CN220754644U - 基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路、驱动芯片及电子设备 - Google Patents

基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路、驱动芯片及电子设备 Download PDF

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CN220754644U CN202320920847.6U CN202320920847U CN220754644U CN 220754644 U CN220754644 U CN 220754644U CN 202320920847 U CN202320920847 U CN 202320920847U CN 220754644 U CN220754644 U CN 220754644U
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张顺琳
池继富
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Abstract

本实用新型提供了一种基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路、驱动芯片及电子设备，包括：第一逆变模块、第二逆变模块、第一缓冲模块以及第一电阻；第一逆变模块的第一端用于输入第一输入信号；第一逆变模块的第二端连接第二逆变信号的输入端；第一逆变模块用于根据接收到的第一输入信号产生第一电压信号，并将第一电压信号发送给第二逆变模块；第二逆变模块的第二端连接第一缓冲模块的第一端；第二逆变模块用于根据接收到的第一电压信号产生第二电压信号，并将第二电压信号发送给第一缓冲模块；第一电阻的第二端连接第一逆变模块的输入端。该技术方案解决了现有技术中存在的驱动信号的电压与电流大小与后续电路不适配的问题。

Description

基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路、驱动芯片及电子设备
技术领域
本实用新型属于集成电路技术领域，尤其涉及一种基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路、驱动芯片及电子设备。
背景技术
传统的多采用(功率MOSFET)驱动器电路，其被用来驱动电源系统的功率MOSFET。通常，一个功率MOSFET被连接用来给电感供应充电电压，而第二功率MOSFET被连接用来使电感放电。第二功率MOSFET经常被称作同步整流器，功率MOSFET通常具有很大的栅极电容，其中为了启动和截止晶体管，栅极电容必须被驱动。为了供应足够的驱动电流对功率MOSFET的电容进行充放电，驱动器电路具有很大的输出晶体管。驱动器电路通常从脉宽调制(PWM)控制器中接收脉宽调制(PWM)控制信号，并驱动适当的晶体管。这样的功率MOSFET驱动器电路的例子是由ON Semiconductor of Phoenix Arizona公司生产的NC5355。在某些情况下，被驱动器电路中的单个驱动器使用的电源电压不会产生最有效的运行。
因此，希望有一种功率MOSFET驱动器，其使用电源电压，该电源电压使得电源系统有效的运行。
实用新型内容
本实用新型提供了一种基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路、驱动芯片及电子设备，以解决现有的基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路中存在的驱动信号适用范围窄以及电压与电流大小与后续电路不适配的问题。
根据本实用新型的第一方面，提供了一种基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路，包括：
第一逆变模块、第二逆变模块、第一缓冲模块以及第一电阻；
所述第一逆变模块的第一端用于输入第一输入信号；所述第一逆变模块的第二端连接所述第二逆变信号的输入端；所述第一逆变模块用于根据接收到的第一输入信号产生第一电压信号，并将所述第一电压信号发送给所述第二逆变模块；
所述第二逆变模块的第二端连接所述第一缓冲模块的第一端；所述第二逆变模块用于根据接收到的所述第一电压信号产生第二电压信号，并将所述第二电压信号发送给所述第一缓冲模块；
所述第一逆变模块的第三端、所述第二逆变模块的第三端以及所述第一缓冲模块的第三端连接工作电压的正输出端；
所述第一逆变模块的第四端、所述第二逆变模块的第四端以及所述第三逆变模块的第四端连接所述第一电阻的第一端；所述第一电阻的第一端连接工作电压的负输出端；所述第一电阻的第二端连接所述第一逆变模块的输入端；
所述第一缓冲模块的输出端用于输出第一驱动信号。
可选的，第一逆变模块包括：
第一NPN三极管、第二NPN三极管、第三NPN三极管、第四NPN三极管、第二电阻、第三电阻第四电阻；
所述第二电阻的第一端连接所述第一电阻的第二端，且用于输入所述第一输入信号，所述第二电阻的第二端连接所述第一NPN三极管的基极；
所述第一NPN三极管的集电极连接所述第二NPN三极管的基极与所述第三电阻的第一端；
所述第三电阻的第二端连接所述第二NPN三极管的集电极；所述第二NPN三极管的发射极连接所述第三NPN三极管的发射极；所述第三NPN三极管的基极极连接所述第三NPN三极管的发射极；
所述第三NPN三极管的集电极连接所述第四NPN三极管的集电极；
所述第一NPN三级管的发射极连接所述第四NPN三极管的基极与所述第四电阻的第一端；所述第四电阻的第二端连接所述第四NPN三极管的发射极；
所述第四电阻的第二端连接所述工作电压的负输出端；所述第三电阻的第二端连接所述工作电压的正输出端；
所述第三NPN三极管的集电极与所述第四NPN三级管的集电极之间的结点连接所述第二逆变模块的第一端。
可选的，第二逆变模块包括：
第五NPN三极管、第六NPN三极管、第七NPN三极管、第八NPN三极管、第五电阻、第六电阻第七电阻；
所述第五电阻的第一端连接所述第三NPN三极管的集电极与所述第四NPN
三级管的集电极之间的结点；所述第五电阻的第二端连接所述第五NPN三极管的基极；
所述第五NPN三极管的集电极连接所述第六NPN三极管的基极与所述第六电阻的第一端；
所述第六电阻的第二端连接所述第六NPN三极管的集电极；所述第六NPN三极管的发射极连接所述第七NPN三极管的发射极；所述第七NPN三极管的基极连接所述第七NPN三极管的发射极；
所述第七NPN三极管的集电极连接所述第八NPN三极管的集电极；
所述第五NPN三级管的发射极连接所述第八NPN三极管的基极与所述第七电阻的第一端；所述第七电阻的第二端连接所述第八NPN三极管的发射极；
所述第七电阻的第二端连接所述工作电压的负输出端；所述第六电阻的第二端连接所述工作电压的正输出端；
所述七NPN三极管与所述第八NPN三极管之间的结点连接所述第一缓冲模块的第一端。
可选的，所述第一缓冲模块
包括：第九NPN三极管、第十NPN三极管、第一PNP三极管、第二PNP三极管以及第八电阻；
所述第八电阻的第一端连接所述第七NPN三极管与所述第八NPN三极管之间的结点；所述第八电阻的第二端连接所述九NPN三极管的基极与所述第一PNP三极管的基极；所述第九NPN三极管的发射极连接所述第一PNP三极管的发射极；所述第九NPN三极管的发射极与所述第一PNP三极管的发射极之间的结点连接所述第十NPN三极管的基极与所述第二PNP三极管的基极；其中，所述第十PNP三极管的发射极连接所述第十NPN三极管的基极；所述第十NPN三极管的集电极连接所述第二PNP三极管的发射极；所述第二PNP三极管的集电极连接所述第一PNP三极管的集电极；所述第十NPN三极管的集电极与所述第二PNP三极管的发射极之间的结点用于输出所述第一驱动信号；
所述第九NPN三极管的集电极连接所述第一工作电压的正输出端；所述第一PNP三极管的集电极连接所述第一工作电压的负输出端。
根据本实用新型的第二方面，提供了一种驱动芯片，包括本实用新型第一方面任一项所述的基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路。
根据本实用新型的第三方面，提供了一种电子设备，包括本实用新型第二方面所述的驱动芯片。
本实用新型提供的技术方案，通过设计电路为：第一逆变模块的第二端连接第二逆变信号的输入端；第一逆变模块用于根据接收到的第一输入信号产生第一电压信号，并将第一电压信号发送给第二逆变模块；第二逆变模块的第二端连接第一缓冲模块的第一端；第二逆变模块用于根据接收到的第一电压信号产生第二电压信号，并将第二电压信号发送给第一缓冲模块；第一逆变模块的第三端、第二逆变模块的第三端以及第一缓冲模块的第三端连接工作电压的正输出端；第一逆变模块的第四端、第二逆变模块的第四端以及第三逆变模块的第四端连接第一电阻的第一端；第一电阻的第一端连接工作电压的负输出端；第一电阻的第二端连接第一逆变模块的输入端；第一缓冲模块的输出端用于输出第一驱动信号。本实用新型提供的技术方案可以实现输入第一输入信号的方波电压为：0-3.3V，输出的第一驱动信号的方波电压为：0-VDD，其中，VDD为8-36V，同时输出电流可达1.5A，可以产生应用更广泛的第一驱动信号。
附图说明
图1为本实用新型一实施例提供的基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路的模块示意图；
图2为本实用新型一具体实施例提供的基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路的具体结构示意图；
图3为本实用新型一具体实施例提供的第一逆变模块的具体结构示意图；
图4为本实用新型一具体实施例提供的第二逆变模块的具体结构示意图；
图5为本实用新型一具体实施例提供的第一缓冲模块的具体结构示意图；
图6为本实用新型一具体实施例提供的基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路的脉冲信号波形仿真图；
附图标记说明：
Q1-Q10-第一NPN三极管-第十NPN三极管；
Q11-第一PNP三极管；
Q12-第二PNP三极管；
R1-R8-第一电阻-第八电阻；
101-第一逆变模块；
102-第二逆变模块；
103-第一缓冲模块。
具体实施方式
下面将结合示意图对本实用新型的基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路、驱动芯片及电子设备进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
请参考图1-图6，其中，图中Q1-Q10分别代表：第一NPN三极管-第十NPN三极管；Q11代表第一PNP三极管；Q12代表第二PNP三极管；R1-R8代表第一电阻-第八电阻；
根据本实用新型的一实施例，提供了一种基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路，包括：
第一逆变模块101、第二逆变模块102、第一缓冲模块103以及第一电阻；
所述第一逆变模块101的第一端用于输入第一输入信号；所述第一逆变模块101的第二端连接所述第二逆变信号的输入端；所述第一逆变模块101用于根据接收到的第一输入信号产生第一电压信号，并将所述第一电压信号发送给所述第二逆变模块102；
所述第二逆变模块102的第二端连接所述第一缓冲模块103的第一端；所述第二逆变模块102用于根据接收到的所述第一电压信号产生第二电压信号，并将所述第二电压信号发送给所述第一缓冲模块103；
所述第一逆变模块101的第三端、所述第二逆变模块102的第三端以及所述第一缓冲模块103的第三端连接工作电压的正输出端；
所述第一逆变模块101的第四端、所述第二逆变模块102的第四端以及所述第三逆变模块的第四端连接所述第一电阻的第一端；所述第一电阻的第一端连接工作电压的负输出端；所述第一电阻的第二端连接所述第一逆变模块101的输入端；
所述第一缓冲模块103的输出端用于输出第一驱动信号，如图1所示，其中，VDD为所述工作电压正输出端；GND为工作电压的负输出端。
本实用新型提供的技术方案，通过设计电路为：第一逆变模块101的第二端连接第二逆变信号的输入端；第一逆变模块101用于根据接收到的第一输入信号产生第一电压信号，并将第一电压信号发送给第二逆变模块102；第二逆变模块102的第二端连接第一缓冲模块103的第一端；第二逆变模块102用于根据接收到的第一电压信号产生第二电压信号，并将第二电压信号发送给第一缓冲模块103；第一逆变模块101的第三端、第二逆变模块102的第三端以及第一缓冲模块103的第三端连接工作电压的正输出端；第一逆变模块101的第四端、第二逆变模块102的第四端以及第三逆变模块的第四端连接第一电阻的第一端；第一电阻的第一端连接工作电压的负输出端；第一电阻的第二端连接第一逆变模块101的输入端；第一缓冲模块103的输出端用于输出第一驱动信号。本实用新型提供的技术方案可以实现输入第一输入信号的方波电压为：0-3.3V，输出的第一驱动信号的方波电压为：0-VDD，其中，VDD为8-36V，同时输出电流可达1.5A，可以产生应用更广泛的第一驱动信号。
一种具体实施例中，所述第一逆变模块101为逆变器：inverter-a；所述第二逆变模块102为逆变器：inverter-a；所述第一缓冲模块103为缓冲器：npn-pnp-buffer；所述第一逆变模块101为逆变器：inverter-a，所述第二逆变模块102为逆变器：inverter-a，以及所述第一缓冲模块103为缓冲器：npn-pnp-buffer的输入端与输出端依次连接；第一引脚均连接工作电压的正输出端，第二引脚均连接工作电压的负输出端；所述第一逆变模块101为逆变器：inverter-a用于接收第一输入信号，所述npn-pnp-buffer的输出端用于输出第一驱动信号。其中，所述逆变器：inverter-a接收VIN信号，并根据所述VIN信号产V11信号，并发送所述V11信号给所述第二逆变模块102为逆变器：inverter-a；所述第二逆变模块102为逆变器：inverter-a用于根据所述V11信号产生VOUT信号，并发送VOUT信号给所述第一缓冲模块103为缓冲器：npn-pnp-buffer；所述第一缓冲模块103为缓冲器：npn-pnp-buffer用于根据VOUT信号产生VL信号，并输出所述VL信号。其中，VIN信号：第一输入信号；V11：第一电压信号；VOUT：第二电压信号；VL：第一驱动信号，如图2所示。
一种实施例中，第一逆变模块101包括：
第一NPN三极管、第二NPN三极管、第三NPN三极管、第四NPN三极管、第二电阻、第三电阻第四电阻；
所述第二电阻的第一端连接所述第一电阻的第二端，且用于输入所述第一输入信号，所述第二电阻的第二端连接所述第一NPN三极管的基极；
所述第一NPN三极管的集电极连接所述第二NPN三极管的基极与所述第三电阻的第一端；所述第一NPN三极管用于输出Vb4信号给所述第二NPN三极管；
所述第三电阻的第二端连接所述第二NPN三极管的集电极；所述第二NPN三极管的发射极连接所述第三NPN三极管的发射极；所述第三NPN三极管的基极极连接所述第三NPN三极管的发射极；
所述第三NPN三极管的集电极连接所述第四NPN三极管的集电极；
所述第一NPN三级管的发射极连接所述第四NPN三极管的基极与所述第四电阻的第一端；所述第四电阻的第二端连接所述第四NPN三极管的发射极；其中，所述第一NPN三极管用于发送Vb2信号给所述第四NPN三极管；
所述第四电阻的第二端连接所述工作电压的负输出端；所述第三电阻的第二端连接所述工作电压的正输出端；
所述第三NPN三极管的集电极与所述第四NPN三级管的集电极之间的结点连接所述第二逆变模块102的第一端，如图3所示。
一种实施例中，第二逆变模块102包括：
第五NPN三极管、第六NPN三极管、第七NPN三极管、第八NPN三极管、第五电阻、第六电阻第七电阻；
所述第五电阻的第一端连接所述第三NPN三极管的集电极与所述第四NPN三级管的集电极之间的结点；所述第五电阻的第二端连接所述第五NPN三极管的基极；
所述第五NPN三极管的集电极连接所述第六NPN三极管的基极与所述第六电阻的第一端；所述第五NPN三极管用于发送Vb4给第六NPN三极管；
所述第六电阻的第二端连接所述第六NPN三极管的集电极；所述第六NPN三极管的发射极连接所述第七NPN三极管的发射极；所述第七NPN三极管的基极连接所述第七NPN三极管的发射极；
所述第七NPN三极管的集电极连接所述第八NPN三极管的集电极；
所述第五NPN三级管的发射极连接所述第八NPN三极管的基极与所述第七电阻的第一端；所述第七电阻的第二端连接所述第八NPN三极管的发射极；所述第五NPN三极管用于发送Vb2信号给所述第八NPN三极管；
所述第七电阻的第二端连接所述工作电压的负输出端；所述第六电阻的第二端连接所述工作电压的正输出端；
所述七NPN三极管与所述第八NPN三极管之间的结点连接所述第一缓冲模块103的第一端，如图4所示。
一种实施例中，所述第一缓冲模块103包括：第九NPN三极管、第十NPN三极管、第一PNP三极管、第二PNP三极管以及第八电阻；
所述第八电阻的第一端连接所述第七NPN三极管与所述第八NPN三极管之间的结点；所述第八电阻的第二端连接所述九NPN三极管的基极与所述第一PNP三极管的基极；所述第一PNP三极管用于接收所述第八电阻输出的VA信号；
所述第九NPN三极管的发射极连接所述第一PNP三极管的发射极；所述第九NPN三极管的发射极与所述第一PNP三极管的发射极之间的结点连接所述第十NPN三极管的基极与所述第二PNP三极管的基极；其中，所述第十PNP三极管的发射极连接所述第十NPN三极管的基极；所述第九NPN三极管的发射极与所述第一PNP三极管的发射极之间的结点处输出VL信号；
所述第十NPN三极管的集电极连接所述第二PNP三极管的发射极；所述第二PNP三极管的集电极连接所述第一PNP三极管的集电极；所述第十NPN三极管的集电极与所述第二PNP三极管的发射极之间的结点用于输出所述第一驱动信号；
所述第九NPN三极管的集电极连接所述第一工作电压的正输出端；所述第一PNP三极管的集电极连接所述第一工作电压的负输出端；如图5所示。
以图2所述的具体实施例为例，基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路的脉冲波形图如图6所示。
其次，根据本实用新型的一实施例，还提供了一种驱动芯片，包括本实用新型前述实施例任一项所述的基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路。
另外，根据本实用新型的一实施例，还提供了一种电子设备，包括本实用新型前述实施例所述的驱动芯片。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路，其特征在于，包括：
第一逆变模块、第二逆变模块、第一缓冲模块以及第一电阻；
所述第一逆变模块的第一端用于输入第一输入信号；所述第一逆变模块的第二端连接第二逆变信号的输入端；所述第一逆变模块用于根据接收到的第一输入信号产生第一电压信号，并将所述第一电压信号发送给所述第二逆变模块；
所述第二逆变模块的第二端连接所述第一缓冲模块的第一端；所述第二逆变模块用于根据接收到的所述第一电压信号产生第二电压信号，并将所述第二电压信号发送给所述第一缓冲模块；
所述第一逆变模块的第三端、所述第二逆变模块的第三端以及所述第一缓冲模块的第三端连接工作电压的正输出端；
所述第一逆变模块的第四端、所述第二逆变模块的第四端以及第三逆变模块的第四端连接所述第一电阻的第一端；所述第一电阻的第一端连接工作电压的负输出端；所述第一电阻的第二端连接所述第一逆变模块的输入端；
所述第一缓冲模块的输出端用于输出第一驱动信号。
2.如权利要求1所述的基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路，其特征在于，第一逆变模块包括：
第一NPN三极管、第二NPN三极管、第三NPN三极管、第四NPN三极管、第二电阻、第三电阻第四电阻；
所述第二电阻的第一端连接所述第一电阻的第二端，且用于输入所述第一输入信号，所述第二电阻的第二端连接所述第一NPN三极管的基极；
所述第一NPN三极管的集电极连接所述第二NPN三极管的基极与所述第三电阻的第一端；
所述第三电阻的第二端连接所述第二NPN三极管的集电极；所述第二NPN三极管的发射极连接所述第三NPN三极管的发射极；所述第三NPN三极管的基极极连接所述第三NPN三极管的发射极；
所述第三NPN三极管的集电极连接所述第四NPN三极管的集电极；
所述第一NPN三级管的发射极连接所述第四NPN三极管的基极与所述第四电阻的第一端；所述第四电阻的第二端连接所述第四NPN三极管的发射极；
所述第四电阻的第二端连接所述工作电压的负输出端；所述第三电阻的第二端连接所述工作电压的正输出端；
所述第三NPN三极管的集电极与所述第四NPN三级管的集电极之间的结点连接所述第二逆变模块的第一端。
3.如权利要求2所述的基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路，其特征在于，第二逆变模块包括：
第五NPN三极管、第六NPN三极管、第七NPN三极管、第八NPN三极管、第五电阻、第六电阻第七电阻；
所述第五电阻的第一端连接所述第三NPN三极管的集电极与所述第四NPN三级管的集电极之间的结点；所述第五电阻的第二端连接所述第五NPN三极管的基极；
所述第五NPN三极管的集电极连接所述第六NPN三极管的基极与所述第六电阻的第一端；
所述第六电阻的第二端连接所述第六NPN三极管的集电极；所述第六NPN三极管的发射极连接所述第七NPN三极管的发射极；所述第七NPN三极管的基极连接所述第七NPN三极管的发射极；
所述第七NPN三极管的集电极连接所述第八NPN三极管的集电极；
所述第五NPN三级管的发射极连接所述第八NPN三极管的基极与所述第七电阻的第一端；所述第七电阻的第二端连接所述第八NPN三极管的发射极；
所述第七电阻的第二端连接所述工作电压的负输出端；所述第六电阻的第二端连接所述工作电压的正输出端；
所述七NPN三极管与所述第八NPN三极管之间的结点连接所述第一缓冲模块的第一端。
4.如权利要求3所述的基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路，其特征在于，所述第一缓冲模块
包括：第九NPN三极管、第十NPN三极管、第一PNP三极管、第二PNP三极管以及第八电阻；
所述第八电阻的第一端连接所述第七NPN三极管与所述第八NPN三极管之间的结点；所述第八电阻的第二端连接所述九NPN三极管的基极与所述第一PNP三极管的基极；所述第九NPN三极管的发射极连接所述第一PNP三极管的发射极；所述第九NPN三极管的发射极与所述第一PNP三极管的发射极之间的结点连接所述第十NPN三极管的基极与所述第二PNP三极管的基极；其中，所述第十PNP三极管的发射极连接所述第十NPN三极管的基极；所述第十NPN三极管的集电极连接所述第二PNP三极管的发射极；所述第二PNP三极管的集电极连接所述第一PNP三极管的集电极；所述第十NPN三极管的集电极与所述第二PNP三极管的发射极之间的结点用于输出所述第一驱动信号；
所述第九NPN三极管的集电极连接第一工作电压的正输出端；所述第一PNP三极管的集电极连接所述第一工作电压的负输出端。
5.一种驱动芯片，其特征在于，包括权利要求1-4任一项所述的基于Bipolar工艺的MOSFET驱动器电路。
6.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求5所述的驱动芯片。
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