CN208401747U - H桥驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种H桥驱动电路，包括驱动单元、H桥电路以及钳位电路；H桥电路包括第一MOS管、第二MOS管、负载以及第一电压源；第一MOS管的栅极与驱动单元相连，第一MOS管的源极与第二MOS管的漏极相连，第一MOS管的漏极与第一电压源相连；第二MOS管的栅极与驱动单元相连，第二MOS管的源极与钳位电路相连；负载的第一端连接于第一MOS管的源极与第二MOS管的漏极之间，且负载的第二端与第一电压源相连；第一电压源用于输出工作电压以驱动负载工作；驱动单元用于驱动第一MOS管与第二MOS管处于相反的状态；钳位电路用于输出钳位电压至二MOS管的源极。本实用新型提供的H桥驱动电路的安全性较高。

Description

H桥驱动电路

【技术领域】

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种H桥驱动电路。

【背景技术】

随着电力电子技术的发展，由功率器件(例如，MOS管)组成且用来完成电力电子中的逆变功能的H桥电路被广泛应用。随着功率器件的更新，MOS管由于有较低的导通电阻很受市场欢迎。然而，在桥式等有上下管存在的线路中，由于MOS管的结电容的存在，经常会由于严重的米勒效应导致空载或者轻载炸机问题，亦即，当同一桥臂的上下MOS管同时导通时会将管子损坏。

例如，当使用芯片IR2110在驱动全桥MOS管工作时会很不稳定，伴随着直流母线电压的增高，同一桥臂上下MOS管会出现不同程度的直通现象。在母线电压较低时MOS管的驱动电压波形毛刺较小，驱动波形较理想；母线电压较高时，MOS管的驱动电压波形毛刺较高，极易使同一桥臂上下MOS管导通，引起炸管。

鉴于此，实有必要提供一种新的H桥驱动电路以克服上述缺陷。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种安全性较高，能够避免同一桥臂上的上下MOS管同时导通的H桥驱动电路。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种H桥驱动电路，包括驱动单元、H桥电路以及钳位电路；所述驱动单元与所述H桥电路相连，用于驱动所述H桥电路；所述H桥电路包括第一MOS管、第二MOS管、负载以及第一电压源；所述第一MOS管的栅极与所述驱动单元相连，所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的漏极相连，所述第一MOS管的漏极与所述第一电压源相连；所述第二MOS管的栅极与所述驱动单元相连，所述第二MOS管的源极与所述钳位电路相连；所述负载的第一端连接于所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的漏极之间，且所述负载的第二端与所述第一电压源相连；所述第一电压源用于输出工作电压以驱动所述负载工作；所述驱动单元用于驱动所述第一MOS管与所述第二MOS管处于相反的状态；所述钳位电路用于输出钳位电压至所述二MOS管的源极。

在一个优选实施方式中，所述钳位电路包括第二电压源、第一电阻、第一电容以及稳压管；所述第一电容的一端通过所述第一电阻与所述第二电压源相连，且所述第一电容的另一端接地；所述稳压管的阴极通过所述第一电阻与所述第二电压源相连，且所述稳压管的阳极接地；所述第二MOS管的源极与所述稳压管的阴极相连。

在一个优选实施方式中，所述钳位电压与所述稳压管的稳压电压相同。

在一个优选实施方式中，所述H桥电路还包括第一限流电阻和第二限流电阻，所述第一MOS管的栅极通过所述第一限流电阻与所述驱动单元相连；所述第二MOS管的栅极通过所述第二限流电阻与所述驱动单元相连。

在一个优选实施方式中，所述H桥电路还包括第一滤波电容和第二滤波电容；所述第一滤波电容的一端与所述第一电压源相连，且所述第一滤波电容的另一端与所述负载的第二端相连；所述第二滤波电容的一端与所述负载的第二端相连，且所述第二滤波电容的另一端与所述第二MOS管的源极相连。

本实用新型提供的H桥驱动电路，由于所述钳位电路输出钳位电压至所述二MOS管的源极，进而使得当所述第二MOS管处于截止状态时，所述第二MOS管的栅源电压为负，进而保证了当所述第一MOS管导通时，所述第二MOS管不会导通，避免了现有技术中的情况发生，从而对所述第一MOS管和第二MOS管起到了保护的作用。

【附图说明】

图1为本实用新型较佳实施例提供的H桥驱动电路的原理框图。

图2为本实用新型较佳实施例提供的H桥驱动电路的电路原理图。

图3为典型H桥电路架构示意图。

【具体实施方式】

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人士在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

当一个元件被认为与另一个元件“相连/连接”时，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1，其为本实用新型较佳实施例提供的H桥驱动电路100的原理框图。所述H桥驱动电路100包括驱动单元10、H桥电路20以及钳位电路30。所述驱动单元10与所述H桥电路20相连，用于驱动所述H桥电路20。所述钳位电路30与所述H桥电路20相连，用于防止H桥电路20中的同一臂上的两个功率管同时导通，进而对H桥电路进行保护。

请再参阅图2，所述H桥电路20包括第一MOS管M1、第二MOS管M2、负载L以及第一电压源VCC1。所述第一MOS管M1的栅极与所述驱动单元10相连，所述第一MOS管M1的源极与所述第二MOS管M2的漏极相连，所述第一MOS管M1的漏极与所述第一电压源VCC1相连；所述第二MOS管M2的栅极与所述驱动单元10相连，所述第二MOS管M2的源极与所述钳位电路30相连。所述负载L的第一端连接于所述第一MOS管M1的源极与所述第二MOS管M2的漏极之间，且所述负载L的第二端与所述第一电压源VCC1相连。其中，所述第一电压源VCC1用于输出工作电压以驱动所述负载L工作。

所述驱动单元10用于驱动所述第一MOS管M1与所述第二MOS管M2处于相反的状态，亦即，当所述驱动单元10驱动所述第一MOS关M1导通时，所述第二MOS管M2截止；当所述驱动单元10驱动所述第一MOS关M1截止时，所述第二MOS管M2导通。所述钳位电路30用于输出钳位电压至所述二MOS管M2的源极，进而使得当所述第二MOS管M2处于截止状态时，所述第二MOS管的栅源电压为负，进而保证了当所述第一MOS管M1导通时，所述第二MOS管M2不会导通，避免了现有技术中的情况发生，从而对所述第一MOS管M1和第二MOS管M2起到了保护的作用。

在优选的实时方式中，所述第一MOS管M1和第二MOS管M2均为N型MOS场效应管。

需要说明的是，H桥驱动电路得名于“H桥驱动电路”是因为它的形状酷似字母H。4个开关元件成H的4条垂直腿，而被驱动的负载就是H中的横杠。H桥式驱动电路包括4个开关元件和一个负载。要使负载工作，必须同时导通对角线上的一对开关元件。根据不同开关元件对的导通情况，电流可能会从左至右或从右至左流过负载，从而控制负载的工作状态。例如，如图3所示，三极管Q1、Q2、Q3、Q4在如图所示H桥驱动电路中作为4个开关元件，H桥驱动电路的负载为电机。当Q1管和Q4管导通时，电流就从电源正极经Q1从左至右穿过电机，然后再经Q4回到电源负极。从而驱动电机按特定方向转动(电机周围的箭头指示为顺时针方向)。

本实实施例中，为了描述方便，只对同一个桥臂上的第一MOS管M1和第二MOS管M2进行说明，另一个桥臂上的第三MOS管和第四MOS管于之类似，在此不再赘述。

进一步地，请再次参阅图2，所述钳位电路30包括第二电压源VCC2、第一电阻R1、第一电容C1以及稳压管D。所述第一电容C1的一端通过所述第一电阻R1与所述第二电压源VCC2相连，且所述第一电容C1的另一端接地。所述稳压管D的阴极通过所述第一电阻R1与所述第二电压源VCC2相连，且所述稳压管D的阳极接地，亦即，所述第一电容C1与所述稳压管D并联后在与所述第一电阻R1串联于第二电压源VCC2与地之间。所述第二MOS管M2的源极与所述稳压管D的阴极相连。

所述钳位电路30的工作原理如下：

所述第二电压源VCC2通过第一电阻R1为所述第一电容C1充电，所述稳压管D将所述第一电容C1的电压钳位在预设电压内，例如，当稳压管D的电压为5V时，所述第一电容C1两端的电压也为5V，亦即钳位电压与稳压管D的稳压电压相同，也为5V。当驱动单元10输出低电平以驱动所述第二MOS管M2截止时，所述第二MOS管M2的栅源电压(Vgs)为-5V，进而拉低了因不导通而产生的正向毛刺电压的峰值，有效防止了H桥单臂的上下MOS管的共通，对MOS管起到了保护作用。

需要说明的是，第一电压源VCC1输出的工作电压为高压，例如，可是500V，而第二电压源VCC2输的为低压，例如，可以为20V。

此外，在一些实施例中，为了匹配第一MOS管M1和第二MOS管M2的输入电流以及对其进行保护，所述H桥电路20还包括第一限流电阻R2和第二限流电阻R3，所述第一MOS管M1的栅极通过所述第一限流电阻R2与所述驱动单元10相连；所述第二MOS管M2的栅极通过所述第二限流电阻R3与所述驱动单元10相连。

在一个实施例中，为了对第一电压源VCC1输出的工作电压进行滤波，所述H桥电路20还包括第一滤波电容C2和第二滤波电容C3。所述第一滤波电容C2的一端与所述第一电压源VCC1相连，且所述第一滤波电容C2的另一端与所述负载L的第二端相连。所述第二滤波电容C3的一端连与所述负载L的第二端相连，且所述第二滤波电容C3的另一端与所述第二MOS管M2的源极相连。

此外，需要说明的是，当驱动单元10为IR2110芯片时，所述H桥驱动电路100还可以包括自举电容以及自举二极管等元件。

本实用新型并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本实用新型并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (5)

1.一种H桥驱动电路，其特征在于：包括驱动单元、H桥电路以及钳位电路；所述驱动单元与所述H桥电路相连，用于驱动所述H桥电路；所述H桥电路包括第一MOS管、第二MOS管、负载以及第一电压源；所述第一MOS管的栅极与所述驱动单元相连，所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的漏极相连，所述第一MOS管的漏极与所述第一电压源相连；所述第二MOS管的栅极与所述驱动单元相连，所述第二MOS管的源极与所述钳位电路相连；所述负载的第一端连接于所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的漏极之间，且所述负载的第二端与所述第一电压源相连；所述第一电压源用于输出工作电压以驱动所述负载工作；所述驱动单元用于驱动所述第一MOS管与所述第二MOS管处于相反的状态；所述钳位电路用于输出钳位电压至所述二MOS管的源极。

2.如权利要求1所述的H桥驱动电路，其特征在于：所述钳位电路包括第二电压源、第一电阻、第一电容以及稳压管；所述第一电容的一端通过所述第一电阻与所述第二电压源相连，且所述第一电容的另一端接地；所述稳压管的阴极通过所述第一电阻与所述第二电压源相连，且所述稳压管的阳极接地；所述第二MOS管的源极与所述稳压管的阴极相连。

3.如权利要求2所述的H桥驱动电路，其特征在于：所述钳位电压与所述稳压管的稳压电压相同。

4.如权利要求2所述的H桥驱动电路，其特征在于：所述H桥电路还包括第一限流电阻和第二限流电阻，所述第一MOS管的栅极通过所述第一限流电阻与所述驱动单元相连；所述第二MOS管的栅极通过所述第二限流电阻与所述驱动单元相连。

5.如权利要求2所述的H桥驱动电路，其特征在于：所述H桥电路还包括第一滤波电容和第二滤波电容；所述第一滤波电容的一端与所述第一电压源相连，且所述第一滤波电容的另一端与所述负载的第二端相连；所述第二滤波电容的一端与所述负载的第二端相连，且所述第二滤波电容的另一端与所述第二MOS管的源极相连。