CN218352400U - 升压驱动电路、升压装置和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种升压驱动电路、升压装置和车辆，升压驱动电路包括：输入子电路和输出子电路，输入子电路用于提供第一方波信号；自举升压子电路，与输入子电路连接，用于在第一方波信号的控制下，输出与第一方波信号反相且高电平高于预设电压的第二方波信号；第一上拉子电路，与自举升压子电路连接，用于在第二方波信号的控制下，通过输出子电路输出目标控制信号，其中，目标控制信号用于升压型DC/DC转换器中开关管的控制。本实用新型的升压驱动电路，能够进行分立式升压控制，输出功率可调，减小了处理器及采集芯片的负荷；并且结构简单，成本较低，可靠性和灵活性高。

Description

升压驱动电路、升压装置和车辆

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种升压驱动电路、一种升压装置和一种车辆。

背景技术

升压电路在新能源汽车硬件电路电源模块经常用到。升压电路的安全可靠性、电路稳定性和开关频率决定着EMC(Electromagnetic Magnetic Compatibility，电磁兼容性)的性能。

目前，升压电路的设计方案一般包括以下八种：1、采用芯片控制。但是，其外部输出负载能力不可调节且成本过高。2、P沟道直接式驱动器，适用于最大输入电压小于器件的栅-源极击穿电压，但是不可调节输出。3、P沟道开放式收集器，该装置结构简单，但是不适用于直接驱动高速电路中的MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransisto，金氧半场效晶体管)。4、P沟道电平转换驱动器，其适用于高速应用，能够与常见PWM控制器无缝式工作，但是成本高。5、N沟道直接式驱动器，由PWM控制器或以地为基准的驱动器直接驱动，但其使用的条件较为苛刻。6、N沟道浮动电源栅极驱动器，其独立电源的成本影响较大，且光耦合器相对昂贵，而且带宽有限，对噪声敏感。7、变压器耦合式驱动器，其在不确定的周期内能够充分控制栅极，但是，限制了开关性能。8、电荷泵驱动器，其导通时间往往很长。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种升压驱动电路、升压装置和车辆，以实现车辆内部模块的升压。

为达到上述目的，本实用新型第一方面提出了一种升压驱动电路，所述电路包括：输入子电路和输出子电路，所述输入子电路用于提供第一方波信号；自举升压子电路，与所述输入子电路连接，用于在所述第一方波信号的控制下，输出与所述第一方波信号反相且高电平高于预设电压的第二方波信号；第一上拉子电路，与所述自举升压子电路连接，用于在所述第二方波信号的控制下，通过所述输出子电路输出目标控制信号，其中，所述目标控制信号用于升压型DC/DC转换器中开关管的控制。

本实用新型的升压驱动电路，能够进行分立式升压控制，输出功率可调，减小了处理器及采集芯片的负荷；并且结构简单，成本较低，可靠性和灵活性高。

另外，本实用新型的升压驱动电路还可以具有如下附加技术特征：

在一些示例中，所述自举升压子电路包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管和自举升压电容。所述第一PMOS管的栅极、所述第一NMOS管的栅极、所述第二NMOS管的栅极、所述第三PMOS管的栅极、所述第四PMOS管的栅极、所述第三NMOS管的栅极均连接至所述输入子电路，所述第一PMOS管的源极与所述第一NMOS管的漏极相连接，所述第一PMOS管的漏极、所述第二PMOS管的漏极均连接至预设电源，所述第一NMOS管的源极接地，所述自举升压电容第一端连接至所述第一PMOS管的源极，所述第二PMOS管的源极与所述自举升压电容第二端连接，所述第二PMOS管的源极还与所述第三PMOS管的源极连接，所述第二PMOS管的栅极与所述第三PMOS管的漏极连接，所述第二NMOS管的源极与所述第三PMOS管的漏极连接，所述第二NMOS管的漏极接地，所述第四PMOS管的漏极连接至所述第二PMOS管的源极，所述第四PMOS管的源极与所述第三NMOS管的漏极连接，所述第三NMOS管的漏极连接至所述第一上拉子电路，所述第三NMOS管的源极接地，其中，所述预设电源用于提供所述预设电压。

在一些示例中，所述第一上拉子电路包括：第四NMOS管和寄生电容，所述寄生电容第一端与所述第四PMOS管的源极连接，所述寄生电容第二端接地，所述第四NMOS管的漏极连接至所述预设电源，所述第四NMOS管的栅极与所述寄生电容第一端连接，所述第四NMOS管的源极与所述输出子电路连接。

在一些示例中，所述输出子电路包括：负载电容和第一电阻，所述负载电容第一端与所述第四NMOS管的源极连接，所述负载电容第二端接地，所述第一电阻与所述负载电容并联。

在一些示例中，所述输入子电路包括：方波发生器和第二电阻，所述方波发生器的输出端通过所述第二电阻连接至所述自举升压子电路，所述方波发生器用于输出所述第一方波信号。

在一些示例中，所述升压驱动电路还包括第二上拉子电路，所述第二上拉子电路包括：反相器、三极管和第五NMOS管，所述反相器的输入端连接至所述输入子电路，所述反相器的输出端与所述三极管的基极连接，所述三极管的集电极连接至所述预设电源，所述三极管的发射极与所述第五NMOS管的漏极连接，所述第五NMOS管的栅极连接至所述输入子电路，所述第五NMOS管的源极接地，所述第五NMOS管的漏极还与所述第四NMOS管的源极连接。

在一些示例中，所述升压驱动电路还包括第三上拉子电路，所述第三上拉子电路包括：第五PMOS管，所述第五PMOS管的漏极连接至所述预设电源，第五PMOS管的栅极和源极均与所述第四NMOS管的源极连接。

在一些示例中，所述第一PMOS管、所述第二PMOS管、所述第三PMOS管、所述第四PMOS管和所述第五PMOS管的型号为MTD4P06，所述第一NMOS管、所述第二NMOS管、所述第三NMOS管、所述第四NMOS管和所述第五NMOS管的型号为2N7002BK，所述三极管的型号为BC846，所述反相器的型号为74LS04D。

为达到上述目的，本实用新型第二方面提出了一种升压装置，所述装置包括：升压型DC/DC转换器和上述任一项所述的升压驱动电路，所述升压驱动电路的输出端与所述升压型DC/DC转换器中开关管的控制端连接。

本实用新型的升压装置，结构简单，成本较低，可靠性和灵活性高。

为达到上述目的，本实用新型第三方面提出了一种车辆，所述车辆包括：上述的升压装置。

本实用新型的车辆通过应用所述升压装置，提高了车辆的安全性，降低了车辆的生产成本。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的升压驱动电路的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的自举升压子电路的电路原理图；

图3是本实用新型一实施例的第一上拉子电路的电路原理图；

图4是本实用新型一实施例的输出子电路的电路原理图；

图5是本实用新型一实施例的输入子电路的电路原理图；

图6是本实用新型一实施例的第二上拉子电路的电路原理图；

图7是本实用新型一实施例的第三上拉子电路的电路原理图；

图8是本实用新型一实施例的升压装置的结构示意图；

图9是本实用新型一实施例的车辆的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述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元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参考附图描述本实用新型实施例的升压驱动电路、升压装置和车辆。

图1是本实用新型一实施例的升压驱动电路的结构示意图。

如图1所示，升压驱动电路100包括：输入子电路101、输出子电路102、自举升压子电路103和第一上拉子电路104。

输入子电路101用于提供第一方波信号；自举升压子电路103，与输入子电路101连接，用于在第一方波信号的控制下，输出与第一方波信号反相且高电平高于预设电压的第二方波信号；第一上拉子电路104，与自举升压子电路103连接，用于在第二方波信号的控制下，通过输出子电路102输出目标控制信号，其中，目标控制信号用于升压型DC/DC转换器中开关管的控制。

具体地，如图2所示，自举升压子电路103包括：第一PMOS管QP1、第二PMOS管QP2、第三PMOS管QP3、第四PMOS管QP4、第一NMOS管QN1、第二NMOS管QN2、第三NMOS管QN3和自举升压电容C1。

第一PMOS管QP1的栅极、第一NMOS管QN1的栅极、第二NMOS管QN2的栅极、第三PMOS管QP3的栅极、第四PMOS管QP4的栅极、第三NMOS管QN3的栅极均连接至输入子电路101，第一PMOS管QP1的源极与第一NMOS管QN1的漏极相连接，第一PMOS管QP1的漏极、第二PMOS管QP2的漏极均连接至预设电源VDD，第一NMOS管QN1的源极接地，自举升压电容C1第一端连接至第一PMOS管QP1的源极，第二PMOS管QP2的源极与自举升压电容C1第二端连接，第二PMOS管QP2的源极还与第三PMOS管QP3的源极连接，第二PMOS管QP2的栅极与第三PMOS管QP3的漏极连接，第二NMOS管QN2的源极与第三PMOS管QP3的漏极连接，第二NMOS管QN2的漏极接地，第四PMOS管QP4的漏极连接至第二PMOS管QP2的源极，第四PMOS管QP4的源极与第三NMOS管QN3的漏极连接，第三NMOS管QN3的漏极连接至第一上拉子电路104，第三NMOS管QN3的源极接地，其中，预设电源VDD用于提供预设电压。

具体地，如图3所示，第一上拉子电路104包括：第四NMOS管QN4和寄生电容C2，寄生电容C2第一端与第四PMOS管QP4的源极连接，寄生电容C2第二端接地，第四NMOS管QN4的漏极连接至预设电源VDD，第四NMOS管QN4的栅极与寄生电容C2第一端连接，第四NMOS管QN4的源极与输出子电路102连接。

具体地，如图4所示，输出子电路102包括：负载电容C3和第一电阻R1，负载电容C3的第一端与第四NMOS管QN4的源极连接，负载电容C3的第二端接地，第一电阻R1与负载电容C3并联。

具体地，如图5所示，输入子电路101包括：方波发生器XFG1和第二电阻R2，方波发生器XFG1的输出端通过第二电阻R2连接至自举升压子电路103，方波发生器XFG1用于输出第一方波信号。

在本实用新型的一个实施例中，如图6所示，升压驱动电路100还包括第二上拉子电路，第二上拉子电路包括：反相器Q1、三极管V1和第五NMOS管QN5，反相器Q1的输入端连接至输入子电路101，反相器Q1的输出端与三极管V1的基极连接，三极管V1的集电极连接至预设电源VDD，三极管V1的发射极与第五NMOS管QN5的漏极连接，第五NMOS管QN5的栅极连接至输入子电路101，第五NMOS管QN5的源极接地，第五NMOS管QN5的漏极还与第四NMOS管QN4的源极连接。

在本实用新型的一个实施例中，如图7所示，升压驱动电路100还包括第三上拉子电路，第三上拉子电路包括：第五PMOS管QP5，第五PMOS管QP5的漏极连接至预设电源VDD，第五PMOS管QP5的栅极和源极均与第四NMOS管QN4的源极连接。

具体地，第一PMOS管QP1、第二PMOS管QP2、第三PMOS管QP3、第四PMOS管QP4和第五PMOS管QP5的型号为MTD4P06，第一NMOS管QN1、第二NMOS管QN2、第三NMOS管QN3、第四NMOS管QN4和第五NMOS管QN5的型号为2N7002BK，三极管V1的型号为BC846，反相器Q1的型号为74LS04D。

以图7为例进行说明本实用新型的升压驱动电路100的工作原理。

当输入子电路101输入为高电平时，第一PMOS管QP1导通，第一NMOS管QN1截止，自举升压电容C1第一端为低电平。同时第二NMOS管QN2导通，第二PMOS管QP2的栅极电位为低电平，因此第二PMOS管QP2导通。这就使得此时第四PMOS管QP4的漏极电位约为预设电压，自举升压电容C1两端电压约为预设电压。由于第三NMOS管QN3导通，第四PMOS管QP4截止，所以第一上拉子电路104的输入电位为低电平。这段时间称为预充电周期。

当输入子电路101输入变为低电平时，第一NMOS管QN1截止，第一PMOS管QP1导通，自举升压电容C1第一端为高电平，约为预设电压。同时第二NMOS管QN2和第三NMOS管QN3截止，第三PMOS管QP3导通。这使得第二PMOS管QP2的栅极电位升高，因此第二PMOS管QP2截止。此时第四PMOS管QP4的漏极电位等于自举升压电容C1的点电位加上自举升压电容C1两端电压，约为预设电压的2倍。并且第四PMOS管QP4导通，因此第一上拉子电路104的输入电位为高电平，且高于预设电压。这段时间称为升压周期。

考虑到升压驱动电路100应用于升压型DC－DC转换器的开关管驱动，负载电容C3很大，一般能达到几十皮法，还需要进一步增加输出电流能力，因此增加了三极管V1作为上拉驱动管。这样在输入端由高电平变为低电平时，三极管V1导通，由第四NMOS管QN4和三极管V1同时提供电流，输出子电路102的输出端电位迅速上升，当其电位上升到阈值电压时，三极管V1截止，第四NMOS管QN4继续提供电流对负载电容C3充电，直到输出子电路102的输出端电压达到预设电压。其中，阈值电压等于预设电压减三极管V1的基级与发射极间电压。

在输出子电路102的输出端为高电平时，第四PMOS管QP4的漏极电位会由于自举升压电容C1上的电荷泄漏等原因而下降。这会使得第一上拉子电路104的输入电位下降，第四NMOS管QN4的导通性下降。同时由于同样的原因，输出子电路102的输出端电位也会有所下降，使输出高电平不能保持在预设电压。为了防止这种现象的出现，又增加了第五PMOS管QP5作为上拉驱动管，用来补充负载电容C3的泄漏电荷，维持输出子电路102的输出端在整个导通周期内为高电平。

本实用新型的升压驱动电路，能够进行分立式升压控制，输出功率可调，减小了处理器及采集芯片的负荷；并且结构简单，成本较低，可靠性和灵活性高。

基于上述的升压驱动电路100，本实用新型实施例提出了一种升压装置1000。

如图8所示，升压装置1000包括：升压型DC/DC转换器1001和上述任一项的升压驱动电路100，升压驱动电路100的输出端与升压型DC/DC转换器中开关管的控制端连接。

本实用新型的升压装置，结构简单，成本较低，可靠性和灵活性高。

基于上述的升压装置，本实用新型实施例提出了一种车辆10。

如图9所示，车辆10包括：上述的升压装置1000。

本实用新型的车辆通过应用升压装置，提高了车辆的安全性，降低了车辆的生产成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

此外，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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种升压驱动电路，其特征在于，所述电路包括：

输入子电路和输出子电路，所述输入子电路用于提供第一方波信号；

自举升压子电路，与所述输入子电路连接，用于在所述第一方波信号的控制下，输出与所述第一方波信号反相且高电平高于预设电压的第二方波信号；

第一上拉子电路，与所述自举升压子电路连接，用于在所述第二方波信号的控制下，通过所述输出子电路输出目标控制信号，其中，所述目标控制信号用于升压型DC/DC转换器中开关管的控制。

2.根据权利要求1所述的升压驱动电路，其特征在于，所述自举升压子电路包括：第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管和自举升压电容；

所述第一PMOS管的栅极、所述第一NMOS管的栅极、所述第二NMOS管的栅极、所述第三PMOS管的栅极、所述第四PMOS管的栅极、所述第三NMOS管的栅极均连接至所述输入子电路，所述第一PMOS管的源极与所述第一NMOS管的漏极相连接，所述第一PMOS管的漏极、所述第二PMOS管的漏极均连接至预设电源，所述第一NMOS管的源极接地，所述自举升压电容第一端连接至所述第一PMOS管的源极，所述第二PMOS管的源极与所述自举升压电容第二端连接，所述第二PMOS管的源极还与所述第三PMOS管的源极连接，所述第二PMOS管的栅极与所述第三PMOS管的漏极连接，所述第二NMOS管的源极与所述第三PMOS管的漏极连接，所述第二NMOS管的漏极接地，所述第四PMOS管的漏极连接至所述第二PMOS管的源极，所述第四PMOS管的源极与所述第三NMOS管的漏极连接，所述第三NMOS管的漏极连接至所述第一上拉子电路，所述第三NMOS管的源极接地，其中，所述预设电源用于提供所述预设电压。

3.根据权利要求2所述的升压驱动电路，其特征在于，所述第一上拉子电路包括：

第四NMOS管和寄生电容，所述寄生电容第一端与所述第四PMOS管的源极连接，所述寄生电容第二端接地，所述第四NMOS管的漏极连接至所述预设电源，所述第四NMOS管的栅极与所述寄生电容第一端连接，所述第四NMOS管的源极与所述输出子电路连接。

4.根据权利要求3所述的升压驱动电路，其特征在于，所述输出子电路包括：

负载电容和第一电阻，所述负载电容第一端与所述第四NMOS管的源极连接，所述负载电容第二端接地，所述第一电阻与所述负载电容并联。

5.根据权利要求1所述的升压驱动电路，其特征在于，所述输入子电路包括：

方波发生器和第二电阻，所述方波发生器的输出端通过所述第二电阻连接至所述自举升压子电路，所述方波发生器用于输出所述第一方波信号。

6.根据权利要求4所述的升压驱动电路，其特征在于，所述升压驱动电路还包括第二上拉子电路，所述第二上拉子电路包括：

反相器、三极管和第五NMOS管，所述反相器的输入端连接至所述输入子电路，所述反相器的输出端与所述三极管的基极连接，所述三极管的集电极连接至所述预设电源，所述三极管的发射极与所述第五NMOS管的漏极连接，所述第五NMOS管的栅极连接至所述输入子电路，所述第五NMOS管的源极接地，所述第五NMOS管的漏极还与所述第四NMOS管的源极连接。

7.根据权利要求6所述的升压驱动电路，其特征在于，所述升压驱动电路还包括第三上拉子电路，所述第三上拉子电路包括：

第五PMOS管，所述第五PMOS管的漏极连接至所述预设电源，第五PMOS管的栅极和源极均与所述第四NMOS管的源极连接。

8.根据权利要求7所述的升压驱动电路，其特征在于，所述第一PMOS管、所述第二PMOS管、所述第三PMOS管、所述第四PMOS管和所述第五PMOS管的型号为MTD4P06，所述第一NMOS管、所述第二NMOS管、所述第三NMOS管、所述第四NMOS管和所述第五NMOS管的型号为2N7002BK，所述三极管的型号为BC846，所述反相器的型号为74LS04D。

9.一种升压装置，其特征在于，所述装置包括：

升压型DC/DC转换器；

如权利要求1-8中任一项所述的升压驱动电路，所述升压驱动电路的输出端与所述升压型DC/DC转换器中开关管的控制端连接。

10.一种车辆，其特征在于，包括：如权利要求9所述的升压装置。

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