用于电容C1，利用电容C1电压不会突变原理，当方波信号为0V时，电容C1和二极管D1的电压值为BAT-0.7；当方波信号为5V时，二极管D1的单向导通性，确保电容C1和二极管D1的能量不会流向BAT，能量流向二极管D2，二极管D2和二极管D3的点处的电压为BAT-0.7+5V，电容C4起到存储能量作用，电压更加平滑即约为BAT+4.3V。

方波信号作用于电容C2的原理与上述作用于电容C1的原理一致，此处不再进行赘述，电容C2和二极管D3的电压约为BAT+8.6V。

方波信号作用于电容C3的原理与上述作用于电容C1的原理一致，此处不再进行赘述，电容C3和二极管D5的电压约为BAT+12.9V。

由于开关时能量有一定损耗，最终电荷泵电路12输出的电压约为BAT+12V，即为上述提及到的MOSFET管的开启电压。

如图3所示，波形输出的示意图，该波形具体为电荷泵电路12、振荡电路13、二级管D1、二级管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、电容C1、电容C2和电容C3的波形。

图3中，波形输出的电压幅值包括电压幅值0，电压幅值5、电压幅值24、电压幅值29、电压幅值28.3、电压幅值32.3、电压幅值31.6、电压幅值36.6和电压幅值35.9。

图3中，输出的波形包括，振荡电路13输出波形、二极管D1和电容C1处输出波形、二极管D2和二极管D3处输出波形、二极管D3和电容C2处输出波形、二极管D4和二极管D5处输出波形、二极管D5和电容C3处输出波形和电荷泵电路12输出波形。

进一步的，振荡电路13包括触发器U1、电阻R4和电容R7。

振荡电路13包括触发器U1、电阻R4和电容R7的连接关系如下：

触发器U1的第一端分别与电容C1的第二端、电容C2的第二端、电容C3的第二端相连和电阻R4的第一端相连，第二端分别与电容C7的第一端和电阻R4的第二端相连。

电容C7的第二端接地。

本方案中，触发器U1优选施密特触发器。

施密特触发器产生的信号为内部振荡信号，施密特触发器包含正反馈的比较电路。

如图4所示，为施密特触发器产生的内部振荡信号与振荡电路输出的方波信号的比较示意图。

图4中，正弦波为施密特触发器的内部振荡信号，方波为振荡电路13的输出信号。

本发明实施例中，当功率放大电路接收到命令下达电路中的微控制单元MCU输出0V的方波信号时，将预先得到的开启电压发送至MOSFET管的门极，驱动MOSFET管打开，当功率放大电路接收到命令下达电路中的MCU输出5V的方波信号时，将预先得到的关闭电压发送至所述MOSFET管的门极，驱动MOSFET管关闭。基于MOSFET管的驱动装置中的功率放大电路对MOSFET管进行驱动，无需使用驱动芯片对MOSFET管进行驱动，从而降低使用成本。

如图5所示，为本发明实施例公开的一种MOSFET管的驱动系统的结构示意图，该MOSFET管的驱动系统主要包括：MOSFET管的驱动装置、振荡电路501、电荷泵电路502和命令下达电路503，MOSFET管的驱动装置中设置功率放大电路504。

振荡电路501、电荷泵电路502、命令下达电路503和功率放大电路504。

振荡电路501，用于生成PWM信号，基于PWM信号驱动电荷泵电路502。

电荷泵电路502，用于基于蓄电池电压BAT的电压，得到MOSFET管的开启电压BAT+12V。

命令下达电路503，用于将微控制单元MCU输出的方波信号(0-5V)转换为功率放大电路14可识别的命令，即命令下达电路11将MCU输出的方波信号(0-5V)进行电平转换，得到0～BAT+12V的信号。

功率放大电路504，用于当接收命令下达电路11中的微控制单元MCU输出0V时，开关K3关闭，BAT+12V电压通过电阻R1加载到开关K1处，开关K1打开，开关K2关闭，将BAT+12V电压发送至MOSFET管的门极，使MOSFET管打开；当接收命令下达电路503中的MCU输出5V时，开关K3打开，电压值为0V，0V电压作用到K1和K2处，开关K2打开，开关K1关闭，将0V电压发送至MOSFET管的门极处，使MOSFET管关闭。

本发明实施例中，当功率放大电路接收到命令下达电路中的微控制单元MCU输出0V的方波信号时，将预先得到的开启电压发送至MOSFET管的门极，驱动MOSFET管打开，当功率放大电路接收到命令下达电路中的MCU输出5V的方波信号时，将预先得到的关闭电压发送至所述MOSFET管的门极，驱动MOSFET管关闭。基于MOSFET管的驱动装置中的功率放大电路对MOSFET管进行驱动，无需使用驱动芯片对MOSFET管进行驱动，从而降低使用成本。

对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种MOSFET管的驱动装置，其特征在于，所述MOSFET管的驱动装置设置于MOSFET管的驱动系统，所述MOSFET管的驱动装置包括功率放大电路，所述MOSFET管的驱动系统包括命令下达电路、电荷泵电路和振荡电路；

所述电荷泵电路的第一端与蓄电池相连，第二端与所述振荡电路的第一端相连，第三端与所述功率放大电路的第一端相连；

所述功率放大电路的第二端与所述命令下达电路的第一端相连，第二端与MOSFET管相连，第三端接地；

所述振荡电路的第二端接地；

所述命令下达电路的第二端接地；

当所述功率放大电路接收到所述命令下达电路中的微控制单元MCU输出0V的方波信号时，将预先得到的开启电压发送至所述MOSFET管的门极，驱动所述MOSFET管打开；

当所述功率放大电路接收到所述命令下达电路中的所述MCU输出5V的方波信号时，将预先得到的关闭电压发送至所述MOSFET管的门极，驱动所述MOSFET管关闭。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述功率放大电路，包括：

电阻R1、电阻R2、开关K1和开关K2；

所述电阻R1的第一端分别与所述电荷泵电路的第三端和所述开关K1的第一端相连，第二端与所述电阻R2的第一端相连；

所述电阻R2的第二端与所述开关K2的第三端相连；

所述开关K1的第二端分别与所述开关K2的第一端和所述MOSFET管的门极相连，第三端与所述命令下达电路的第一端相连；

所述开关K2的第二端接地。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述命令下达电路，包括：

开关K3、电阻R3和所述MCU；

所述开关K3的第一端与所述开关K1的第三端相连，第二端接地，第三端与所述电阻R3的第一端相连；

所述电阻R3的第二端与所述MCU相连。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电荷泵电路，包括：

二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和电容C5；

所述二极管D1的第一端与所述蓄电池相连，第二端分别与所述电容C1的第一端和所述二极管D2的第一端相连；

所述二极管D2的第二端分别与所述二极管D3的第一端和所述电容C4的第一端相连；

所述二极管D3的第二端分别与所述电容C2的第一端和所述二极管D4的第一端相连；

所述二极管D4的第二端分别与所述二极管D5的第一端和所述电容C5的第一端相连；

所述二极管D5的第二端分别与所述电容C3的第一端和所述二极管D6的第一端相连；

所述二极管D6的第二端分别与所述电阻R1的第一端和所述开关K1的第一端相连；

所述电容C1的第二端与所述振荡电路的第一端相连；

所述电容C2的第二端与所述振荡电路的第一端相连；

所述电容C3的第二端与所述振荡电路的第一端相连；

所述电容C4的第二端接地；

所述电容C5的第二端接地。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述振荡电路，包括：

触发器U1、电阻R4和电容R7；

所述触发器U1的第一端分别与所述电容C1的第二端、所述电容C2的第二端、所述电容C3的第二端相连和所述电阻R4的第一端相连，第二端分别与所述电容C7的第一端和所述电阻R4的第二端相连；

所述电容C7的第二端接地。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述触发器U1，包括：

施密特触发器。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述MOSFET管，包括：

结型场效应管MOSFET。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述MOSFET管，包括：

绝缘栅场效应管MOSFET。

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