CN211930519U - H桥驱动电路以及基于h桥驱动电路的电气系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种H桥驱动电路以及基于H桥驱动电路的电气系统，稳压输出电路的输出端，分别与第一驱动芯片的第一电压输入端和第二驱动芯片的第一电压输入端电连接，用于提供稳定的预设电压。控制信号调节电路的输出端，分别与第一驱动芯片的信号输入端和第二驱动芯片的信号输入端电连接，用于发送开关控制信号；第一驱动芯片的信号输出端、第二驱动芯片的信号输出端，分别与H桥电路的上桥臂、下桥臂电连接，用于根据开关控制信号控制上桥臂和下桥臂中的开关器件的通断。上桥臂的输出端和下桥臂的输出端，用于与受控电器电连接。H桥驱动电路避免了现有的自举电路对开关器件的通断的限制，使得H桥电路可以受任意占空比和任意频率PWM信号控制。

Description

H桥驱动电路以及基于H桥驱动电路的电气系统

技术领域

本申请涉及H桥驱动电路技术领域，具体而言，本申请涉及一种H桥驱动电路以及基于H桥驱动电路的电气系统。

背景技术

在现有的H桥驱动电路中，H桥电路中开关器件的驱动电压，由驱动芯片、二极管和电容组成的自举电路提供。自举电路中的二极管的第一端与预设电压端电连接，二极管的第一端和电容的第一端与都与驱动芯片的电压输入端电连接，电容的第一端与两个开关器件的串联节点电连接。

上述形式的自举电路向开关器件提供驱动电压时，需要设置充放电时间，致使驱动芯片所接收的PWM(脉冲宽度调制)信号的占空比无法达到100％，不能持续地为二极管充电；而且，PWM信号的频率需要与自举电路相匹配，若频率低时占空比过高，则易导致电容放电完成，开关器件关断。

综上所述，现有的H桥驱动电路中PWM信号的占空比和频率易受约束，无法向开关器件提供恒定的驱动电压。

实用新型内容

本申请针对现有方式的缺点，提出一种H桥驱动电路以及基于H桥驱动电路的电气系统，用以解决现有的H桥驱动电路中PWM信号的占空比和频率易受约束，无法向开关器件提供恒定的驱动电压的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种H桥驱动电路，包括稳压输出电路、第一驱动芯片、第二驱动芯片、控制信号调节电路和H桥电路；

稳压输出电路的输出端，分别与第一驱动芯片的第一电压输入端和第二驱动芯片的第一电压输入端电连接，用于提供稳定的预设电压；

控制信号调节电路的输出端，分别与第一驱动芯片的信号输入端和第二驱动芯片的信号输入端电连接，控制信号调节电路用于根据初始信号输出开关控制信号；

第一驱动芯片的信号输出端、第二驱动芯片的信号输出端，分别与H桥电路的上桥臂、下桥臂电连接，用于根据开关控制信号控制上桥臂和下桥臂中的开关器件的通断；

上桥臂的输出端和下桥臂的输出端，用于与受控电器电连接，向受控电器供电。

在本申请的一个实施例中，稳压输出电路为独立于H桥电路的升压电路、独立于H桥电路的充放电电路或独立于H桥电路的自举电路。

在本申请的一个实施例中，稳压输出电路包括第一驱动器、及依次串联的第一电感、第一二极管、第一电阻和第二电阻；

第一驱动器的第一端和第二端、第一电感的一端以及第二电阻的一端，都与电源连接；第一驱动器的第三端，与第一电感和第一二极管的串联节点电连接；第一驱动器的第四端，与第一电阻和第二电阻的串联节点电连接；

第一二极管和第一电阻的串联节点作为稳压输出电路的输出端，分别与第一驱动芯片的第一电压输入端和第二驱动芯片的第一电压输入端电连接。

在本申请的一个实施例中，第一驱动芯片的信号输出端包括第一信号输出端、第二信号输出端和浮动电源偏置端，上桥臂包括第一开关器件和第二开关器件，第一开关器件的第二端与第二开关器件的第一端串联；

第一驱动芯片的第一信号输出端与第一开关器件的控制端电连接，第一驱动芯片的浮动电源偏置端与第一开关器件和第二开关器件的串联节点电连接，第一驱动芯片的第二信号输出端与第二开关器件的控制端电连接。

在本申请的一个实施例中，H桥驱动电路还包括第一稳压管，第一稳压管的正极端与第一开关器件的第二端电连接，第一稳压管的负极端与第一开关器件的控制端电连接。

在本申请的一个实施例中，H桥驱动电路还包括第二稳压管，第二稳压管的正极端与第二开关器件的第二端电连接，第二稳压管的负极端与第二开关器件的控制端电连接。

在本申请的一个实施例中，第二驱动芯片的信号输出端包括第一信号输出端、第二信号输出端和浮动电源偏置端，下桥臂包括第三开关器件和第四开关器件，第三开关器件的第二端与第四开关器件的第一端串联；

第二驱动芯片的第一信号输出端与第三开关器件的控制端电连接，第二驱动芯片的浮动电源偏置端与第三开关器件和第四开关器件的串联节点电连接，第二驱动芯片的第二信号输出端与第四开关器件的控制端电连接。

在本申请的一个实施例中，H桥驱动电路还包括第三稳压管，第三稳压管的正极端与第三开关器件的第二端电连接，第三稳压管的负极端与第三开关器件的控制端电连接。

在本申请的一个实施例中，H桥驱动电路还包括第四稳压管，第四稳压管的正极端与第四开关器件的第二端电连接，第四稳压管的负极端与第四开关器件的控制端电连接。

在本申请的一个实施例中，控制信号调节电路包括第一至第四与非门芯片；初始信号包括第一类初始信号和第二类初始信号；

第一与非门芯片的第一输入端与第一电压端电连接，第一与非门芯片的第二输入端用于接收第一类初始信号，第一与非门芯片的输出端与第三与非门芯片的第一输入端电连接；

第二与非门芯片的第一输入端、第二输入端，分别用于接收第一类初始信号、第二类初始信号；第二与非门芯片的输出端，分别与第四与非门芯片的第二输入端、第二驱动芯片的第一信号输入端电连接；

第三与非门芯片的第二输入端用于接收第二类初始信号；第三与非门芯片的输出端，分别与第四与非门芯片的第一输入端、第一驱动芯片的第一信号输入端电连接；

第四与非门芯片的输出端，分别与第一驱动芯片的第二信号输入端、第二驱动芯片的第二信号输入端电连接。

在本申请的一个实施例中，H桥驱动电路还包括旁路电路，旁路电路包括第二驱动器和第一电容；

第二驱动器的电压输入端和第一电容的第一端，与第一电压端电连接；第一电容的第二端与参考电压端电连接，且参考电压端的电压小于第一电压端的电压。

第二方面，本申请实施例还提供了一种基于H桥驱动电路的电气系统，包括受控电器、以及本申请实施例提供的H桥驱动电路；

在H桥驱动电路的H桥电路中，上桥臂的输出端和下桥臂的输出端，与受控电器电连接，用于向受控电器供电。

在本申请的一个实施例中，受控电器包括半导体制冷器；上桥臂的输出端与半导体制冷器的第一连接端电连接，下桥臂的输出端与半导体制冷器的第二连接端电连接。

本申请实施例提供的技术方案，至少具有如下有益效果：

在本申请提供的H桥驱动电路中，第一驱动芯片和第二驱动芯片接收控制信号调节电路发送的开关控制信号，该开关控制信号中包括PWM信号。稳压输出电路代替了现有的自举电路的功能，由于稳压输出电路的输出端仅与第一驱动芯片的第一电压输入端和第二驱动芯片的第一电压输入端电连接，并能够提供稳定的预设电压，这就避免了现有的自举电路对开关器件的导通与关断的限制。这可以实现H桥电路可以受任意占空比和任意频率PWM信号控制，当在100％占空比PWM信号驱动H桥电路时，可以快速提高受控电器的功率，当低频率(≤1Hz)PWM信号驱动H桥电路时，可以避免影响受控电器的使用寿命。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例提供的一种H桥驱动电路的架构图；

图2是本申请实施例提供的一种稳压输出电路的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的与非门芯片信号端关系示意图；

图4是本申请实施例提供的第一驱动芯片和第二驱动芯片的一种内部结构图；

图5是本申请实施例提供一种基于H桥驱动电路的电气系统的架构图。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

首先对说明书或说明书附图中可能涉及到的英文简称做简单的解释：

MOS：Metal Oxide Semiconductor，场效应晶体管。

IGBT：Insulated Gate Bipolar Transisto，绝缘栅双极型晶体管。

TEC：Thermo Electric Cooler，半导体致冷器。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

本申请实施例提供了一种H桥驱动电路，如图1所示，H桥驱动电路包括稳压输出电路3、第一驱动芯片1、第二驱动芯片2、控制信号调节电路4和H桥电路5。

稳压输出电路3的输出端，分别与第一驱动芯片1的第一电压输入端和第二驱动芯片2的第一电压输入端电连接，用于提供稳定的预设电压。

控制信号调节电路4的输出端，分别与第一驱动芯片1的信号输入端和第二驱动芯片2的信号输入端电连接，控制信号调节电路4用于根据初始信号输出开关控制信号。

第一驱动芯片1的信号输出端、第二驱动芯片2的信号输出端，分别与H桥电路5的上桥臂、下桥臂电连接，用于根据开关控制信号控制上桥臂和下桥臂中的开关器件的通断。

上桥臂的输出端和下桥臂的输出端，用于与受控电器P1电连接，向受控电器P1供电。

在本申请提供的H桥驱动电路中，第一驱动芯片1和第二驱动芯片2接收控制信号调节电路4发送的开关控制信号，该开关控制信号中包括PWM信号。稳压输出电路3代替了现有的自举电路的功能，由于稳压输出电路3的输出端仅与第一驱动芯片1的第一电压输入端和第二驱动芯片2的第一电压输入端电连接，并能够提供稳定的预设电压，这就避免了现有的自举电路对开关器件的导通与关断的限制。这可以实现H桥电路5可以受任意占空比和任意频率PWM信号控制，当在100％占空比PWM信号驱动H桥电路5时，可以快速提高受控电器P1的功率，当低频率(≤1Hz)PWM信号驱动H桥电路5时，可以避免影响受控电器P1的使用寿命。

在本申请的一个实施例中，稳压输出电路3为独立于H桥电路5的升压电路、独立于H桥电路5的充放电电路或独立于H桥电路5的自举电路。

可选地，当稳压输出电路3为独立于H桥电路5的升压电路时，稳压输出电路3包括第一驱动器、及依次串联的第一电感、第一二极管、第一电阻和第二电阻。

第一驱动器的第一端和第二端、第一电感的一端以及第二电阻的一端，都与电源连接；第一驱动器的第三端，与第一电感和第一二极管的串联节点电连接；第一驱动器的第四端，与第一电阻和第二电阻的串联节点电连接；

第一二极管和第一电阻的串联节点作为稳压输出电路3的输出端，分别与第一驱动芯片1的第一电压输入端和第二驱动芯片2的第一电压输入端电连接。

以图2所示的第一驱动器为例，第一驱动器的第一端为驱动器U4的SHND端，第一驱动器的第二端为驱动器U4的VIN端，第一驱动器的第三端为驱动器U4的SW端，第一驱动器的第四端为驱动器U4的FB端。驱动器U4的SHND端和VIN端，都与3.3V的电源电连接。

第一电感为电感L1，第一二极管为二极管D5，第一电阻为电阻R7，第二电阻为电阻R8。电感L1的一端3.3V的电源电连接，电感L1的另一端与二极管D5的正极端电连接，二极管D5的负极端与电阻R7的一端电连接，电阻R7的另一端与电阻R8的一端电连接，电阻R8的另一端与3.3V的电源电连接。二极管D5和电阻R7的串联节点，作为稳压输出电路3的输出端，分别与第一驱动芯片1的第一电压输入端和第二驱动芯片2的第一电压输入端电连接。

可选地，稳压输出电路3还包括二极管D4。驱动器U4的SHND端和VIN端，以及电阻R8的另一端，通过二极管D4与3.3V的电源电连接。具体地，稳压输出电路3还包括二极管D4，二极管D4的正极端与3.3V的电源电连接。驱动器U4的SHND端和VIN端，以及电阻R8的另一端，都与二极管D4的负极端电连接。

可选地，稳压输出电路3还包括电容C4。电阻R8的另一端，依次通过电容C4和二极管D4与3.3V的电源电连接。具体地，电阻R8的另一端与电容C4的一端电连接，电容C4的另一端与二极管D4的负极端电连接。

可选地，稳压输出电路3还包括电容C5。电容C5的一端，与二极管D5和电阻R7的串联节点电连接；电容C5的另一端与电阻R8的另一端电连接。

应当说明的是，在满足能够输出稳定的预设电压的前提下，升压电路还可以采用其他结构。当稳压输出电路3为独立于H桥电路5的充放电电路或独立于H桥电路5的自举电路时，在满足能够输出稳定的预设电压的前提下，本申请对充放电电路和自举电路的具体结构不做限制。

在本申请的一个实施例中，第一驱动芯片1的信号输出端包括第一信号输出端、第二信号输出端和浮动电源偏置端，上桥臂包括第一开关器件Q1和第二开关器件Q2，第一开关器件Q1的第二端与第二开关器件Q2的第一端串联。

第一驱动芯片1的第一信号输出端与第一开关器件Q1的控制端电连接，第一驱动芯片1的浮动电源偏置端与第一开关器件Q1和第二开关器件Q2的串联节点电连接，第一驱动芯片1的第二信号输出端与第二开关器件Q2的控制端电连接。

可选地，第一开关器件Q1和第二开关器件Q2可以为三极管、MOS管和IGBT管中的至少一种。图1中第一开关器件Q1和第二开关器件Q2均为N沟道MOS管。

第一开关器件Q1的控制端为N沟道MOS管的门极，第一开关器件Q1的第一端为N沟道MOS管的漏极，第一开关器件Q1的第二端为N沟道MOS管的源极。

第二开关器件Q2的控制端为N沟道MOS管的门极，第二开关器件Q2的第一端为N沟道MOS管的漏极，第二开关器件Q2的第二端为N沟道MOS管的源极。

第一开关器件Q1的第一端与电压为24V的电源端电连接；第一开关器件Q1的第二端与第二开关器件Q2的第一端电连接，作为第一开关器件Q1和第二开关器件Q2的串联节点；第二开关器件Q2的第二端与参考电压端GND_M电连接。

以图1为例，第一驱动芯片1为驱动芯片U2。第一驱动芯片1的第一电压输入端，为驱动芯片U2的VB端；第一驱动芯片1的第一信号输出端，为驱动芯片U2的HO端；第一驱动芯片1的浮动电源偏置端，为驱动芯片U2的VS端；第一驱动芯片1的第二信号输出端，为驱动芯片U2的LO端。

驱动芯片U2的VB端与稳压输出电路3的输出端电连接。可选地，H桥驱动电路还包括电阻R2。驱动芯片U2的VB端通过电阻R2与稳压输出电路3的输出端电连接。

驱动芯片U2的HO端与第一开关器件Q1的控制端电连接。可选地，H桥驱动电路还包括电阻R1。驱动芯片U2的HO端通过电阻R1与第一开关器件Q1的控制端电连接。

驱动芯片U2的VS端与第一开关器件Q1和第二开关器件Q2的串联节点电连接。

驱动芯片U2的LO端与第二开关器件Q2的控制端电连接。可选地，H桥驱动电路还包括电阻R3。驱动芯片U2的LO端通过电阻R3与第二开关器件Q2的控制端电连接。

在本申请的一个实施例中，驱动芯片U2还具有VCC端和COM端。驱动芯片U2的VCC端与电压为12V的电源电连接。驱动芯片U2的COM端与参考电压端GND电连接。

可选地，H桥驱动电路还包括电容C2。驱动芯片U2的VCC端还通过电容C2，与参考电压端GND电连接。

在本申请的一个实施例中，H桥驱动电路还包括第一稳压管D1，第一稳压管D1的正极端与第一开关器件Q1的第二端电连接，第一稳压管D1的负极端与第一开关器件Q1的控制端电连接。

第一稳压管D1可以确保第一开关器件Q1的控制端和第二端之间的电压Vgs不超过阈值电压(如12V)，起到保护第一开关器件Q1的作用。

在本申请的一个实施例中，H桥驱动电路还包括第二稳压管D2，第二稳压管D2的正极端与第二开关器件Q2的第二端电连接，第二稳压管D2的负极端与第二开关器件Q2的控制端电连接。

在本申请的一个实施例中，第二驱动芯片2的信号输出端包括第一信号输出端、第二信号输出端和浮动电源偏置端，下桥臂包括第三开关器件Q3和第四开关器件Q4，第三开关器件Q3的第二端与第四开关器件Q4的第一端串联；

第二驱动芯片2的第一信号输出端与第三开关器件Q3的控制端电连接，第二驱动芯片2的浮动电源偏置端与第三开关器件Q3和第四开关器件Q4的串联节点电连接，第二驱动芯片2的第二信号输出端与第四开关器件Q4的控制端电连接。

可选地，第三开关器件Q3和第四开关器件Q4可以为三极管、MOS管和IGBT管中的至少一种。图1中第三开关器件Q3和第四开关器件Q4均为N沟道MOS管。

第三开关器件Q3的控制端为N沟道MOS管的门极，第三开关器件Q3的第一端为N沟道MOS管的漏极，第三开关器件Q3的第二端为N沟道MOS管的源极。

第四开关器件Q4的控制端为N沟道MOS管的门极，第四开关器件Q4的第一端为N沟道MOS管的漏极，第四开关器件Q4的第二端为N沟道MOS管的源极。

第三开关器件Q3的第一端与电压为24V的电源端电连接；第三开关器件Q3的第二端与第四开关器件Q4的第一端电连接，作为第三开关器件Q3和第四开关器件Q4的串联节点；第四开关器件Q4的第二端与参考电压端GND_M电连接。

以图1为例，第二驱动芯片2为驱动芯片U3。第二驱动芯片2的第一电压输入端，为驱动芯片U3的VB端；第二驱动芯片2的第一信号输出端，为驱动芯片U3的HO端；第二驱动芯片2的浮动电源偏置端，为驱动芯片U3的VS端；第二驱动芯片2的第二信号输出端，为驱动芯片U3的LO端。

驱动芯片U3的VB端与稳压输出电路3的输出端电连接。可选地，H桥驱动电路还包括电阻R5。驱动芯片U3的VB端通过电阻R5与稳压输出电路3的输出端电连接。

驱动芯片U3的HO端与第三开关器件Q3的控制端电连接。可选地，H桥驱动电路还包括电阻R4。驱动芯片U3的HO端通过电阻R4与第三开关器件Q3的控制端电连接。

驱动芯片U3的VS端与第三开关器件Q3和第四开关器件Q4的串联节点电连接。

驱动芯片U3的LO端与第四开关器件Q4的控制端电连接。可选地，H桥驱动电路还包括电阻R6。驱动芯片U3的LO端通过电阻R6与第四开关器件Q4的控制端电连接。

在本申请的一个实施例中，驱动芯片U3还具有VCC端和COM端。驱动芯片U3的VCC端与电压为12V的电源电连接。驱动芯片U3的COM端与参考电压端GND电连接。

可选地，H桥驱动电路还包括电容C3。驱动芯片U2的VCC端还通过电容C3，与参考电压端GND电连接。

在本申请的一个实施例中，H桥驱动电路还包括第三稳压管D3，第三稳压管D3的正极端与第三开关器件Q3的第二端电连接，第三稳压管D3的负极端与第三开关器件Q3的控制端电连接。

在本申请的一个实施例中，H桥驱动电路还包括第四稳压管D6，第四稳压管D6的正极端与第四开关器件Q4的第二端电连接，第四稳压管D6的负极端与第四开关器件Q4的控制端电连接。

在本申请的一个实施例中，控制信号调节电路4包括第一与非门芯片U1A、第二与非门芯片U1B、第三与非门芯片U1C和第四与非门芯片U1D。初始信号包括第一类初始信号和第二类初始信号。

第一与非门芯片U1A的第一输入端与第一电压端电连接，第一与非门芯片U1A的第二输入端用于接收第一类初始信号，第一与非门芯片U1A的输出端与第三与非门芯片U1C的第一输入端电连接。

第二与非门芯片U1B的第一输入端、第二输入端，分别用于接收第一类初始信号、第二类初始信号；第二与非门芯片U1B的输出端，分别与第四与非门芯片U1D的第二输入端、第二驱动芯片2的第一信号输入端电连接。

第三与非门芯片U1C的第二输入端用于接收第二类初始信号；第三与非门芯片U1C的输出端，分别与第四与非门芯片U1D的第一输入端、第一驱动芯片1的第一信号输入端电连接。

第四与非门芯片U1D的输出端，分别与第一驱动芯片1的第二信号输入端、第二驱动芯片2的第二信号输入端电连接。

第一与非门芯片U1A、第二与非门芯片U1B、第三与非门芯片U1C和第四与非门芯片U1D的信号端关系的示意图如图3所示，A端为与非门芯片的第一输入端，B端为与非门芯片的第二输入端，Y端为与非门芯片的输出端。第一电压端为电压为3.3V的电源端。

可选地，上述四个与非门芯片的信号可以为74hc00。当然，非门芯片也可以为其它型号。本领域的技术人员可以理解，在与非门芯片中，当A端和B端的输入信号都为高电平时，Y端输出信号为低电平；其他情况下Y端输出信号为高电平。

以图1为例，第一驱动芯片1为驱动芯片U2。第一驱动芯片1的第一信号输入端，为驱动芯片U2的IN端；第一驱动芯片1的第二信号输入端，为驱动芯片U2的SD端。第二驱动芯片2为驱动芯片U3。第二驱动芯片2的第一信号输入端，为驱动芯片U3的IN端；第二驱动芯片2的第二信号输入端，为驱动芯片U3的SD端。

应当说明的是，第一类初始信号为MODE信号，第二类初始信号为PWM信号。若受控电器P1为TEC(半导体制冷器)，则第一类初始信号为TEC_MODE信号，第二类初始信号为TEC_PWM信号。

在本申请的一个实施例中，H桥驱动电路还包括旁路电路6，旁路电路6包括第二驱动器和第一电容。

第二驱动器的电压输入端和第一电容的第一端，与第一电压端电连接；第一电容的第二端与参考电压端电连接，且参考电压端的电压小于第一电压端的电压。

以图1为例，第二驱动器为驱动器U1E，第二驱动器的电压输入端为驱动器U1E的VCC端。第一电容为电容C1。第一电压端为电压为3.3V的电源端。

在本申请实施例中，第一电容可以作为旁路电容，可以将高频信号旁路到参考电压端GND，避免高频信号进入各与非门芯片。

应当说明的是，驱动芯片U2和驱动芯片U3的结构和工作原理是相同的。以驱动芯片U2为例，驱动芯片U2内部结构如图4所示。为方便叙述，用“1”表示逻辑高电平，用“0”表示逻辑低电平。

驱动芯片U2中各端的输入信号和输出信号的逻辑关系可以用表1表示。

SD	IN	HO	LO
				0	0	0，HO与VS导通	0，LO与COM导通
0	1	0，HO与VS导通	0，LO与COM导通
				1	0	0，HO与VS导通	1，LO与VCC导通，即+12V
1	1	1，HO与VB导通，即+34V	0，LO与COM导通

表1

当SD端的输入为1时，驱动芯片U2和驱动芯片U4正常工作，HO端的输出与IN端一致，LO端的输出IN相反；当SD端的输入0时，驱动芯片U2和驱动芯片U4关断，HO端和LO端的输出都为0，与IN端无关。当驱动芯片U2输出高电平时，34V的电源端通过电阻R2和电阻R1连接到第一开关器件Q1的控制端。此时，第一稳压管D1可以确保第一开关器件Q1的控制端和第二端之间的电压Vgs不超过阈值电压(如12V)，起到保护第一开关器件Q1的作用。当然，第三稳压管D3也可以对第三开关器件Q3起到相同的作用。

对于H桥电路5，本领域的技术人员可以理解，第一开关器件Q1和第四开关器件Q4可以形成一个通路，第二开关器件Q2和第三开关器件Q3可以形成另一个通路。上述两个通路可以同时为关断状态，或者其中一个通路关断而另一个通路导通。

上述两个通路不可以同时导通。具体地，为避免同一个桥臂中的两个开关器件因为开关控制信号翻转而发生同时导通，可以设置的一个保护时间(死区时间)。驱动芯片U2和驱动芯片U3可以自动控制死区时间，因而可以保证IN端输出的信号翻转时，第一开关器件Q1和第二开关器件Q2(或第三开关器件Q3和第四开关器件Q4)不会同时导通。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种基于H桥驱动电路的电气系统，如图5所示，基于H桥驱动电路的电气系统包括受控电器P1、以及本申请实施例提供的H桥驱动电路。

在H桥驱动电路的H桥电路5中，上桥臂的输出端和下桥臂的输出端，与受控电器P1电连接，用于向受控电器P1供电。

本申请实施例提供的基于H桥驱动电路的电气系统，与前面的各实施例具有相同的发明构思及相同的有益效果，该基于H桥驱动电路的电气系统中未详细示出的内容可参照前面的各实施例，在此不再赘述。

在本申请的一个实施例中，受控电器P1包括半导体制冷器。上桥臂的输出端与半导体制冷器的第一连接端电连接，下桥臂的输出端与半导体制冷器的第二连接端电连接。

下面以一个具体实例来简述申请实施例提供的基于H桥驱动电路的电气系统的工作过程。

假设一个TEC_PWM信号的周期为1秒，占空比为50％。则TEC_PWM信号的前半周期(前0.5秒)为低电平0，后半周期(后0.5秒)为高电平1。

当TEC_MODE信号＝0时：

在TEC_PWM信号的前半周期，第一与非门芯片U1A、第二与非门芯片U1B和第三与非门芯片U1C都输出高电平1，第四与非门芯片U1D输出低电平0；驱动芯片U2的HO端和LO端，以及驱动芯片U3的HO端和LO端都输出低电平0；第一开关器件Q1、第二开关器件Q2、第三开关器件Q3和第四开关器件Q4都为关断状态；半导体制冷器处于未工作状态，即不致热也不致冷。

在TEC_PWM信号的后半周期，第一与非门芯片U1A、第二与非门芯片U1B和第四与非门芯片U1D都输出高电平1，第三与非门芯片U1C输出低电平0；驱动芯片U2的HO端输出低电平0，驱动芯片U2的LO端输出高电平1，驱动芯片U2的HO端输出高电平1，驱动芯片U2的LO端输出低电平0；第一开关器件Q1和第四开关器件Q4都为关断状态，第二开关器件Q2和第三开关器件Q3为导通状态；半导体制冷器致热。

由此可见，当TEC_MODE信号＝0时，仅通过调节TEC_PWM信号的占空比的大小能控制半导体制冷器的致热时间的长短，从而达到精确加热的目的。

当TEC_MODE＝1时：

在TEC_PWM信号的前半周期，在TEC_PWM信号的前半周期，第一与非门芯片U1A和第四与非门芯片U1B都输出低电平0，第二与非门芯片U1B和第三与非门芯片U1C都输出高电平1；驱动芯片U2的HO端和LO端，以及驱动芯片U3的HO端和LO端都输出低电平0；第一开关器件Q1、第二开关器件Q2、第三开关器件Q3和第四开关器件Q4都为关断状态；半导体制冷器处于未工作状态，即不致热也不致冷。

在TEC_PWM信号的后半周期，第一与非门芯片U1A和第二与非门芯片U1B都输出低电平0，第三与非门芯片U1C和和第四与非门芯片U1D都输出高电平1；驱动芯片U2的HO端输出高电平1，驱动芯片U2的LO端输出低电平0，驱动芯片U2的HO端输出低电平0，驱动芯片U2的LO端输出高电平1；第一开关器件Q1和第四开关器件Q4都为导通状态，第二开关器件Q2和第三开关器件Q3为关断状态；半导体制冷器致冷。

由此可见，当TEC_MODE信号＝1时，仅通过调节TEC_PWM信号的占空比的大小能控制半导体制冷器的致冷时间的长短，从而达到精确致冷的目的。

在本申请提供的基于H桥驱动电路的电气系统中，第一驱动芯片1和第二驱动芯片2接收控制信号调节电路4发送的开关控制信号，该开关控制信号中包括PWM信号。稳压输出电路3代替了现有的自举电路的功能，由于稳压输出电路3的输出端仅与第一驱动芯片1的第一电压输入端和第二驱动芯片2的第一电压输入端电连接，并能够提供稳定的预设电压，这就避免了现有的自举电路对开关器件的导通与关断的限制。这可以实现H桥电路5可以受任意占空比和任意频率PWM信号控制，非常适合控制低电压大电流的半导体制冷器，在100％占空比PWM信号驱动H桥电路5时，可以提高半导体制冷器的升降温速度；当低频率(≤1Hz)PWM信号驱动H桥电路5时，可以避免影响半导体制冷器的使用寿命。

应该说明的是，上述内容以及说明书附图中涉及的电压值、电阻值和电容值等，可以根据实际需要修改为其他值，本申请并不对上述电压值、电阻值和电容值的限定。

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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (13)

1.一种H桥驱动电路，其特征在于，包括稳压输出电路、第一驱动芯片、第二驱动芯片、控制信号调节电路和H桥电路；

稳压输出电路的输出端，分别与所述第一驱动芯片的第一电压输入端和所述第二驱动芯片的第一电压输入端电连接，用于提供稳定的预设电压；

控制信号调节电路的输出端，分别与所述第一驱动芯片的信号输入端和所述第二驱动芯片的信号输入端电连接，所述控制信号调节电路用于根据初始信号输出开关控制信号；

所述第一驱动芯片的信号输出端、所述第二驱动芯片的信号输出端，分别与所述H桥电路的上桥臂、下桥臂电连接，用于根据所述开关控制信号控制所述上桥臂和所述下桥臂中的开关器件的通断；

所述上桥臂的输出端和所述下桥臂的输出端，用于与受控电器电连接，向所述受控电器供电。

2.根据权利要求1所述的H桥驱动电路，其特征在于，所述稳压输出电路为独立于所述H桥电路的升压电路、独立于所述H桥电路的充放电电路或独立于所述H桥电路的自举电路。

3.根据权利要求2所述的H桥驱动电路，其特征在于，所述稳压输出电路包括第一驱动器、及依次串联的第一电感、第一二极管、第一电阻和第二电阻；

所述第一驱动器的第一端和第二端、所述第一电感的一端以及所述第二电阻的一端，都与电源连接；所述第一驱动器的第三端，与所述第一电感和所述第一二极管的串联节点电连接；所述第一驱动器的第四端，与所述第一电阻和所述第二电阻的串联节点电连接；

所述第一二极管和所述第一电阻的串联节点作为所述稳压输出电路的输出端，分别与所述第一驱动芯片的第一电压输入端和所述第二驱动芯片的第一电压输入端电连接。

4.根据权利要求1所述的H桥驱动电路，其特征在于，所述第一驱动芯片的信号输出端包括第一信号输出端、第二信号输出端和浮动电源偏置端，所述上桥臂包括第一开关器件和第二开关器件，所述第一开关器件的第二端与所述第二开关器件的第一端串联；

所述第一驱动芯片的第一信号输出端与所述第一开关器件的控制端电连接，所述第一驱动芯片的浮动电源偏置端与所述第一开关器件和所述第二开关器件的串联节点电连接，所述第一驱动芯片的第二信号输出端与所述第二开关器件的控制端电连接。

5.根据权利要求4所述的H桥驱动电路，其特征在于，还包括第一稳压管，所述第一稳压管的正极端与所述第一开关器件的第二端电连接，所述第一稳压管的负极端与所述第一开关器件的控制端电连接。

6.根据权利要求4所述的H桥驱动电路，其特征在于，还包括第二稳压管，所述第二稳压管的正极端与所述第二开关器件的第二端电连接，所述第二稳压管的负极端与所述第二开关器件的控制端电连接。

7.根据权利要求1所述的H桥驱动电路，其特征在于，所述第二驱动芯片的信号输出端包括第一信号输出端、第二信号输出端和浮动电源偏置端，所述下桥臂包括第三开关器件和第四开关器件，所述第三开关器件的第二端与所述第四开关器件的第一端串联；

所述第二驱动芯片的第一信号输出端与所述第三开关器件的控制端电连接，所述第二驱动芯片的浮动电源偏置端与所述第三开关器件和所述第四开关器件的串联节点电连接，所述第二驱动芯片的第二信号输出端与所述第四开关器件的控制端电连接。

8.根据权利要求7所述的H桥驱动电路，其特征在于，还包括第三稳压管，所述第三稳压管的正极端与所述第三开关器件的第二端电连接，所述第三稳压管的负极端与所述第三开关器件的控制端电连接。

9.根据权利要求7所述的H桥驱动电路，其特征在于，还包括第四稳压管，所述第四稳压管的正极端与所述第四开关器件的第二端电连接，所述第四稳压管的负极端与所述第四开关器件的控制端电连接。

10.根据权利要求1所述的H桥驱动电路，其特征在于，控制信号调节电路包括第一至第四与非门芯片；所述初始信号包括第一类初始信号和第二类初始信号；

所述第一与非门芯片的第一输入端与第一电压端电连接，所述第一与非门芯片的第二输入端用于接收第一类初始信号，所述第一与非门芯片的输出端与所述第三与非门芯片的第一输入端电连接；

所述第二与非门芯片的第一输入端、第二输入端，分别用于接收所述第一类初始信号、所述第二类初始信号；所述第二与非门芯片的输出端，分别与所述第四与非门芯片的第二输入端、所述第二驱动芯片的第一信号输入端电连接；

所述第三与非门芯片的第二输入端用于接收第二类初始信号；所述第三与非门芯片的输出端，分别与所述第四与非门芯片的第一输入端、所述第一驱动芯片的第一信号输入端电连接；

所述第四与非门芯片的输出端，分别与所述第一驱动芯片的第二信号输入端、所述第二驱动芯片的第二信号输入端电连接。

11.根据权利要求10所述的H桥驱动电路，其特征在于，还包括旁路电路，所述旁路电路包括第二驱动器和第一电容；

所述第二驱动器的电压输入端和所述第一电容的第一端，与所述第一电压端电连接；所述第一电容的第二端与参考电压端电连接，且所述参考电压端的电压小于所述第一电压端的电压。

12.一种基于H桥驱动电路的电气系统，其特征在于，包括受控电器、以及如权利要求1-11中任一项所述的H桥驱动电路；

在所述H桥驱动电路的H桥电路中，上桥臂的输出端和下桥臂的输出端，与受控电器电连接，用于向所述受控电器供电。

13.根据权利要求12所述的基于H桥驱动电路的电气系统，其特征在于，所述受控电器包括半导体制冷器；

所述上桥臂的输出端与所述半导体制冷器的第一连接端电连接，所述下桥臂的输出端与所述半导体制冷器的第二连接端电连接。

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