CN112787490B - 一种全桥下管驱动电路及其驱动器 - Google Patents

一种全桥下管驱动电路及其驱动器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种全桥下管驱动电路和驱动器，包括第一MOS管的栅极连接第一MOS管的漏极和第一电阻的一端，所述第一MOS管的源极连接第二MOS管的漏极，第二MOS管的栅极连接第五MOS管的栅极和驱动右侧下管的栅极控制信号，第二MOS管的源极分别连接第三MOS管的源极和电源地，第三MOS管的漏极分别连接第五MOS管的漏极、驱动右侧下管的栅极控制信号、第一电阻的另一端、第四MOS管的栅极、电流源的输出端和第三反相器的输入端，第三MOS管的栅极连接第三反相器的输出端，第四MOS管的源极连接电源地，第四MOS管的漏极连接驱动右侧输出信号和电流源的输入端，第五MOS管的源极连接供电电压。驱动器换向时降低电源上的波动,提高了上管的可靠性。

Description

一种全桥下管驱动电路及其驱动器
技术领域
本发明属于电子技术领域，尤其涉及一种全桥下管驱动电路及其驱动器。
背景技术
现有的全桥驱动器在进行换向时，由于电感电流不能突变，导致电感电流会通过上管的体二极管进入到供电系统，这个经过体二极管的续流存在两个缺点，一是导致电源电压存在过冲电压，当过冲电压较高时可能会损坏电源上的其他电路；二是由于工艺的偏差，当上管到衬底的寄生PNP存在漏电时，这个续流会有一部分流向芯片衬底，导致上管烧毁。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全桥下管驱动电路及其驱动器，旨在解决现有的全桥驱动器进行换向时经过上管体二极管的续流致电源电压存在过冲电压可能会损坏电源上的其他电路，或者续流会有一部分流向芯片衬底，导致上管烧毁问题。
第一方面，本发明提供了一种全桥下管驱动电路，包括：第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5、第一电阻R1和第三反相器X3；所述第一MOS管M1的栅极连接第一MOS管M1的漏极和第一电阻R1的一端，所述第一MOS管M1的源极连接第二MOS管M2的漏极，第二MOS管M2的栅极连接第五MOS管M5的栅极和驱动右侧下管的栅极控制信号LSG2_pre，第二MOS管M2的源极分别连接第三MOS管M3的源极和电源地GND，第三MOS管M3的漏极分别连接第五MOS管M5的漏极、驱动右侧下管的栅极控制信号LSG2_pre、第一电阻R1的另一端、第四MOS管M4的栅极、电流源I1的输出端和第三反相器X3的输入端，第三MOS管M3的栅极连接第三反相器X3的输出端，第四MOS管M4的源极连接电源地GND，第四MOS管M4的漏极连接驱动右侧输出信号OUT2和电流源I1的输入端，第五MOS管M5的源极连接供电电压VCC。
第二方面，本发明提供了一种驱动器，所述驱动器包括所述的全桥下管驱动电路。
在发明中，全桥下管驱动电路中的R1可以设定LSG2的大小，调节通过第四MOS管M4的大小，使续流大部分经过右侧下管，显著地减小了经过上管体二极管的续流，降低了电源上的波动；同时也显著降低了续流通过上管寄生PNP流入到衬底的可能性，提高了上管的可靠性。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种全桥下管驱动电路的原理图。
图2是本发明一实施例提供的另一种全桥下管驱动电路的原理图。
图3是本发明一实施例提供的一种换向后全桥下管驱动电路的原理图。
图4是本发明一实施例提供的图3中全桥下管驱动电路的部分电压电流的波形图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
请参阅图1，本发明一实施例提供了一种全桥下管驱动电路，包括：第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5、第一电阻R1和第三反相器X3；所述第一MOS管M1的栅极连接第一MOS管M1的漏极和第一电阻R1的一端，所述第一MOS管M1的源极连接第二MOS管M2的漏极，第二MOS管M2的栅极连接第五MOS管M5的栅极和驱动右侧下管的栅极控制信号LSG2_pre，第二MOS管M2的源极分别连接第三MOS管M3的源极和电源地GND，第三MOS管M3的漏极分别连接第五MOS管M5的漏极、驱动右侧下管的栅极控制信号LSG2_pre、第一电阻R1的另一端、第四MOS管M4的栅极、电流源I1的输出端和第三反相器X3的输入端，第三MOS管M3的栅极连接第三反相器X3的输出端，第四MOS管M4的源极连接电源地GND，第四MOS管M4的漏极连接驱动右侧输出信号OUT2和电流源I1的输入端，第五MOS管M5的源极连接供电电压VCC。
请参阅图2，本发明一实施例提供的另一种全桥下管驱动电路与图1所示的全桥下管驱动电路的区别在于，所述全桥下管驱动电路还可以包括第一反相器X1，所述第一反相器X1的输入端连接驱动右侧下管的栅极控制信号LSG2_pre，第一反相器X1的输出端连接第五MOS管M5的栅极。
在本发明一实施例中，所述全桥下管驱动电路还可以包括第二反相器X2，第二反相器X2的输入端连接第五MOS管M5的栅极和第一反相器X1的输出端，第二反相器X2的输出端连接第四MOS管M4的栅极。
在本发明一实施例中，所述全桥下管驱动电路还可以包括第二电阻R2，所述第二电阻R2的两端分别连接第二反相器X2的输出端和第四MOS管M4的栅极。
在本发明一实施例中，所述第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3和第四MOS管M4是N型MOS管。
在本发明一实施例中，所述第五MOS管M5是P型MOS管。
图3是发明一实施例提供的换向后全桥下管驱动电路的原理图，其工作原理如下：
在驱动器进行换向时，在死区时间内，此时的左侧下管打开，右侧上管还未完全打开，通过下管释放续流电路，将右侧下管的栅极驱动到一定的电压值，保持右侧下管工作在饱和区，此时的电感续流大部分经过右侧下管进行导电。通过右侧上管体二极管进入电源的电流变小或者没有，电源电压的波动较小，使得整体电路有更高可靠性。
请参阅图2的全桥下管驱动电路的原理图，其工作原理如下：
当驱动器进行换向时，LSG2_pre要拉低去实现关闭右侧下管，但由于电感的续流作用，OUT2会冲高保持在电源电压值附近，当OUT2维持在高电压时，I1会产生一个动态的电流将LSG1拉高，使得续流经过M4流入GND。随着续流电流的下降，OUT1会逐步变低，I1也会变小，LSG2也会逐步下降，当LSG2下降到一定值时，VT2会拉高，通过M3快速拉低LSG2。R1可以设定LSG2的大小，调节通过M4的续流大小。R2是限制X2的驱动能力，防止LSG2被X2拉低。
请参阅图4，其提供的是图2中全桥下管驱动电路的部分电压电流的波形图：
OUT2是全桥右侧输出电压，死区时间内，会由于电感的续流维持在高电压。
LSG2是右侧下管的栅电压，死区时间内，保持M4处于饱和导通状态。
I1是M4的栅极动态驱动电流，I1通过R1和M1在LSG2形成一个电压，打开M4，释放电感续流。
M4_I是流过右侧下管M4的沟道导通电流。
M2_I是流过右侧上管M2的体二极管和沟道电流总和。
本发明另一实施例提供了一种驱动器，所述驱动器包括所述的全桥下管驱动电路。
在本发明实施例中，全桥下管驱动电路中的R1可以设定LSG2的大小，调节通过第四MOS管M4的大小，使续流大部分经过右侧下管，显著地减小了经过上管体二极管的续流，降低了电源上的波动；同时也显著降低了续流通过上管寄生PNP流入到衬底的可能性，提高了上管的可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种全桥下管驱动电路，其特征在于，包括：第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5、第一电阻R1和第三反相器X3；所述第一MOS管M1的栅极连接第一MOS管M1的漏极和第一电阻R1的一端，所述第一MOS管M1的源极连接第二MOS管M2的漏极，第二MOS管M2的栅极连接第五MOS管M5的栅极和驱动右侧下管的栅极控制信号LSG2_pre，第二MOS管M2的源极分别连接第三MOS管M3的源极和电源地GND，第三MOS管M3的漏极分别连接第五MOS管M5的漏极、驱动右侧下管的栅极控制信号LSG2_pre、第一电阻R1的另一端、第四MOS管M4的栅极、电流源I1的输出端和第三反相器X3的输入端，第三MOS管M3的栅极连接第三反相器X3的输出端，第四MOS管M4的源极连接电源地GND，第四MOS管M4的漏极连接驱动右侧输出信号OUT2和电流源I1的输入端，第五MOS管M5的源极连接供电电压VCC，死区时间内，保持M4处于饱和导通状态。
2.如权利要求1所述的全桥下管驱动电路，其特征在于，所述第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3和第四MOS管M4是N型MOS管。
3.如权利要求1所述的全桥下管驱动电路，其特征在于，所述第五MOS管M5是P型MOS管。
4.一种全桥下管驱动电路，其特征在于，包括：第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3、第四MOS管M4、第五MOS管M5、第一电阻R1、第一反相器X1、第二反相器X2和第三反相器X3；所述第一MOS管M1的栅极连接第一MOS管M1的漏极和第一电阻R1的一端，所述第一MOS管M1的源极连接第二MOS管M2的漏极，第二MOS管M2的栅极连接第五MOS管M5的栅极、第一反相器X1的输出端和第二反相器X2的输入端，第一反相器X1的输入端连接驱动右侧下管的栅极控制信号LSG2_pre，第二MOS管M2的源极分别连接第三MOS管M3的源极和电源地GND，第三MOS管M3的漏极分别连接第五MOS管M5的漏极、第二反相器X2的输出端、第一电阻R1的另一端、第四MOS管M4的栅极、电流源I1的输出端和第三反相器X3的输入端，第三MOS管M3的栅极连接第三反相器X3的输出端，第四MOS管M4的源极连接电源地GND，第四MOS管M4的漏极连接驱动右侧输出信号OUT2和电流源I1的输入端，第五MOS管M5的源极连接供电电压VCC，死区时间内，保持M4处于饱和导通状态。
5.如权利要求4所述的全桥下管驱动电路，其特征在于，所述全桥下管驱动电路还包括第二电阻R2，所述第二电阻R2的两端分别连接第二反相器X2的输出端和第四MOS管M4的栅极。
6.如权利要求4所述的全桥下管驱动电路，其特征在于，所述第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3和第四MOS管M4是N型MOS管。
7.如权利要求4所述的全桥下管驱动电路，其特征在于，所述第五MOS管M5是P型MOS管。
8.一种驱动器，其特征在于，所述驱动器包括如权利要求1至7任一项所述的全桥下管驱动电路。
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