CN219760853U - 一种驱动电路、无线充电电路、电机控制电路及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例公开了一种驱动电路、无线充电电路、电机控制电路及电子设备,其中,驱动电路包括第一电容器、第一二极管、第一上拉电阻、用于输入控制信号的第一电压输入端、第二电压输入端和电压输出端;第一电容器的一端连接第一电压输入端,第一电容器的另一端连接第一二极管的阳极;第一上拉电阻的一端分别连接第一二极管的阳极和电压输出端,第一上拉电阻的另一端分别连接第一二极管的阴极和第二电压输入端。本申请实施例可以在不提高硬件成本的情况下提高低耐压控制器的控制信号的驱动能力,满足较大驱动电压需求。
Description
技术领域
本申请涉及驱动技术,应用于电学领域,尤其涉及一种驱动电路、无线充电电路、电机控制电路及电子设备。
背景技术
在电学领域,电压可变的控制信号(如脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号、脉冲跨周期调制(pulse skip modulation,PSM)信号、脉冲频率调制(pulsefrequency modulation,PFM)信号)常常用于驱动一些有源器件(如金属-氧化物半导体(Metal-Oxide-Semiconductor,MOS)晶体管、三极管)的导通或截止。然而,控制信号电压的可变范围(即高电平值和低电平之间的差值)与输出该控制信号的控制器的工作电压的高低相关,例如,成本低廉的低耐压控制器输出的控制信号电压的可变范围较小且高电平值较小。
低耐压控制器输出的控制信号因电平值较小而不能满足受控的有源器件所需的较大驱动电压时,本领域技术人员通常需要采用高耐压控制器才能满足驱动需求,而高耐压控制器的成本往往是低耐压控制器的数倍。
因此,如何在不提高硬件成本的情况下提高低耐压控制器的控制信号的驱动能力,满足较大驱动电压需求,是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
实用新型内容
本申请实施例公开了一种驱动电路、无线充电电路、电机控制电路及电子设备,以期在不提高硬件成本的情况下提高低耐压控制器的控制信号的驱动能力,满足较大驱动电压需求。
第一方面,本申请实施例提供了一种驱动电路,所述驱动电路包括第一电容器C1、第一二极管D1、第一上拉电阻R1、用于输入控制信号的第一电压输入端、第二电压输入端和电压输出端;
所述第一电容器C1的一端连接所述第一电压输入端,所述第一电容器C1的另一端连接所述第一二极管D1的阳极;
所述第一上拉电阻R1的一端分别连接所述第一二极管D1的阳极和所述电压输出端,所述第一上拉电阻R1的另一端分别连接所述第一二极管D1的阴极和所述第二电压输入端。
上述电路中,第一电压输入端用于输入控制信号,控制信号用于调控第一电容器C1的一端的电压为第一电压(即控制信号的最大电压)或者为零,以使电压输出端的电压为第二电压输入端的输入电压或者为第一差值,第一差值为第二电压输入端的输入电压与第一电压之间的差值。
第一电压输入端输入的控制信号可以将电压输出端的输出电压调控为可变电压,且该电压输出端的输出电压的可变范围与第二电压输入端的输入电压相关。不难理解,当第二电压输入端的输入电压设定为多种可选电压值时,相比于该控制信号的电压,该电压输出端的输出电压具有多种可变范围。
在实际应用中,该电压输出端可以连接有源器件,便于该控制信号驱动有源器件的导通和截止。若该控制信号为低耐压控制器的控制信号,当上述电路中的第二电压输入端的输入电压设置为该有源器件所需的较大驱动电压时,该控制信号可以经上述电路使电压输出端的输出电压满足驱动条件。从而实现对有源器件的驱动。因此,上述方法可以在不提高硬件成本的情况下提高低耐压控制器的控制信号的驱动能力,满足较大驱动电压需求。
可选的,该控制信号可以是PWM信号,也可以是PSM信号或者PFM信号。
第二方面,本申请实施例提供了一种无线充电电路,所述电路包括第一方面所述的驱动电路,所述电路还包括第一电源模块101、第一MCU控制模块103、第一H桥模块104和驱动模块105,所述第一H桥模块104包括第一MOS晶体管Q1、第二MOS晶体管Q2、第三MOS晶体管Q3、第四MOS晶体管Q4、谐振线圈L、谐振电容C和第一下拉电阻R2组成的H桥型电路;
所述第一电压输入端为所述第一MCU控制模块103的第一端a1,所述第二电压输入端为所述第一电源模块101的电压输出端b,所述第一MOS晶体管Q1的栅极连接所述电压输出端,所述第一MOS晶体管Q1的源级连接所述第一电源模块101的电压输出端b;
所述第一MCU控制模块103的第二端a2连接所述驱动模块105的第一端c1,所述驱动模块105的第二端c2连接所述第二MOS晶体管Q2的栅极,所述驱动模块105的第三端c3连接所述第一电源模块101的电压输出端b;
其中,所述第一MCU控制模块103的第一端a1输出的第一PWM信号用于调控第一下拉电阻R2的一端的电压为所述第一电源模块101的输出电压或者为第一导通电压,以驱动所述第一MOS晶体管Q1的截止或导通,所述第一导通电压为所述第一电源模块101的输出电压与所述第一PWM信号的最大电压之间的差值;所述第一MCU控制模块103的第二端a2输出的第二PWM信号用于调控所述驱动模块105的第二端c2的电压为所述第一电源模块101的输出电压或者为第二导通电压,以驱动所述第二MOS晶体管Q2的截止或导通,所述第二导通电压为所述第一电源模块101的输出电压与所述第二PWM信号的最大电压之间的差值;
所述第一PWM信号的电压和所述第二PWM信号的电压均不大于所述第一电源模块101的配置的可选输出电压中的最小电压。
微控制单元(microcontroller unit,MCU)控制模块103为耐低压模块且输出的PWM信号的最大电压(也称为“高电平”)较低,通常不大于5V。该第一电源模块101可以输出多种电压,例如,该输出电压可以为5V,9V或者12V。
基于各元件的电学特性,若第一MCU控制模块103的第一端c1直接与第一MOS晶体管Q1的栅极相连,在第一电源模块101的输出电压大于第一PWM信号的最大电压时,第一PWM信号不能将第一MOS晶体管Q1的栅极电压调控至第一电源模块101的输出电压,即第一PWM信号不能驱动第一MOS晶体管Q1的截止。同样的,若第一MCU控制模块103的第二端c2直接与第二MOS晶体管Q2的栅极相连,第二PWM信号不能驱动第二MOS晶体管Q2的截止。
而上述电路的第一PWM信号可以驱动第二MOS晶体管Q2的截止,第二PWM信号可以驱动第三MOS晶体管Q3的截止。因此,上述电路提高了可以在不提高硬件成本的情况下提高第一PWM信号和第二PWM信号的驱动能力,满足较大驱动电压需求。
结合第二方面,在一种可能的实现方式中,所述驱动模块105包括第二电容器C2、第二二极管D2、第二上拉电阻R3;
所述驱动模块105的第一端c1为所述第二电容器C2的一端,所述第二电容器C2的另一端连接所述第二二极管D2的阳极;
所述驱动模块105的第二端c2为所述第二上拉电阻R3的一端,所述第二上拉电阻R3的一端连接所述第二二极管D2的阳极;
所述驱动模块105的第三端c3为所述第二上拉电阻R3的另一端,所述第二上拉电阻R3的另一端连接所述第二二极管D2的阴极。
结合第二方面,或者第二方面的上述任一种可能的实现方式,在另一种可能的实现方式中,所述第一MCU控制模块103的第三端a3连接所述第三MOS晶体管Q3的栅极,所述第一MCU控制模块103的第四端a4连接所述第四MOS晶体管Q4的栅极;
其中,所述第一MCU控制模块103的第三端a3输出的第三PWM信号用于调控所述第三MOS晶体管Q3的栅极电压为零或者为所述第三PWM信号的最大电压,以驱动所述第三MOS晶体管Q3的截止或导通,所述第一MCU控制模块103的第四端a4输出的第四PWM信号用于调控所述第四MOS晶体管Q4的栅极电压为零或者为所述第四PWM信号的最大电压,以驱动所述第四MOS晶体管Q4的截止或导通;
所述第三PWM信号的电压和所述第四PWM信号的电压均不大于所述第一电源模块101配置的可选输出电压中的最小电压。
结合第二方面,或者第二方面的上述任一种可能的实现方式,在又一种可能的实现方式中,所述第三MOS晶体管Q3的源极和所述第四MOS晶体管Q4的源极分别经所述第一下拉电阻R2接地;
所述第一MOS晶体管Q1的漏极分别连接所述第三MOS晶体管Q3的漏极和所述谐振线圈L的一端,所述谐振线圈L的另一端连接所述谐振电容C的一端,所述谐振电容C的另一端分别连接所述第二MOS晶体管Q2的漏极和所述第四MOS晶体管Q4的漏级。
结合第一方面,或者第一方面的上述任一种可能的实现方式,在又一种可能的实现方式中,所述第一H桥模块104包括第一状态,第二状态和第三状态,其中:
所述第一状态为:所述第一MOS晶体管Q1和所述第四MOS晶体管Q4都导通,所述第二MOS晶体管Q2和所述第三MOS晶体管Q3都截止;
所述第二状态为:所述第二MOS晶体管Q2和所述第三MOS晶体管Q3都导通,所述第一MOS晶体管Q1和所述第四MOS晶体管Q4都截止;
所述第三状态为:所述第三MOS晶体管Q3与所述第四MOS晶体管Q4都导通状态时,所述第一MOS晶体管Q1与所述第二MOS晶体管Q2都截止;
其中,当所述第一状态和所述第二状态交替进行时,所述驱动电路为充电状态;当所述第一状态和所述第三状态交替进行或者所述第二状态和所述第三状态交替进行时,所述无线充电电路为待机状态。
由于上述电路中的四个MOS晶体管能够分别被四个PWM信号分别驱动,H桥电路能够以全桥模式运行,也能以半桥模式运行。因此上述电路可以满足无线充电时的多种场景。
例如,在充电场景下(即存在充电设备接入),上述电路以全桥模式运行,即在一个PWM周期内两组MOS晶体管(第一MOS晶体管Q1和第四MOS晶体管Q4为一组,第第二MOS晶体管Q2和第三MOS晶体管Q3为另一组)交替导通,振谐线圈L持续发射磁场,用于对充电设备进行充电;在待机场景下(即第一电源模块101持续输出电压但不存在充电设备接入),上述电路以半桥模式运行,即在一个PWM周期内一组MOS晶体管导通后,该组中的上晶体管截止且另一组中的下晶体管导通,振谐线圈L攒集的能量可以通过其与振谐电容C之间的谐振效应消耗一部分,避免能量过高导致电路工作异常甚至损坏后续接入的充电设备。
结合第二方面,或者第二方面的上述任一种可能的实现方式,在又一种可能的实现方式中,所述电路还包括第一MCU供电模块102,所述第一MCU供电模块102的一端连接所述第一MCU控制模块103的第五端a5,所述第一MCU供电模块102的另一端连接所述第一电源模块101的电压输出端b。
由于第一MCU控制模块103为耐低压模块,所需的工作电压较低,为避免第一电源模块101的输出电压较高而损坏第一MCU控制模块103,上述电路中设置了第一MCU供电模块102,用于向第一MCU控制模块103输入合适的供电电压,以便第一MCU控制模块103可以输出稳定的PWM信号。
结合第二方面,或者第二方面的上述任一种可能的实现方式,在又一种可能的实现方式中,所述第一MOS晶体管Q1和所述第二MOS晶体管Q2均为P型MOS管;所述第三MOS晶体管Q3和所述第四MOS晶体管Q4均为N型MOS管。
第三方面,本申请实施例提供了一种电机控制电路,所述电路包括第一方面所述的驱动电路,所述电路还包括第二电源模块601、第二MCU控制模块603、第二H桥模块、第一驱动模块604、第二驱动模块605,所述第二H桥模块包括第五MOS晶体Q5、第六MOS晶体管Q6、第七MOS晶体管Q7、第八MOS晶体管Q8、第九MOS晶体管Q9、第十MOS晶体管Q10、电机三相绕组和第二下拉电阻R4组成的H桥型电路;所述电机三相绕组包括第一线圈M1、第二线圈M2和第三线圈M3;
所述第一电压输入端为所述第二MCU控制模块603的第一端p1,所述第二电压输入端为所述第二电源模块601的电压输出端e,所述第五MOS晶体管Q5的栅极连接所述电压输出端,所述第五MOS晶体管Q5的源级连接所述第二电源模块601的电压输出端e;
所述第二MCU控制模块603的第二端p2连接所述第一驱动模块604的第一端x1,所述第一驱动模块604的第二端x2连接所述第六MOS晶体管Q6的栅极,所述第一驱动模块604的第三端x3连接所述第二电源模块601的电压输出端e;
所述第二MCU控制模块603的第三端p3连接所述第二驱动模块605的第一端x4,所述第二驱动模块605的第二端x5连接所述第七MOS晶体管Q7的栅极,所述第二驱动模块605的第三端x6连接所述第二电源模块601的电压输出端e;
其中,所述第二MCU控制模块603的第一端p1输出的第五PWM信号用于调控第一下拉电阻R2的一端的电压为所述第二电源模块601的输出电压或者为第三导通电压,以驱动所述第五MOS晶体管Q5的截止或导通,所述第三导通电压为所述第二电源模块601的输出电压与所述第五PWM信号的最大电压之间的差值;
所述第二MCU控制模块603的第二端p2输出的第六PWM信号用于调控所述第一驱动模块604的第二端x2的电压为所述第二电源模块601的输出电压或者为第四导通电压,以驱动所述第六MOS晶体管Q6的截止或导通,所述第四导通电压为所述第二电源模块601的输出电压与所述第六PWM信号的最大电压之间的差值;
所述第二MCU控制模块603的第三端p3输出的第七PWM信号用于调控所述第二驱动模块605的第二端x5的电压为所述第二电源模块601的输出电压或者为第五导通电压,以驱动所述第七MOS晶体管Q7的截止或导通,所述第五导通电压为所述第二电源模块601的输出电压与所述第七PWM信号的最大电压之间的差值;
所述第五PWM信号的电压、所述第六PWM信号的电压和所述第七PWM信号的电压均不大于所述第二电源模块601配置的可选输出电压中的最小电压。
结合第三方面,在一种可能的实现方式中,所述第一驱动模块604包括第三电容器C3、第三二极管D3和第三上拉电阻R5;
所述第一驱动模块604的第一端x1为所述第三电容器C3的一端,所述第三电容器C3的另一端连接所述第三二极管D3的阳极;
所述第一驱动模块604的第二端x2为所述第三上拉电阻R5的一端,所述第三上拉电阻R5的一端连接所述第三二极管D3的阳极;
所述第一驱动模块105的第三端x3为所述第三上拉电阻R5的另一端,所述第三上拉电阻R5的另一端连接所述第三二极管D3的阴极。
结合第三方面,或者第三方面的上述任一种可能的实现方式,在另一种可能的实现方式中,所述第二驱动模块605包括第四电容器C4、第四二极管D4和第四上拉电阻R6;
所述第二驱动模块605的第一端x4为所述第四电容器C4的一端,所述第四电容器C4的另一端连接所述第三二极管D3的阳极;
所述第二驱动模块605的第二端x5为所述第三上拉电阻R5的一端,所述第四上拉电阻R6的一端连接所述第四二极管D4的阳极;
所述第二驱动模块605的第三端x6为所述第三上拉电阻R5的另一端,所述第四上拉电阻R6的另一端连接所述第四二极管D4的阴极。
结合第三方面,或者第三方面的上述任一种可能的实现方式,在又一种可能的实现方式中,所述第二MCU控制模块603的第四端p4连接所述第八MOS晶体管Q8的栅极,所述第二MCU控制模块603的第五端p5连接所述第九MOS晶体管Q9的栅极;所述第二MCU控制模块603的第六端p6连接所述第十MOS晶体管Q10的栅极;
其中,所述第二MCU控制模块603的第四端p4输出的第八PWM信号用于调控所述第八MOS晶体管Q8的栅极电压为零或者为所述第八PWM信号的最大电压,以驱动所述第八MOS晶体管Q8的截止或导通;所述第二MCU控制模块603的第五端p5输出的第九PWM信号用于调控所述第九MOS晶体管Q9的栅极电压为零或者为所述第九PWM信号的最大电压,以驱动所述第九MOS晶体管Q9的截止或导通;所述第二MCU控制模块603的第六端p6输出的第十PWM信号用于调控所述第十MOS晶体管Q10的栅极电压为零或者为所述第十PWM信号的最大电压,以驱动所述第十MOS晶体管Q10的截止或导通;
所述第八PWM信号的电压、所述第九PWM信号的电压和所述第十PWM信号的电压均不大于所述第二电源模块601配置的可选输出电压中的最小电压。
结合第三方面,或者第三方面的上述任一种可能的实现方式,在又一种可能的实现方式中,所述第八MOS晶体管Q8的源极、所述第九MOS晶体管Q9的源极和所述第十MOS晶体管Q10的源极分别经所述第二下拉电阻R4接地;
所述第五MOS晶体管Q5的漏极分别连接所述第八MOS晶体管Q8的漏极和所述第一线圈M1的一端;所述第六MOS晶体管Q6的漏极分别连接所述第九MOS晶体管Q9的漏极和所述第二线圈M2的一端;所述第七MOS晶体管Q7的漏极分别连接所述第十MOS晶体管Q10的漏极和所述第三线圈M3的一端;所述第二线圈M2的另一端分别连接所述第一线圈M1的另一端和所述第三线圈M3的另一端。
结合第三方面,或者第三方面的上述任一种可能的实现方式,在又一种可能的实现方式中,所述第二H桥模块包括第四状态、第五状态、第六状态、第七状态、第八状态和第九状态,其中:
所述第四状态为:所述第五MOS晶体管Q5和所述第九MOS晶体管Q9都导通,所述第二H桥模块中的其他MOS晶体管都截止;
所述第五状态为:所述第五MOS晶体管Q5和所述第十MOS晶体管Q10都导通,所述第二H桥模块中的其他MOS晶体管都截止;
所述第六状态为:所述第六MOS晶体管Q6和所述第十MOS晶体管Q10都导通,所述第二H桥模块中的其他MOS晶体管都截止;
所述第七状态为:所述第六MOS晶体管Q6和所述第八MOS晶体管Q8都导通,所述第二H桥模块中的其他MOS晶体管都截止;
所述第八状态为:所述第七MOS晶体管Q7和所述第八MOS晶体管Q8都导通,所述第二H桥模块中的其他MOS晶体管都截止;
所述第九状态为:所述第七MOS晶体管Q7和所述第九MOS晶体管Q9都导通,所述第二H桥模块中的其他MOS晶体管都截止;
其中,当所述第四状态、所述第五状态、所述第六状态、所述第七状态、所述第八状态和所述第九状态依次进行时,所述电机控制电路为工作状态。
由于上述电路中的六个MOS晶体管能够分别被六个PWM信号分别驱动,因此上述电路可以应用于电机控制。当第四状态、第五状态、第六状态、第七状态、第八状态和第九状态依次进行时,电机三相绕组中驱动电流的流经路径也在随之变化,从而产生电机旋转所需的旋转磁场,实现电机的启动、调速或换向。
结合第三方面,或者第三方面的上述任一种可能的实现方式,在又一种可能的实现方式中,所述电路还包括第二MCU供电模块602,所述第二MCU供电模块602的一端连接所述第二MCU控制模块603的第七端p7,所述第二MCU供电模块602的另一端连接所述第二电源模块601的电压输出端e。
结合第三方面,或者第三方面的上述任一种可能的实现方式,在又一种可能的实现方式中,所述第五MOS晶体管Q5、所述第六MOS晶体管Q6和所述第七MOS晶体管Q7均为P型MOS管;所述第八MOS晶体管Q8、所述第九MOS晶体管Q9、所述第十MOS晶体管Q10、所述第十三MOS管Q13和所述第十四MOS晶体管Q14均为N型MOS管。
第四方面,本申请实施例提供了一种电子设备,该电子设备包括第一方面或第一方面任一种可能的实施方式所描述的驱动电路,或者包括第二方面或第二方面任一种可能的实施方式所描述的无线充电电路,或者包括第三方面或第三方面任一种可能的实施方式所描述的电机控制电路。
需要说明的是,该电子设备是能源供应设备,可选的,该电子设备可以是电源适配器、移动电源等独立设备,也可以是包含在独立设备中的部件(例如芯片或集成电路)。
本申请第三和第四方面所提供的相关电路或装置,其有益效果可以参考第一方面技术方案的有益效果,此处不再赘述。
附图说明
下面将对本申请实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。
图1是本申请实施例提供的一种驱动电路的结构示意图;
图2是本申请实施例提供的一种无线充电电路的结构示意图;
图3A是本申请实施例提供的一种电压波形图;
图3B是本申请实施例提供的又一种电压波形图;
图3C是本申请实施例提供的又一种电压波形图;
图4是本申请实施例提供的又一种无线充电电路的结构示意图;
图5是现有无线充电技术涉及的一种无线充电电路的结构示意图;
图6是本申请实施例提供的一种电机控制电路的结构示意图;
图7是本申请实施例提供的又一种电机控制电路的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行详细介绍。
便于理解,请参见图1,图1是本申请实施例提供的一种驱动电路的结构示意图。该驱动电路包括第一电容器C1、第一二极管D1、第一上拉电阻R1、第一电压输入端、第二电压输入端和电压输出端。
第一电容器C1的一端连接第一电压输入端,第一电容器C1的另一端连接第一二极管D1的阳极;第一上拉电阻R1的一端分别连接所述第一二极管D1的阳极和电压输出端,第一上拉电阻R1的另一端分别连接第一二极管D1的阴极和第二电压输入端。
具体的,第一电压输入端用于输入控制信号,控制信号用于调控第一电容器C1的一端的电压为第一电压(即高电平值)或者为零,以使电压输出端的电压为第二电压输入端的输入电压或者为第一差值,第一差值为第二电压输入端的输入电压与第一电压之间的差值。可选的,该控制信号可以是PWM信号,也可以是PSM信号或者PFM信号。
下文对图1所示电路的工作原理做进一步解释说明。
具体的,结合具体的电路结构,第一电容器C1的一端的电压取决于控制信号的电压,第二电压输入端可以视为经第一上拉电阻R1连接第一电容器C1的另一端。当第一电压输入端输入的控制信号的电压为第一电压(即高电平值)时,第一电容器C1的一端的电压为第一电压,此时,第一电容器C1的另一端的电压以及电压输出端的电压均等于第二电压输入端的输入电压。第一电容器C1的两端的初始电压差为第一差值。
当第一电压输入端输入的控制信号的电压由第一电压(即高电平值)变为零(即低电平值)时,第一电容器C1的一端的电压为零。由于第一电容器C1的电学特性且控制信号的电压变化速度通常较快,此时第一电容器C1两端的电压差可以等于初始压差(即两端电压差不会突变),第一电容器C1的另一端的电压以及电压输出端的电压均等于第一差值。
示例性的,当控制信号的电压为5V且第二电压输入端的输入电压为12V时,第一电容器C1的一端的电压为5V,第一电容器C1的另一端的电压以及电压输出端的电压均等于12V,第一差值为7V。当控制信号的电压从5V变为0V且第二电压输入端的输入电压为12V时,第一电容器C1的一端的电压为0V,第一电容器C1的另一端的电压以及电压输出端的电压均等于7V。
需要说明的是,第一电容器C1两端存在电压差,第二电压输入端可以视为经第一上拉电阻R1对第一电容器C1进行充电,由于该控制信号的多个电压变化周期(由高电平变为低电平为一个电压变化周期)的时间积累效应,第一电容器C1两端的电压差可能不能恒定为初始电压差,这使得第一电容器C1另一端的电压可能会大于第二输入电压端的输入电压。因此,上述电路中设置了第一二极管D1所在的电路,第一电容器C1另一端的电压一旦大于第二输入电压端的输入电压,第一二极管D1所在电路可以导通,多余的电压可以被该电路消耗(或者泄放)。
也即是说,第一二极管D1所在的电路可以减弱第二电压输入端对第一电容器C1两端电压差的影响,进而保证电压输出端的电压不大于第二电压输入端的输入电压。
示例性的,经历了多个电压变化周期后,当控制信号的电压为0V且第二电压输入端的输入电压为12V时,第一电容器C1的一端的电压为0V,由于第二电压输入端可以对第一电容器C1进行充电,第一电容器C1的另一端的电压可能不再是7V,而是上升到8V,此时第一电容器C1的两端电压差就变为8V。因此,当控制信号的电压从0V变为5V时,第一电容器C1的一端的电压为5V,若没有第一二极管D1所在的线路,此时第一电容器C1的两端电压差为8V,即第一电容器C1的另一端的电压以及电压输出端的电压均等于13V(大于第二电压输入端的输入电压)。由于设置了第一二极管D1所在的线路,该第一二极管D1所在的电路可以将多余的1V电压消耗(或者泄放),保证第一电容器C1的另一端的电压以及电压输出端的电压均等于12V。
可以看出,控制信号可以将电压输出端的输出电压调控为可变电压,且该电压输出端的输出电压的可变范围与第二电压输入端的输入电压相关。不难理解,当第二电压输入端的输入电压设定为多种可选电压值时,相比于该控制信号的电压,该电压输出端的输出电压具有多种可变范围。在实际应用中,该电压输出端可以连接有源器件,便于该控制信号驱动有源器件的导通和截止。
在一种可选的实施例中,该控制信号为低耐压控制器输出的控制信号,该电压输出端连接的有源器件所需的驱动电压较大,由于该控制信号的电压可变范围较小且高电平值较小,不能直接驱动该有源器件的导通或截止,那么当图1所示的电路中第二电压输入端的输入电压需设置为该有源器件所需的驱动电压时,该控制信号可以经图1所示的电路使电压输出端的输出电压满足驱动条件,从而驱动该有源器件的导通或截止。
因此,本申请实施例可以在不提高硬件成本的情况下提高低耐压控制器的控制信号的驱动能力,满足较大驱动电压需求。
在一种可选的实施例中,图1所示的电路结构可以用于无线充电场景。该控制信号可以是MCU控制模块输出的PWM信号,电压输出端可以连接MOS晶体管的栅极。便于理解,请参见图2,图2是本申请实施例提供的一种无线充电电路的结构示意图。图2所示的无线充电电路除了图1所示的驱动电路结构之外,还包括第一电源模块101、第一MCU供电模块102、第一MCU控制模块103、第一H桥模块104和驱动模块105。第一H桥模块104包括第一MOS晶体管Q1、第二MOS晶体管Q2、第三MOS晶体管Q3、第四MOS晶体管Q4、谐振线圈L、谐振电容C和第一下拉电阻R2组成的H桥型电路。
需要说明的是,该第一MCU控制模块103为低耐压控制模块,用于输出PWM信号。该第一MCU控制模块103输出的PWM信号输是一种由高电平和低电平交替构成的脉冲信号,PWM信号的电压均不大于第一电源模块101配置的可选输出电压中的最小电压。在实际应用中,该第一电源模块101配置了多种可选电压,可以输出多种电压,例如,该输出电压可以为5V,9V或者12V。该第一MCU控制模块103输出的PWM信号的最大电压(即高电平)较低,通常不大于5V。该第一MCU控制模块103输出的PWM信号的最小电压(即低电平)通常为零。
结合图1和图2可以看出,第一MCU控制模块103的第一端a1为图1中的第一电压输入端,第一电源模块101的电压输出端b为图1中的第二电压输入端,第一MOS晶体管Q1的栅极为图1中的电压输出端。
进一步的,第二MOS晶体管Q2的源级连接第一电源模块101的电压输出端b,第一MCU控制模块103的第二端a2连接驱动模块105的第一端c1,驱动模块105的第二端c2连接第二MOS晶体管Q2的栅极,驱动模块105的第三端c3连接所述第一电源模块101的电压输出端b。
第一MCU控制模块103的第三端a3连接第三MOS晶体管Q3的栅极,第一MCU控制模块103的第四端a4连接第四MOS晶体管Q4的栅极。
第一MCU供电模块102的一端连接第一MCU控制模块103的第五端a5,第一MCU供电模块102的另一端连接第一电源模块101的电压输出端b。
在第一H桥模块104中,第三MOS晶体管Q3的源极和第四MOS晶体管Q4的源极分别经所述第一下拉电阻R2接地;第一MOS晶体管Q1的漏极分别连接第三MOS晶体管Q3的漏极和谐振线圈L的一端,谐振线圈L的另一端连接谐振电容C的一端,谐振电容C的另一端分别连接第二MOS晶体管Q2的漏极和第四MOS晶体管Q4的漏级。
下文对图2所示电路的工作原理做进一步解释说明。
第一MCU控制模块103的第一端a1用于输出第一PWM信号,该第一PWM信号可以驱动第一MOS晶体管Q1的导通或截止。
具体的,结合具体的电路结构,由MOS晶体管的特性可知,第一MOS晶体管Q1可以是P型MOS晶体管,第一MOS晶体管Q1的导通条件是栅极电压小于源极电压,且栅极电压与源极电压的差值需要大于预设阈值,第一MOS晶体管Q1的截止条件是栅极电压等于源极电压。可选的,预设阈值可以是4.5V。
基于前文所述的图1所示电路的工作原理,当第一PWM信号的电压为最大电压(即高电平值)时,第一电容器C1的一端的电压为高电平值,此时,第一电容器C1的另一端的电压以及第一MOS晶体管Q1的栅极电压均等于第一电源模块101的输出电压。又因为由于第一MOS晶体管Q1的源极电压取决于第一电源模块101的输出电压,此时第一MOS晶体管Q1为截止状态。
当第一PWM信号的电压由最大电压(即高电平值)变为零(即低电压值)时,第一电容器C1的一端的电压为零,基于第一电容器C1的电学特性,第一电容器C1的两端电压差不会发生突变,此时第一电容器C1的另一端的电压以及第一MOS晶体管Q1的栅极电压均等于第一电源模块101的输出电压与第一PWM信号的最大电压之间的差值(即第一导通电压),第一MOS晶体管Q1为导通状态。
便于理解,下文进行举例说明,请参见图3A,图3A是本申请实施例提供的一种电压波形图。
图3A中的电压波形图301为第一电源模块101的输出电压波形图,电压波形图302为第一PWM信号的电压波形图,电压波形图303为第一MOS晶体管Q1的栅极电压波形图。
当第一电源模块101的输出电压为12V且第一PWM信号的电压为5V时,第一MOS晶体管Q1的栅极电压为12V,即第一MOS晶体管Q1处于截止状态;当第一电源模块101的输出电压为12V且第一PWM信号的电压为0V时,第一MOS晶体管Q1的栅极电压为7V,即第二MOS晶体管Q2处于导通状态。
将第一PWM信号由高电平变为低电平时第一MOS晶体管Q1的栅极电压由第一电源模块101的输入电压变为第一导通电压的时间(即第一MOS晶体管Q1的栅极电压下拉的时间)作为响应时间。
对比电压波形图301-电压波形图303可知,本申请实施例中第一MOS晶体管Q1的栅极电压的响应时间较短(即响应时间小于100ns),也即是说,第一PWM信号对第一MOS晶体管Q1的驱动速度较快。
进一步的,第一MCU控制模块103的第二端a2用于输出第二PWM信号,该第二PWM信号可以驱动第二MOS晶体管Q2的导通或截止。
结合具体的电路结构,由MOS晶体管的特性可知,第二MOS晶体管Q2可以是P型MOS晶体管。
第二PWM信号可以调控驱动模块105的第二端c2的电压为第一电源模块101的输出电压或者为第一电源模块(101)的输出电压与第二PWM信号的最大电压之间的差值(即第二导通电压)。又因为第二MOS晶体管Q2的栅极电压取决于驱动模块105的第二端c2的电压,第二MOS晶体管Q2的源极电压取决于第一电源模块101的输出电压,该第二PWM信号可以驱动第二MOS晶体管Q2的导通或截止。
因此,本申请实施例中的第一电源模块101可以输出其配置的可选电压中的任意一个电压,第一MCU控制模块103输出的第一PWM信号和第二PWM信号可以分别驱动第一MOS晶体管Q1和第二MOS晶体管Q2的导通和截止。
进一步的,第一MCU控制模块103的第三端a3用于输出第三PWM信号,该第三PWM信号可以驱动第三MOS晶体管Q3的导通或截止。第一MCU控制模块103的第四端a4用于输出第四PWM信号,该第四PWM信号可以驱动第四MOS晶体管Q4的导通或截止。
具体的,结合具体的电路结构,由MOS晶体管的特性可知,第三MOS晶体管Q3和第四MOS晶体管Q4可以是N型MOS晶体管,第三MOS晶体管Q3和第四MOS晶体管Q4的导通条件为栅极电压大于源极电压,且栅极电压与源极电压的差值需要大于预设阈值,截止条件为栅极电压等于源极电压。可选的,预设阈值可以是4.5V。
该第三PWM信号用于调控第三MOS晶体管Q3的栅极电压为零或者为第三PWM信号的最大电压。又因为第三MOS晶体管Q3的源极接地,第三MOS晶体管Q3的源极电压为零,因此,该第三PWM信号可以驱动第三MOS晶体管Q3的截止或导通。
示例性的,当第三PWM信号的电压为0V时,第三MOS晶体管Q3的栅极电压为0V,第三MOS晶体管Q3的源极电压为0V,第三MOS晶体管Q3为截止状态。当第三PWM信号的电压为5V时,第三MOS晶体管Q3的栅极电压为5V,第三MOS晶体管Q3的源极电压为0V,第三MOS晶体管Q3为导通状态。
同理,该第一MCU控制模块103的第四端a4输出的第四PWM信号可以调控第四MOS晶体管Q4的栅极电压为零或者为第四PWM信号的最大电压。又因为第四MOS晶体管Q4的源极接地,第四MOS晶体管Q4的源极电压为零。因此,该第四PWM信号可以驱动第三MOS晶体管Q3的截止或导通。
因此,本申请实施例中,第一MCU控制模块103输出的第三PWM信号和第四PWM信号可以分别驱动第三MOS晶体管Q3和第四MOS晶体管Q4的导通和截止。
由于本申请实施例所描述的无线充电电路中的四个MOS晶体管能够被四个PWM信号分别驱动,第一H桥模块104中的H桥电路能够以全桥模式运行,也能以半桥模式运行,进而可以满足无线充电时的多种场景。
具体的,第一H桥模块104包括第一状态、第二状态和第三状态。
第一状态为:第一MOS晶体管Q1和第四MOS晶体管Q4都导通,第二MOS晶体管Q2和第三MOS晶体管Q3都截止。在第一状态下,第一电源模块101、第一MOS晶体管Q1、谐振线圈L、谐振电容C、第四MOS晶体管Q4和第一下拉电阻R2所在的电路作为充电通路。
第二状态为:第二MOS晶体管Q2和第三MOS晶体管Q3都导通,第一MOS晶体管Q1和第四MOS晶体管Q4都截止。在第一状态下,第一电源模块101、第二MOS晶体管Q2、谐振线圈L、谐振电容C、第三MOS晶体管Q3和第一下拉电阻R2所在的电路作为充电通路。
第三状态为:第三MOS晶体管Q3与第四MOS晶体管Q4都导通状态时,第一MOS晶体管Q1与第二MOS晶体管Q2都截止。在第三状态下,谐振线圈L、谐振电容C、第三MOS晶体管Q3、第四MOS晶体管Q4所在的电路作为谐振电路。
在充电场景下(即存在充电设备接入),上述电路以全桥模式运行,在一个PWM周期内第一状态和第二状态交替进行。也即是说,两组MOS晶体管(第一MOS晶体管Q1和第四MOS晶体管Q4为一组,第二MOS晶体管Q2和第三MOS晶体管Q3为另一组)交替导通,振谐线圈L持续发射磁场,用于对充电设备进行充电。
便于理解,下文对全桥模式作进一步说明,请参见图3B,图3B是本申请实施例提供的又一种电压波形图。图3B中的电压波形图304为第一PWM信号的电压波形图,电压波形图305为第三PWM信号的电压波形图,电压波形图306为第二PWM信号的电压波形图,电压波形图307为第四PWM信号的电压波形图。
可以看到,第一PWM信号电压的变化趋势与第四PWM信号电压的变化趋势相反,例如,第一PWM信号电压为低电平时,第四PWM信号电压为高电平,保证第一MOS晶体管Q1导通时,第四MOS晶体管Q4也同步导通;第二PWM信号电压的变化趋势与第三PWM信号电压的变化趋势相反,例如,第二PWM信号电压为高电平时,第三PWM信号电压为低电平,保证第二MOS晶体管Q2截止时,第三MOS晶体管Q3也同步截止。
另外,在第一PWM信号电压为低电平(即0V)且第四PWM信号电压为高电平(即5V)之前,第三PWM信号电压会先变为低电平且第二PWM信号电压会先变为高电平(即存在死区时间),保证第三MOS晶体管Q3和第二MOS晶体管Q2都截止之后,第一MOS晶体管Q1和第四MOS晶体管Q4才导通。
同理,本申请实施例也能保证第一MOS晶体管Q1和第四MOS晶体管Q4都截止之后,第三MOS晶体管Q3和第二MOS晶体管Q2才导通,进一步避免第一H桥模块104由于同侧的MOS晶体管同时导通而被损坏。因此,本申请实施例可以实现全桥模式。
进一步的,在待机场景下(即第一电源模块101持续输出电压但不存在充电设备接入),图2所示电路以半桥模式运行,在一个PWM周期内第一状态和第三状态交替进行或者第二状态和第三状态交替进行。也即是说一组MOS晶体管导通后,该组中的上晶体管截止且另一组中的下晶体管导通,振谐线圈L攒集的能量可以通过其与振谐电容C之间的谐振效应消耗一部分,避免能量过高导致电路工作异常甚至损坏后续接入的充电设备。
便于理解,下文对半桥模式作进一步说明,请参见图3C,图3C是本申请实施例提供的又一种电压波形图。图3C中的电压波形图308为第一PWM信号的电压波形图,电压波形图309为第三PWM信号的电压波形图,电压波形图310为第二PWM信号的电压波形图,电压波形图311为第四PWM信号的电压波形图。
可以看到,第一PWM信号电压一直保持在高电平(即5V),保证第一MOS晶体管Q1一直截止,在第一PWM信号电压为高电平之后,第三PWM信号电压会一直保持在高电平,保证第一MOS晶体管Q1截止后,第三MOS晶体管Q3一直导通。接下来,在第二PWM信号电压为低电平(即0V)之前,第四PWM信号电压会先变为低电平(即存在死区时间),保证第四MOS晶体管Q4截止后,第二MOS晶体管才导通。
同理,在第四PWM信号电压为高电平(即5V)之前,第二PWM信号电压会先变为高电平,保证第二MOS晶体管Q2截止后,第四MOS晶体管Q4才导通,进一步避免第一H桥模块104由于同侧的MOS晶体管同时导通而被损坏。因此,本申请实施例可以实现半桥模式。
在一种可选的实施例中,图2所示电路中驱动模块105的电路结构可以采用图1所示的电路结构。便于理解,请参见图4,图4是本申请实施例提供的又一种无线充电电路的结构示意图。驱动模块105包括第二电容器C2、第二二极管D2、第二上拉电阻R3;
结合图2和图4,不难理解,驱动模块105的第一端c1为第二电容器C2的一端,第二电容器C2的另一端连接第二二极管D2的阳极;驱动模块105的第二端c2为第二上拉电阻R3的一端,第二上拉电阻R3的一端连接第二二极管D2的阳极;驱动模块105的第三端c3为第二上拉电阻R3的另一端,第二上拉电阻R3的另一端连接第二二极管D2的阴极。
基于前文所述的图1所示电路的工作原理,第二PWM信号可以驱动第二MOS晶体管Q2的导通或截止。
进一步的,在无线充电相关的现有技术中,常见的无线充电电路如图5所示,图5是现有无线充电技术涉及的一种无线充电电路的结构示意图。
该无线充电电路包括第一电源模块101、第一MCU供电模块102、第三MCU控制模块106、第三H桥模块107;该第三H桥模块107包括第一MOS晶体管Q1、第二MOS晶体管Q2、第三MOS晶体管Q3、第四MOS晶体管Q4、谐振线圈L、谐振电容C和第一下拉电阻R2组成的H桥型电路。
需要说明的是,该第三MCU控制模块106可以是本申请实施例中的第一MCU控制模块103,也可以是其他可输出PWM信号的MCU控制模块。
具体的,第三MCU控制模块106的第一端d1与第三MOS晶体管Q3的栅极相连,第三MOS晶体管Q3的源极经第一下拉电阻R2接地,第三MOS晶体管Q3的漏级分别连接谐振线圈L的一端、第一MOS晶体管Q1的漏级和第二MOS晶体管Q2的栅极;第三MCU控制模块106的第二端d2与第四MOS晶体管Q4的栅极相连,第四MOS晶体管Q4的源极经第一下拉电阻R2接地,第四MOS晶体管Q4的漏级分别连接谐振电容C的一端、第二MOS晶体管Q2的漏级和第一MOS晶体管Q1的栅极。谐振线圈L的另一端连接谐振电容C的另一端。第一电源模块101的电压输出端b分别连接第一MCU供电模块102、第一MOS晶体管Q1的源极和第二MOS晶体管Q2的源极。第三MCU控制模块106的第三端d3连接第一MCU供电模块102的一端,第一MCU供电模块102的另一端连接第一电源模块101的电压输出端b。
不难理解,第一MOS晶体管Q1的栅极电压取决于第四MOS晶体管Q4的漏极电压,第二MOS晶体管Q2的栅极电压取决于第三MOS晶体管Q3的漏极电压。
第三MCU控制模块106的第一端d1输出的PWM信号可以调控第三MOS晶体管Q3的栅极电压为零或者为该PWM信号的最大电压,以驱动第三MOS晶体管Q3的截止或导通。
当第三MOS晶体管Q3导通时,第二MOS晶体管Q2的栅极可以视为接地,栅极电压为零,由于第二MOS晶体管Q2的源极电压等于第一电源模块101的输出电压,第二MOS晶体管Q2导通。当第三MOS晶体管Q3截止时,第二MOS晶体管Q2的栅极电压为谐振电容C的一端的电压,可以为电源模块的输出电压,第一MOS晶体管Q1截止。因此,第二MOS晶体管Q2的导通或截止依赖于第三MOS晶体管Q3的导通或截止。同理,第一MOS晶体管Q1的导通或截止依赖于第四MOS晶体管Q4的导通或截止,此处不再赘述。
然而,图5所示的电路中的PWM信号是通过驱动H桥中的下晶体管间接驱动上晶体管,即上晶体管的导通或截止需要依赖于下晶体管的导通或截止,H桥模块只能以全桥模式运行,即在一个PWM周期内两组MOS晶体管(第一MOS晶体管Q1和第四MOS晶体管Q4为一组,第二MOS晶体管Q2和第三MOS晶体管Q3为另一组)交替导通,将直流电逆变转换为交流电并驱动振谐线圈L持续发射磁场。
在充电场景下(即第一电源模块101持续输出电压且存在充电设备接入),振谐线圈L发射的能量可以用于对充电设备充电。然而,在待机场景下(即第一电源模块101持续输出电压但不存在充电设备接入),图5所示的电路仍然以全桥模式运行,这会导致振谐线圈L积攒的能量过高,从而导致电路工作异常甚至损坏后续接入的终端设备。
综上所述,在无线充电应用场景中,本申请实施例所描述的无线充电电路中的四个PWM信号可以分别驱动四个MOS晶体管,且响应时间较短,驱动速度快。另外,本申请实施例所描述的无线充电电路解决了低耐压控制器的应用局限性,在不提高硬件成本的情况下提高低耐压控制器的控制信号的驱动能力,满足了较大驱动电压需求,使H桥电路既能以全桥模式运行,也能以半桥模式运行,从而满足无线充电的多种应用模式。
在一种可选的实施例中,图1所示的电路结构可以用于电机控制(即电机驱动)的应用场景。便于理解,请参见图6,图6是本申请实施例提供的一种电机控制电路的结构示意图。图6所示的无线充电电路除了图1所示的电路结构之外,还包括第二电源模块601、第二MCU供电模块602、第二MCU控制模块603、第二H桥模块、第一驱动模块604、第二驱动模块605,所述第二H桥模块包括第五MOS晶体管Q5、第六MOS晶体管Q6、第七MOS晶体管Q7、第八MOS晶体管Q8、第九MOS晶体管Q9、第十MOS晶体管Q10、电机三相绕组和第二下拉电阻R4组成的H桥型电路;该电机三相绕组包括第一线圈M1、第二线圈M2和第三线圈M3。
该第二MCU控制模块603为低耐压控制模块,用于输出PWM信号。PWM信号的电压均不大于第二电源模块601配置的可选输出电压中的最小电压。在实际应用中,该第一电源模块101配置了多种可选电压,可以输出多种电压,例如,该输出电压可以为5V,9V或者12V。该第二MCU控制模块603输出的PWM信号的最大电压(即高电平)较低,通常不大于5V。该第二MCU控制模块603输出的PWM信号的最小电压(即低电平)通常为零。
可选的,该第二电源模块601可以是图2所示电路中的第一电源模块101,该第二MCU供电模块602可以是图2所示电路中的第一MCU供电模块102,该第二MCU控制模块603可以是图2所示电路中的第一MCU控制模块103。
结合图1和图2可以看出,第二MCU控制模块603的第一端p1为图1中的第一电压输入端,(即连接第一电容器C1的一端f1),第二电源模块601的电压输出端e为图1中的第二电压输入端,第五MOS晶体管Q5的栅极为图1中的电压输出端。
进一步的,第五MOS晶体管Q5的源级连接第二电源模块601的电压输出端e;第二MCU控制模块603的第二端p2连接第一驱动模块604的第一端x1,第一驱动模块604的第二端x2连接第六MOS晶体管Q6的栅极,第一驱动模块604的第三端x3连接第二电源模块601的电压输出端e。第二MCU控制模块603的第三端p3连接第二驱动模块605的第一端x4,第二驱动模块605的第二端x5连接第七MOS晶体管Q7的栅极,第二驱动模块605的第三端x6连接第二电源模块601的电压输出端e。第二MCU供电模块602的一端连接第二MCU控制模块603的第七端p7,第二MCU供电模块602的另一端连接第二电源模块601的电压输出端e。
在第二H桥模块中,第八MOS晶体管Q8的源极、第九MOS晶体管Q9的源极和第十MOS晶体管Q10的源极分别经第二下拉电阻R4接地;
第五MOS晶体管Q5的漏极分别连接第八MOS晶体管Q8的漏极和第一线圈M1的一端;第六MOS晶体管Q6的漏极分别连接第九MOS晶体管Q9的漏极和第二线圈M2的一端;第七MOS晶体管Q7的漏极分别连接第十MOS晶体管Q10的漏极和第三线圈M3的一端;第二线圈M2的另一端分别连接第一线圈M1的另一端和所述第三线圈M3的另一端。
具体的,第二MCU控制模块603的第一端p1输出的第五PWM信号用于调控第一下拉电阻R2的一端的电压为第二电源模块601的输出电压或者为第三导通电压,以驱动所述第五MOS晶体管Q5的截止或导通,第三导通电压为第二电源模块601的输出电压与第五PWM信号的最大电压之间的差值;第二MCU控制模块603的第二端p2输出的第六PWM信号用于调控所述第一驱动模块604的第二端x2的电压为第二电源模块601的输出电压或者为第四导通电压,以驱动第六MOS晶体管Q6的截止或导通,第四导通电压为第二电源模块601的输出电压与第六PWM信号的最大电压之间的差值;第二MCU控制模块603的第三端p3输出的第七PWM信号用于调控第二驱动模块605的第二端x5的电压为第二电源模块601的输出电压或者为第五导通电压,以驱动所述第七MOS晶体管Q7的截止或导通,第五导通电压为第二电源模块601的输出电压与第七PWM信号的最大电压之间的差值。
第二MCU控制模块603的第四端p4输出的第八PWM信号用于调控第八MOS晶体管Q8的栅极电压为零或者为第八PWM信号的最大电压,以驱动第八MOS晶体管Q8的截止或导通;第二MCU控制模块603的第五端p5输出的第九PWM信号用于调控第九MOS晶体管Q9的栅极电压为零或者为第九PWM信号的最大电压,以驱动第九MOS晶体管Q9的截止或导通;第二MCU控制模块603的第六端p6输出的第十PWM信号用于调控第十MOS晶体管Q10的栅极电压为零或者为第十PWM信号的最大电压,以驱动第十MOS晶体管Q10的截止或导通。
也即是说,图6所示电路中的六个MOS晶体管能够分别被六个PWM信号分别驱动,其驱动原理可以参见图1和图2所示电路的工作原理,此处不再赘述。
进一步的,第二H桥模块包括第四状态、第五状态、第六状态、第七状态、第八状态和第九状态。
第四状态为:第五MOS晶体管Q5和第九MOS晶体管Q9都导通,第二H桥模块中的其他MOS晶体管都截止。第四状态中,驱动电流的流经电路为第二电源模块601、第七MOS管Q7、第一线圈M1、第二线圈M2、第九MOS晶体管Q9、第二下拉电阻R4组成的电路。
第五状态为:第五MOS晶体管Q5和所述第十MOS晶体管Q10都导通,第二H桥模块中的其他MOS晶体管都截止。第五状态中,驱动电流的流经电路为第二电源模块601、第七MOS管Q7、第一线圈M1、第三线圈M3、第十MOS晶体管Q10、第二下拉电阻R4组成的电路。
第六状态为:第六MOS晶体管Q6和第十MOS晶体管Q10都导通,第二H桥模块中的其他MOS晶体管都截止。第六状态中,驱动电流的流经电路为第二电源模块601、第八MOS管Q8、第二线圈M2、第三线圈M3、第十MOS晶体管Q10、第二下拉电阻R4组成的电路。
第七状态为:第六MOS晶体管Q6和第八MOS晶体管Q8都导通,第二H桥模块中的其他MOS晶体管都截止。第七状态中,驱动电流的流经电路为第二电源模块601、第八MOS管Q8、第二线圈M2、第一线圈M1、第八MOS晶体管Q8、第二下拉电阻R4组成的电路。
第八状态为:第七MOS晶体管Q7和第八MOS晶体管Q8都导通,第二H桥模块中的其他MOS晶体管都截止。第八状态中,驱动电流的流经电路为第二电源模块601、第九MOS管Q9、第三线圈M3、第一线圈M1、第八MOS晶体管Q8、第二下拉电阻R4组成的电路。
第九状态为:第七MOS晶体管Q7和第九MOS晶体管Q9都导通,第二H桥模块中的其他MOS晶体管都截止。第九状态中,驱动电流的流经电路为第二电源模块601、第九MOS管Q9、第三线圈M3、第二线圈M2、第九MOS晶体管Q9、第二下拉电阻R4组成的电路。
当第四状态、第五状态、第六状态、第七状态、第八状态和第九状态依次进行时,电机三相绕组中驱动电流的流经路径也在随之变化,从而产生电机旋转所需的旋转磁场,实现电机的启动、调速或换向。
在一种可选实施例中,图6所示电路中第一驱动模块604和第二驱动模块605的电路结构均可以采用图1所示的电路结构。第一驱动模块604包括第三电容器C3、第三二极管D3和第三上拉电阻R5;第二驱动模块605包括第四电容器C4、第四二极管D4和第四上拉电阻R6。便于理解,请参见图7,图7是本申请实施例提供的又一种电机控制电路的结构示意图。
结合图6和图7,不难理解,第一驱动模块604的第一端x1为第三电容器C3的一端f2,第三电容器C3的另一端连接第三二极管D3的阳极;第一驱动模块604的第二端x2为第三上拉电阻R5的一端,第三上拉电阻R5的一端连接第三二极管D3的阳极;第一驱动模块105的第三端x3为第三上拉电阻R5的另一端,第三上拉电阻R5的另一端连接第三二极管D3的阴极。
第二驱动模块605的第一端x4为第四电容器C4的一端f3,第四电容器C4的另一端连接第三二极管D3的阳极;第二驱动模块605的第二端x5为第三上拉电阻R5的一端,第四上拉电阻R6的一端连接第四二极管D4的阳极;第二驱动模块605的第三端x6为第三上拉电阻R5的另一端,第四上拉电阻R6的另一端连接第四二极管D4的阴极。
基于电路的具体结构,第五MOS晶体管Q5、第六MOS晶体管Q6和第七MOS晶体管Q7可以均为P型MOS管;第八MOS晶体管Q8、第九MOS晶体管Q9、第十MOS晶体管Q10可以均为N型MOS管。
另外,参见图3A所描述实施例中“响应时间”的相关描述,不难理解,图6所示电路中第五MOS晶体管Q5的栅极电压、第六MOS晶体管Q6的栅极电压和第七MOS晶体管Q7的栅极电压的响应时间都可以较短。
综上所述,在电机控制(即电机驱动)的应用场景中,本申请实施例所描述的电机控制电路中的六个PWM信号可以分别驱动六个MOS晶体管,且响应时间较短,驱动速度快,实现电机的启动、调速或换向。另外,本申请实施例所描述的电机控制电路解决了低耐压控制器的应用局限性,在不提高硬件成本的情况下提高低耐压控制器的控制信号的驱动能力,满足了较大驱动电压需求。本申请中实施例提到的“多个”是指两个或两个以上。以及,除非有相反的说明,本申请实施例中提到的“第一”只是用来做名字标识,不用于限定多个对象的顺序、时序、优先级或者重要程度,例如第一MOS晶体管、第一PWM信号等。该规则同样适用于“第二”、“第三”和“第四”等。
以上所述,仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到各种等效的修改或替换,这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种驱动电路,其特征在于,所述驱动电路包括第一电容器(C1)、第一二极管(D1)、第一上拉电阻(R1)、用于输入控制信号的第一电压输入端、第二电压输入端和电压输出端;
所述第一电容器(C1)的一端连接所述第一电压输入端,所述第一电容器(C1)的另一端连接所述第一二极管(D1)的阳极;
所述第一上拉电阻(R1)的一端分别连接所述第一二极管(D1)的阳极和所述电压输出端,所述第一上拉电阻(R1)的另一端分别连接所述第一二极管(D1)的阴极和所述第二电压输入端。
2.根据权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,所述控制信号包括脉冲宽度调制PWM信号、脉冲跨周期调制PSM信号或脉冲频率调制PFM信号。
3.一种无线充电电路,其特征在于,所述无线充电电路包括如权利要求1所述的驱动电路,所述无线充电电路还包括第一电源模块(101)、第一MCU控制模块(103)、第一H桥模块(104)和驱动模块(105),所述第一H桥模块(104)包括第一MOS晶体管(Q1)、第二MOS晶体管(Q2)、第三MOS晶体管(Q3)、第四MOS晶体管(Q4)、谐振线圈L、谐振电容C和第一下拉电阻(R2)组成的H桥型电路;
所述第一电压输入端为所述第一MCU控制模块(103)的第一端(a1),所述第二电压输入端为所述第一电源模块(101)的电压输出端(b),所述第一MOS晶体管(Q1)的栅极连接所述电压输出端,所述第一MOS晶体管(Q1)的源级连接所述第一电源模块(101)的电压输出端(b);
所述第一MCU控制模块(103)的第二端(a2)连接所述驱动模块(105)的第一端(c1),所述驱动模块(105)的第二端(c2)连接所述第二MOS晶体管(Q2)的栅极,所述驱动模块(105)的第三端(c3)连接所述第一电源模块(101)的电压输出端(b);
其中,所述第一MCU控制模块(103)的第一端(a1)输出的第一PWM信号用于调控第一下拉电阻(R2)的一端的电压为所述第一电源模块(101)的输出电压或者为第一导通电压,以驱动所述第一MOS晶体管(Q1)的截止或导通,所述第一导通电压为所述第一电源模块(101)的输出电压与所述第一PWM信号的最大电压之间的差值;所述第一MCU控制模块(103)的第二端(a2)输出的第二PWM信号用于调控所述驱动模块(105)的第二端(c2)的电压为所述第一电源模块(101)的输出电压或者为第二导通电压,以驱动所述第二MOS晶体管(Q2)的截止或导通,所述第二导通电压为所述第一电源模块(101)的输出电压与所述第二PWM信号的最大电压之间的差值;
所述第一PWM信号的电压和所述第二PWM信号的电压均不大于所述第一电源模块(101)的配置的可选输出电压中的最小电压。
4.根据权利要求3所述的无线充电电路,其特征在于,所述驱动模块(105)包括第二电容器(C2)、第二二极管(D2)、第二上拉电阻(R3);
所述驱动模块(105)的第一端(c1)为所述第二电容器(C2)的一端,所述第二电容器(C2)的另一端连接所述第二二极管(D2)的阳极;
所述驱动模块(105)的第二端(c2)为所述第二上拉电阻(R3)的一端,所述第二上拉电阻(R3)的一端连接所述第二二极管(D2)的阳极;
所述驱动模块(105)的第三端(c3)为所述第二上拉电阻(R3)的另一端,所述第二上拉电阻(R3)的另一端连接所述第二二极管(D2)的阴极。
5.根据权利要求3或4所述的无线充电电路,其特征在于:
所述第一MCU控制模块(103)的第三端(a3)连接所述第三MOS晶体管(Q3)的栅极,所述第一MCU控制模块(103)的第四端(a4)连接所述第四MOS晶体管(Q4)的栅极;
其中,所述第一MCU控制模块(103)的第三端(a3)输出的第三PWM信号用于调控所述第三MOS晶体管(Q3)的栅极电压为零或者为所述第三PWM信号的最大电压,以驱动所述第三MOS晶体管(Q3)的截止或导通,所述第一MCU控制模块(103)的第四端(a4)输出的第四PWM信号用于调控所述第四MOS晶体管(Q4)的栅极电压为零或者为所述第四PWM信号的最大电压,以驱动所述第四MOS晶体管(Q4)的截止或导通;
所述第三PWM信号的电压和所述第四PWM信号的电压均不大于所述第一电源模块(101)配置的可选输出电压中的最小电压。
6.根据权利要求3或4所述的无线充电电路,其特征在于:
所述第一H桥模块(104)包括第一状态,第二状态和第三状态,其中:
所述第一状态为:所述第一MOS晶体管(Q1)和所述第四MOS晶体管(Q4)都导通,所述第二MOS晶体管(Q2)和所述第三MOS晶体管(Q3)都截止;
所述第二状态为:所述第二MOS晶体管(Q2)和所述第三MOS晶体管(Q3)都导通,所述第一MOS晶体管(Q1)和所述第四MOS晶体管(Q4)都截止;
所述第三状态为:所述第三MOS晶体管(Q3)与所述第四MOS晶体管(Q4)都导通状态时,所述第一MOS晶体管(Q1)与所述第二MOS晶体管(Q2)都截止;
其中,当所述第一状态和所述第二状态交替进行时,所述驱动电路为充电状态;当所述第一状态和所述第三状态交替进行或者所述第二状态和所述第三状态交替进行时,所述无线充电电路为待机状态。
7.根据权利要求3或4所述的无线充电电路,其特征在于:所述无线充电电路还包括第一MCU供电模块(102),所述第一MCU供电模块(102)的一端连接所述第一MCU控制模块(103)的第五端(a5),所述第一MCU供电模块(102)的另一端连接所述第一电源模块(101)的电压输出端(b)。
8.一种电机控制电路,其特征在于,所述电机控制电路包括如权利要求1所述的驱动电路,所述电机控制电路还包括第二电源模块(601)、第二MCU控制模块(603)、第二H桥模块、第一驱动模块(604)、第二驱动模块(605),所述第二H桥模块包括第五MOS晶体管(Q5)、第六MOS晶体管(Q6)、第七MOS晶体管(Q7)、第八MOS晶体管(Q8)、第九MOS晶体管(Q9)、第十MOS晶体管(Q10)、电机三相绕组和第二下拉电阻(R4)组成的H桥型电路;所述电机三相绕组包括第一线圈(M1)、第二线圈(M2)和第三线圈(M3);
所述第一电压输入端为所述第二MCU控制模块(603)的第一端(p1),所述第二电压输入端为所述第二电源模块(601)的电压输出端(e),所述第五MOS晶体管(Q5)的栅极连接所述电压输出端,所述第五MOS晶体管(Q5)的源级连接所述第二电源模块(601)的电压输出端(e);
所述第二MCU控制模块(603)的第二端(p2)连接所述第一驱动模块(604)的第一端(x1),所述第一驱动模块(604)的第二端(x2)连接所述第六MOS晶体管(Q6)的栅极,所述第一驱动模块(604)的第三端(x3)连接所述第二电源模块(601)的电压输出端(e);
所述第二MCU控制模块(603)的第三端(p3)连接所述第二驱动模块(605)的第一端(x4),所述第二驱动模块(605)的第二端(x5)连接所述第七MOS晶体管(Q7)的栅极,所述第二驱动模块(605)的第三端(x6)连接所述第二电源模块(601)的电压输出端(e);
其中,所述第二MCU控制模块(603)的第一端(p1)输出的第五PWM信号用于调控第一下拉电阻(R2)的一端的电压为所述第二电源模块(601)的输出电压或者为第三导通电压,以驱动所述第五MOS晶体管(Q5)的截止或导通,所述第三导通电压为所述第二电源模块(601)的输出电压与所述第五PWM信号的最大电压之间的差值;所述第二MCU控制模块(603)的第二端(p2)输出的第六PWM信号用于调控所述第一驱动模块(604)的第二端(x2)的电压为所述第二电源模块(601)的输出电压或者为第四导通电压,以驱动所述第六MOS晶体管(Q6)的截止或导通,所述第四导通电压为所述第二电源模块(601)的输出电压与所述第六PWM信号的最大电压之间的差值;所述第二MCU控制模块(603)的第三端(p3)输出的第七PWM信号用于调控所述第二驱动模块(605)的第二端(x5)的电压为所述第二电源模块(601)的输出电压或者为第五导通电压,以驱动所述第七MOS晶体管(Q7)的截止或导通,所述第五导通电压为所述第二电源模块(601)的输出电压与所述第七PWM信号的最大电压之间的差值;
所述第五PWM信号的电压、所述第六PWM信号的电压和所述第七PWM信号的电压均不大于所述第二电源模块(601)配置的可选输出电压中的最小电压。
9.根据权利要求8所述的电机控制电路,其特征在于:
所述第八MOS晶体管(Q8)的源极、所述第九MOS晶体管(Q9)的源极和所述第十MOS晶体管(Q10)的源极分别经所述第二下拉电阻(R4)接地;
所述第五MOS晶体管(Q5)的漏极分别连接所述第八MOS晶体管(Q8)的漏极和所述第一线圈(M1)的一端;所述第六MOS晶体管(Q6)的漏极分别连接所述第九MOS晶体管(Q9)的漏极和所述第二线圈(M2)的一端;所述第七MOS晶体管(Q7)的漏极分别连接所述第十MOS晶体管(Q10)的漏极和所述第三线圈(M3)的一端;所述第二线圈(M2)的另一端分别连接所述第一线圈(M1)的另一端和所述第三线圈(M3)的另一端。
10.一种电子设备,其特征在于,所述电子设备包括如权利要求1或2所述的驱动电路,或者包括如权利要求3-7任一项所述的无线充电电路,或者包括如权利要求8或9所述的电机控制电路。
Priority Applications (1)
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CN202321348117.XU CN219760853U (zh) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | 一种驱动电路、无线充电电路、电机控制电路及电子设备 |
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CN202321348117.XU CN219760853U (zh) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | 一种驱动电路、无线充电电路、电机控制电路及电子设备 |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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CN202321348117.XU Active CN219760853U (zh) | 2023-05-30 | 2023-05-30 | 一种驱动电路、无线充电电路、电机控制电路及电子设备 |
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