CN206226280U - 一种桥式驱动电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可以长时间为H桥电机驱动电路的高端MOS管提供驱动电压的桥式驱动电路，包括栅极驱动电路、电荷泵升压电路和H桥电机驱动电路。其中栅极驱动电路与MOS管连接，控制MOS管的导通；电荷泵升压电路独立供电，且电压水平高于H桥外接电压，低端MOS管导通时自举电容充电，高端MOS管导通时自举电容供电，同时独立工作的电荷泵升压电路也为高端MOS管提供驱动电压；电荷泵升压电路还包括与电容并联的稳压二极管，阴极与辅助电压输出端连接。由于电荷泵升压电路独立工作，当H桥高端MOS导通时可以作为辅助电压为MOS管提供驱动电压，保证高端MOS管的长时间导通。
Description
技术领域
本实用新型属于电机控制技术领域，具体涉及一种能够使高端MOS管长时间导通的桥式驱动电路。
背景技术
在电机控制领域，常常需要用到逆变器将直流电路变交流电路。通过逆变器，将直流电逆变为某个频率或可变频率的交流电，用于驱动交流电机。桥式驱动是逆变器领域一种最常用的驱动方式。桥式驱动电路采用4只MOS管组成H桥，相对的高低两个MOS管交替导通形成正负驱动电压，从而将直流电变为交流电，驱动电机运转。
桥式驱动电路的一个普遍问题是高端MOS管的驱动，主要需要解决高端MOS管门驱动电压的问题和逻辑输入电压的电平转换问题。解决这一问题的方法有很多，包括浮置门驱动供电法、脉冲变压器法、自举式驱动法、载波驱动等。目前广泛采用的办法是使用集成式高门压驱动芯片，这种芯片采用单片式集成电路，H桥低端导通的时候对电容进行充电，高端导通时电容放电为高端MOS管提供驱动电压。芯片内具备电平转换电路，只需要少量外围器件就能实现高端MOS管驱动。
但是这种芯片的一个缺点是高端MOS管不能长时间导通，由于自举电容放电过程中电荷量不断消耗，会使得高端MOS管门级驱动电压下降，当电荷量下降到一定程度的时候，就不足以维持MOS管的导通，H桥式驱动电路的目的就难以实现。从而使得PWM驱动的占空比不能达到100％，集成式高压门驱动芯片的应用也受到了限制，不能最大限度发挥其作用。
实用新型内容
本实用新型的目的是提出一种桥式驱动电路，其通过优化的电路结构设计，可以能够使高端MOS管长时间导通。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种桥式驱动电路，包括两个对称布置且相互连接的集成式门级驱动电路，每个所述集成式门级驱动电路包括栅极驱动电路、电荷泵升压电路和H桥电机驱动电路，所述栅极驱动电路分别与电荷泵升压电路和H桥电机驱动电路连接，其特征在于，所述栅极驱动电路与所述电荷泵升压电路分别与不同的驱动电源连接，以分别独立供电。
作为本实用新型的进一步优选，所述电荷泵升压电路包括相互并列的稳压二极管和自举电容，该稳压二极管和自举电容并联后与电荷泵升压电的驱动电源连接。
作为本实用新型的进一步优选，所述H桥电机驱动电路包括相互连接的两个MOS管，两个集成式门级驱动电路的两个H桥电机驱动电路并联，其中的四个MOS管共同组成H桥，H桥电机驱动电路的MOS管栅极与栅极驱动电路连接。
作为本实用新型的进一步优选，每个所述MOS管栅极与对应的栅极驱动电路之间还设置有单向开关电路，MOS管栅极与栅极驱动电路通过该单向开关电路连接，该单向开关电路由并联的开关元件与电阻组成。
作为本实用新型的进一步优选，所述开关元件是二极管。
本实用新型的驱动电路中，栅极驱动电路根据输入电平选择导通H桥上相应高端MOS管或者低端MOS管，信号通过栅极驱动电路的相应信号输出端口进入到相应MOS管的栅极；电荷泵升压电路包括一个稳压二极管和一个自举电容，稳压二极管和自举电容并联，稳压二极管一端与栅极驱动电路低电平导通电压输出端连接，另一端与栅极驱动电路高电平导通电压输出端连接；H桥由四个MOS场效应管组成。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本实用新型的桥式驱动电路，通过采用电荷泵升压电路为集成驱动芯片的自举电容进行充电，结合稳压二极管钳位作用，使自举电容和电荷泵升压电路一起，构成长时间驱动高端MOS管导通的驱动电路，扩展了集成式高压门驱动芯片的应用范围，获得了更好的应用效果。
附图说明
图1为现有技术中的集成式门级驱动芯片的电路图；
图2为本实用新型实施例的桥式驱动电路的电路图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。
图1为现有技术中的集成式门级驱动芯片的一个典型应用。当H桥低端导通时，+12V经稳压二极管D对自举电容C充电。当H桥低端截止高端导通时，自举电容C上的电荷驱动高端MOS管的门级使MOS管导通，自举电容C上的电荷会逐渐消耗，电压持续降低，直至MOS管截止难以实现高端MOS管长时间导通。
本实用新型实施例的桥式驱动电路包括两个对称布置且相互连接的集成式门级驱动电路，每个所述集成式门级驱动电路包括桥式驱动电路，包括栅极驱动电路、电荷泵升压电路和H桥电机驱动电路。其中栅极驱动电路与MOS管栅极连接，控制MOS管的导通；电荷泵升压电路独立供电，且电压水平高于H桥外接电压，低端MOS管导通时自举电容充电，高端MOS管导通时自举电容供电，同时独立工作的电荷泵升压电路也为高端MOS管提供驱动电压；电荷泵升压电路还包括与电容并联的稳压二极管，一端辅助电压输出端连接。
低电平信号经过栅极驱动电路后，H桥上相应的一对MOS管栅极有信号输入，管道在驱动电压的作用下导通，通过MOS管道后输出。在导通的一对MOS管道中，与高端MOS管相连的自举电容放电，为高端MOS管提供驱动电压，同时，电荷泵升压电路也持续为高端MOS提供驱动电压，保证即使自举电容电荷量减少、电压降低，高端MOS也不会截止；低端MOS管一侧的自举电容经电荷泵升压电路进行充电，稳压二极管将电容两端的电压维持在一个固定值上。输入电平信号转换后，另一对MOS管道实现上述过程，形成与上述过程相反的电压。从而实现将直流电转化为交流电，驱动交流电机运转。其中，自举电容与一个稳压二极管并联，通过稳压二极管的作用，将自举电容两端的电压钳为在一个固定值上，保证了自举电容的输出电压稳定不变，从而实现高端MOS管的长时间导通。
图2为本实用新型实施例的一种桥式驱动电路，其中Vboost为电荷泵升压电路的辅助电压，优选地，电压值为HV+12V。H桥Q2、Q3导通Q1、Q4截止时，自举电容C1由辅助电压Vboost经R1充电，D3为12V稳压管，将C1两端电压钳位至12V。Q2、Q3截止Q1、Q4导通时，自举电容C1为Q1提供门驱动电压，辅助电压Vboost经R1也同时为Q1提供驱动电压，由于辅助电压Vboost是一个稳定电压，在Q1需要长时间导通时，即使自举电容会因为电荷量耗尽而电压降低，Q1的门级也会始终存在一个稳定的驱动电压保证Q1导通。
图2中，栅极驱动电路与MOS管之间还可以接入定值电阻，开关元件与定值电阻并联，本实施例中所述开关元件是二极管，其阳极与MOS管栅极连接。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种桥式驱动电路，包括两个对称布置且相互连接的集成式门级驱动电路，每个所述集成式门级驱动电路包括栅极驱动电路、电荷泵升压电路和H桥电机驱动电路，所述栅极驱动电路分别与电荷泵升压电路和H桥电机驱动电路连接，其特征在于，所述栅极驱动电路与所述电荷泵升压电路分别与不同的驱动电源连接，以分别独立供电。
2.如权利要求1所述的桥式驱动电路，其中，所述电荷泵升压电路包括相互并列的稳压二极管和自举电容，该稳压二极管和自举电容并联后与电荷泵升压电的驱动电源连接。
3.如权利要求1或2所述的桥式驱动电路，其中，所述H桥电机驱动电路包括相互连接的高端MOS管和低端MOS管，两个集成式门级驱动电路中的高端MOS管的漏极相互连接，两个集成式门级驱动电路中的低端MOS管的源极相互连接，四个MOS管共同组成H桥，H桥电机驱动电路的MOS管栅极与栅极驱动电路连接。
4.如权利要求3所述的桥式驱动电路，其中，每个所述MOS管栅极与对应的栅极驱动电路之间还设置有单向开关电路，MOS管栅极与栅极驱动电路通过该单向开关电路连接，该单向开关电路由并联的开关元件与电阻组成。
5.如权利要求4所述的桥式驱动电路，其中，所述开关元件是二极管。
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