CN201467101U - 一种采用自举供电的mosfet管驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用自举供电的MOSFET管驱动电路，包括：开通回路、放电回路、加速回路、MOS管、第九电阻、第十一电阻；所述加速回路有第二电阻与第一电容串联组成，所述加速回路一端连接在PWM信号端，另一端与开通回路相连，开通回路经第九电阻与放电回路相连，放电回路经第十一电阻连接在MOS管的漏极。本实用新型通过R2，C1组成的脉冲边沿加速电路使得驱动电路可提供更大的瞬间输出电流，显著缩短功率管开通时间，减小了功率管开关损耗；在保证高速驱动的同时，整个驱动电路的电流消耗由常见的8mA减小为小于2.5mA，约3倍改善；而且由于功耗减小，自举供电电容容量可大幅减小，自举二极管可选择电流额定值更小的二极管，使得成本得以降低。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动自行车控制器领域，尤其涉及一种采用自举供电的MOSFET管驱动电路。
背景技术
目前市面上常见的电动自行车控制器基本上都是用MOSFET管作为功率开关管，而且为了降低成本，上部功率管的驱动电路普遍采用自举供电的方式。图1是常见电动自行车控制器的上部功率管的驱动电路的原理图。
其工作原理为：当单片机送过来的PWM信号为高电平时，V2导通，随之V1导通，V1的集电极为高电平。驱动电流通过D2和限流电阻R2，使MOS管Q1导通；反之，当PWM为低电平时，V2截止，V1截止，Q1输入电容上存储的电荷通过V3泻放。
该电路在V1导通时，有15V的电压加在电阻R5上。为了获得较快的功率管关断速度，R5应取较小的值，一般取2k欧姆。可见R5在V1导通时将消耗大量的电流。
为减小功耗，R4取值较大，一般大于2k欧姆，V1的基极电流较小，限制V1不能提供大的驱动电流(受放大倍数的限制)，Q1的开通时间很长，一般大于2uS。从而导致Q1开关损耗大，发热比较严重，使整机效率降低。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种采用自举供电的MOSFET管驱动电路。
为解决上述技术问题，本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。
一种采用自举供电的MOSFET管驱动电路，包括：开通回路、放电回路、加速回路、MOS管(Q1)、第九电阻(R9)、第十一电阻(R11)；
所述加速回路有第二电阻(R2)与第一电容(C1)串联组成，所述加速回路一端连接在PWM信号端，另一端与开通回路相连，开通回路经第九电阻(R9)与放电回路相连，放电回路经第十一电阻(R11)连接在MOS管(Q1)的漏极。
其中，所述开通回路包括：第一三极管(V1)、第五三极管(V5)、第四电阻(R4)、第三电阻(R3)；第一三极管(V1)的集电极经串联的第四电阻(R4)和第三电阻(R3)与二极管(D1)的阴极相连，第五三极管(V5)的基极连接在第四电阻(R4)和第三电阻(R3)的中点。
其中，还包括第一电阻(R1)，所述第一电阻(R1)并联在所述加速回路两端。
其中，还包括：第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第十电阻(R10)、所述放电回路包括：第二三极管(V2)、第三三极管(V3)、第四三极管(V4)、第六三极管(V6)；第五三极管(V5)的集电极经第九电阻(R9)与第六三极管(V6)的发射极相连，第四三极管(V4)的集电极经串联的第八电阻(R8)与第十电阻(R10)连接在第六三极管(V6)的发射极上，第四三极管(V4)的基极与第三三极管(V3)的集电极相连，第七电阻(R7)一端与二极管(D1)的阴极相连，另一端连接在第四三极管(V4)的基极与第三三极管(V3)的集电极的中点，第四三极管(V4)的基极与第三三极管(V3)的基极与第二三极管(V2)的集电极相连，第二三极管(V2)的发射极经第五电阻(R5)与二极管(D1)的阴极相连，第二三极管(V2)的基极与第一三极管(V1)的集电极相连，第三三极管(V3)的发射极与第四三极管(V4)的发射极及第六三极管(V6)的集电极并联后连接在MOS管(Q1)的源极，第六电阻(R6)并联在第三三极管(V3)的基极与发射极之间，第五三极管(V5)的发射极与二极管(D1)的阴极相连.
其中，还包括：第二电容(C2)、第三电容(C3)；
第二电容(C2)并联在MOS管(Q1)的栅极与源极之间，第三电容(C3)一端与二极管(D1)的阴极相连，另一端与MOS管(Q1)的源极的相连。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型通过R2，C1组成的脉冲边沿加速电路使得驱动电路可提供更大的瞬间输出电流，显著缩短功率管开通时间，减小了功率管开关损耗；与常见驱动电路相比，开关速度可由2uS减小到0.2uS，约10倍改善；在保证高速驱动的同时，整个驱动电路的电流消耗由常见的8mA减小为小于2.5mA，约3倍改善；而且由于功耗减小，自举供电电容容量可大幅减小，自举二极管可选择电流额定值更小的二极管，使得成本得以降低。
附图说明
图1为现有的MOS管驱动电路基本原理图；
图2为本实用新型MOS管驱动电路基本原理图。
具体实施方式
为便于对本实用新型进一步理解，现结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。
请参阅图2所示，为本实用新型MOSFET管驱动电路原理图。其中V1，V5组成Q1的开通回路101，上升延时间可由限流电阻R9调节；V2，V3，V4和V6组成Q1的关断放电回路102，下降延时间可由R8和R11调节。R2和C1组成加速回路103。
加速回路103一端连接在PWM信号端，另一端与开通回路101相连，开通回路101经电阻R9与放电回路102相连，放电回路102经电阻R11连接在MOS管Q1的漏极。
电阻R1并联在R2和C1组成的加速回路103两端，三极管V1的发射极接电阻R1的一端，三极管V1的集电极经串联的电阻R4和电阻R3与二极管D1的阴极相连，三极管V5的基极连接在电阻R4和电阻R3的中点，三极管V5的集电极经电阻R9与三极管V6的发射极相连，三极管V4的集电极经串联的电阻R8与电阻R10连接在三极管V6的发射极上，三极管V4的基极与三极管V3的集电极相连，电阻R7一端与二极管D1的阴极相连，另一端连接在三极管V4的基极与三极管V3的集电极的中点，三极管V4的基极与三极管V3的基极与三极管V2的集电极相连，三极管V2的发射极经电阻R5与二极管D1的阴极相连，三极管V2的基极与三极管V1的集电极相连，三极管V3的发射极与三极管V4的发射极及三极管V6的集电极并联后连接在MOS管Q1的源极，电阻R6并联在三极管V3的基极与发射极之间，电容C2并联在MOS管Q1的漏极与源极之间，电容C3一端与二极管D1的阴极相连，另一端与MOS管Q1的源极的相连，三极管V5的发射极与二极管D1的阴极相连，二极管D1的阳极接电压输入.
其工作原理：
当单片机送过来的信号为低时，V1导通，其集电极为低，V2导通，V2的集电极为高，V3导通，V3的集电极为低，V4、V6截止。同时，V1的集电极为低，使得V5导通。通过限流电阻R9和R11向Q1的输入电容充电，MOS管开通。
反之，PWM信号为高时，V1、V2、V3截止，V5截止。V4导通，V4的集电极为低，使得V6导通。聚集在Q1输入电容上的电荷通过限流电阻R11和V6泻放，MOS管关断。
R2和C1组成的脉冲边沿加速电路，在边沿能为V5提供更大的基极驱动电流而使Q1的开通时间缩短。稳态时R2并不消耗电流，而且R1取值(可取3k欧姆，比图1R4的2k欧姆)较大，也降低了电流消耗。
与图1的R5(一般取2k欧姆)功能对应的R7阻值取得很大，一般取20k欧姆，消耗电流减小很多。
为V6提供基极电流的电阻R8取值820欧姆，比图1的R5小的多，因此V6可为Q1提供更大的关断电流。
V2，V3和V4控制V6的工作，其中V2工作在非饱和状态而且集电极电阻小，因此开关速度快。
以上对本实用新型所提供的一种采用自举供电的MOSFET管驱动电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (5)
1.一种采用自举供电的MOSFET管驱动电路，其特征在于，包括：开通回路、放电回路、加速回路、MOS管(Q1)、第九电阻(R9)、第十一电阻(R11)；
所述加速回路有第二电阻(R2)与第一电容(C1)串联组成，所述加速回路一端连接在PWM信号端，另一端与开通回路相连，开通回路经第九电阻(R9)与放电回路相连，放电回路经第十一电阻(R11)连接在MOS管(Q1)的漏极。
2.根据权利要求1所述的一种采用自举供电的MOSFET管驱动电路，其特征在于，所述开通回路包括：第一三极管(V1)、第五三极管(V5)、第四电阻(R4)、第三电阻(R3)；第一三极管(V1)的集电极经串联的第四电阻(R4)和第三电阻(R3)与二极管(D1)的阴极相连，第五三极管(V5)的基极连接在第四电阻(R4)和第三电阻(R3)的中点。
3.根据权利要求1或2所述的一种采用自举供电的MOSFET管驱动电路，其特征在于，还包括第一电阻(R1)，所述第一电阻(R1)并联在所述加速回路两端。
4.根据权利要求3所述的一种采用自举供电的MOSFET管驱动电路，其特征在于，还包括：第五电阻(R5)、第六电阻(R6)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第十电阻(R10)、所述放电回路包括：第二三极管(V2)、第三三极管(V3)、第四三极管(V4)、第六三极管(V6)；第五三极管(V5)的集电极经第九电阻(R9)与第六三极管(V6)的发射极相连，第四三极管(V4)的集电极经串联的第八电阻(R8)与第十电阻(R10)连接在第六三极管(V6)的发射极上，第四三极管(V4)的基极与第三三极管(V3)的集电极相连，第七电阻(R7)一端与二极管(D1)的阴极相连，另一端连接在第四三极管(V4)的基极与第三三极管(V3)的集电极的中点，第四三极管(V4)的基极与第三三极管(V3)的基极与第二三极管(V2)的集电极相连，第二三极管(V2)的发射极经第五电阻(R5)与二极管(D1)的阴极相连，第二三极管(V2)的基极与第一三极管(V1)的集电极相连，第三三极管(V3)的发射极与第四三极管(V4)的发射极及第六三极管(V6)的集电极并联后连接在MOS管(Q1)的源极，第六电阻(R6)并联在第三三极管(V3)的基极与发射极之间，第五三极管(V5)的发射极与二极管(D1)的阴极相连。
5.根据权利要求4所述的一种采用自举供电的MOSFET管驱动电路，其特征在于，还包括：第二电容(C2)、第三电容(C3)；
第二电容(C2)并联在MOS管(Q1)的栅极与源极之间，第三电容(C3)一端与二极管(D1)的阴极相连，另一端与MOS管(Q1)的源极的相连。
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