一种悬浮开关管栅极电压的驱动电路的制作方法

一种悬浮开关管栅极电压的驱动电路的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种悬浮开关管栅极电压的驱动电路，涉及驱动控制技术领域。
【背景技术】
[0002]开关电源以其小型轻便，效率高等特点广泛应用于现实生活中，当要开关电源输出较大功率时，开关电源的桥式结构随处可见，功率开关管通常遇到需要悬浮栅极电压驱动开关管的情况。在电机驱动领域，随着智能化设备的发展，直流无刷电机，步进电机和伺服电机的运用也越来越广，这些电机的工作往往是通过H桥的结构来驱动，通常，功率管也遇到了需要悬浮栅极电压驱动开关管的问题，另外逆变器也是同样出现需要悬浮栅极电压驱动开关管的问题。
[0003]为解决上述问题，有的采取用光耦隔离传输信号来驱动，其具有体积小，结构简单等优点，但存在传输速度慢的缺点。有的采用脉冲变压器作为隔离元件来驱动，其具有响应速度快(脉冲的前沿上升速度和后沿下降速度)，原副边的绝缘强度高等优点。但信号的最大传输宽度受磁饱和特性的限制，因而信号的顶部不易传输。而且脉冲变压器体积大，笨重，加工复杂。而且采用脉冲变压器驱动，其驱动电流较大，损耗也相对较大。
[0004]随着驱动技术的不断成熟，已有多种集成厚膜驱动器推出。如EXB840/841、EXB850/851、M57959L/AL、M57962L/AL、HR065等等，它们采用的是光耦隔离，仍受上述缺点的限制。美国IR公司生产的IR2110驱动器，它虽然兼有光耦隔离(体积小)和电磁隔离(速度快)的优点，但所驱动的最高功率电压被限制在600V以下，而且成本较高。

【发明内容】

[0005]本发明的目的在于提供一种悬浮开关管栅极电压的驱动电路，能克服现有技术的不足，驱动一支需要悬浮驱动的单独的开关管，也可以配合下管驱动去驱动H桥。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:一种悬浮开关管栅极电压的驱动电路，它包括H桥上管浮栅驱动器、H桥下管驱动模块、需要驱动的H桥上管、需要驱动的H桥下管，H桥上管浮栅驱动器上设置有输入H端，H桥下管驱动模块上设置有两路输入端，分别为输入L端和输入D端，所述的浮栅驱动器由悬浮开关电路以及OC/OD开关组成；
[0007]其中，所述的悬浮开关电路，它包括充电二极管Dl、自举电容Cl、悬浮电压传输开关管Q1、下拉放电管D2以及悬浮上拉电阻R3，悬浮电压传输开关管Ql为NPN型三极管，下拉放电管D2为二极管，充电二极管Dl的正极连接电源VCCl，负极连接着自举电容Cl 一端、悬浮电压传输开关管Ql的集电极和悬浮上拉电阻R3，自举电容Cl的另一端连接着H桥上管的输出极，悬浮电压传输开关管Ql的基极分别与悬浮上拉电阻R3的另一端、下拉放电管D2的负极相连以及OC/OD开关相连，悬浮电压传输开关管Ql的发射极分别与下拉放电管D2的正极、H桥上管的控制极相连；
[0008]所述的OC/OD开关上有输出极、控制极以及输入极，其输出极连接着悬浮电压传输开关管Ql的基极，控制极为浮栅驱动器的输入H端，输入级接地；
[0009]所述的H桥下管驱动模块，它包括开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、上拉电阻R6、限流电阻R7，限流电阻R8、下拉放电管D3、输入L端以及输入D端，开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4为NPN型三极管，下拉放电管D3为二极管，开关管Q2的集电极连接着上拉电阻R6的一端和电源VCC2，开关管Q2的基极分别连接着上拉电阻R6的另一端、开关管Q3的集电极、开关管Q4的集电极和下拉放电管D3的负极，开关管Q2的发射极连接H桥下管的控制极和下拉放电管D3的正极，开关管Q3的发射极和开关管Q4的发射极接地，开关管Q3的基极连接限流电阻R7的一端，限流电阻R7的另一端为H桥下管驱动模块的输入L端，开关管Q4的基极连接限流电阻R8的一端，限流电阻R8的另一端为H桥下管驱动模块的输入D端。
[0010]一种悬浮开关管栅极电压的驱动电路，它包括H桥上管浮栅驱动器、H桥下管驱动模块、需要驱动的H桥上管、需要驱动的H桥下管，H桥上管浮栅驱动器上设置有输入H端，H桥下管驱动模块上设置有两路输入端，分别为输入L端和输入D端，所述的浮栅驱动器由悬浮开关电路以及OC/OD开关组成；
[0011]其中，所述的悬浮开关电路，它包括充电二极管Dl、自举电容Cl、悬浮电压传输开关管Q1、下拉放电管D2以及悬浮上拉电阻R3，悬浮电压传输开关管Ql为NPN型三极管，下拉放电管D2为PNP型三极管，充电二极管Dl的正极连接电源VCCl，负极连接着自举电容Cl 一端、悬浮电压传输开关管Ql的集电极和悬浮上拉电阻R3，自举电容Cl的另一端分别连接着下拉放电管D2的集电极和H桥上管的输出极，悬浮电压传输开关管Ql的基极分别与悬浮上拉电阻R3的另一端、下拉放电管D2的基极相连以及OC/OD开关电路相连，悬浮电压传输开关管Ql的发射极连接着下拉放电管D2的发射极、H桥上管的控制极，下拉放电管D2的基极连接着OC/OD开关开关电路的输出极，下拉放电管D2的集电极还连接着H桥上管的输出极；
[0012]所述的OC/OD开关上有输出极、控制极以及输入极，其输出极连接着悬浮电压传输开关管Ql的基极，控制极为浮栅驱动器的输入H端，输入级接地；
[0013]所述的H桥下管驱动模块，它包括开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、上拉电阻R6、限流电阻R7，限流电阻R8、下拉放电管D3、输入L端以及输入D端，开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4为NPN型三极管，下拉放电管D3为二极管，开关管Q2的集电极连接着上拉电阻R6的一端和电源VCC2，开关管Q2的基极分别连接着上拉电阻R6的另一端、开关管Q3的集电极、开关管Q4的集电极和下拉放电管D3的负极，开关管Q2的发射极连接H桥下管8的控制极和下拉放电管D3的正极，开关管Q3的发射极和开关管Q4的发射极接地，开关管Q3的基极连接限流电阻R7的一端，限流电阻R7的另一端为H桥下管驱动模块的输入L端，开关管Q4的基极连接限流电阻R8的一端，限流电阻R8的另一端为H桥下管驱动模块的输入D端。
[0014]一种悬浮开关管栅极电压的驱动电路，它包括H桥上管浮栅驱动器、H桥下管驱动模块、需要驱动的H桥上管、需要驱动的H桥下管，H桥上管浮栅驱动器上设置有输入H端，H桥下管驱动模块上设置有两路输入端，分别为输入L端和输入D端，所述的浮栅驱动器由悬浮开关电路以及OC/OD开关组成；
[0015]其中，所述的悬浮开关电路，它包括充电二极管Dl、自举电容Cl、悬浮电压传输开关管Q1、下拉放电管D2以及悬浮上拉电阻R3，悬浮电压传输开关管Ql为NPN型三极管，下拉放电管D2为二极管，充电二极管Dl的正极连接电源VCCl，负极连接着自举电容Cl 一端、悬浮电压传输开关管Ql的集电极和悬浮上拉电阻R3，自举电容Cl的另一端连接着H桥上管的输出极，悬浮电压传输开关管Ql的基极分别与悬浮上拉电阻R3的另一端、下拉放电管D2的负极相连以及OC/OD开关相连，悬浮电压传输开关管Ql的发射极分别与下拉放电管D2的正极、H桥上管的控制极相连；
[0016]所述的OC/OD开关上有输出极、控制极以及输入极，其输出极连接着悬浮电压传输开关管Ql的基极，控制极为浮栅驱动器的输入H端，输入级接地；
[0017]所述的H桥下管驱动模块，它包括开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、上拉电阻R6、限流电阻R7，限流电阻R8、下拉放电管D3、输入L端以及输入D端，开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4为NPN型三极管，下拉放电管D3为PNP型三极管，开关管Q2的集电极连接着上拉电阻R6的一端和电源VCC2，开关管Q2的基极分别连接着上拉电阻R6的另一端、开关管Q3的集电极、开关管Q4的集电极和下拉放电管D3的基极，开关管Q2的发射极连接H桥下管的控制极和下拉放电管D3的发射极，开关管Q3的发射极和开关管Q4的发射极接地，开关管Q3的基极连接限流电阻R7的一端，限流电阻R7的另一端为H桥下管驱动模块的输入L端，开关管Q4的基极连接限流电阻R8的一端，限流电阻R8的另一端为H桥下管驱动模块的输入D端，下拉放电管D3的集电极接地或连接着H桥下管的输出极。
[0018]一种悬浮开关管栅极电压的驱动电路，它包括H桥上管浮栅驱动器、H桥下管驱动模块、需要驱动的H桥上管、需要驱动的H桥下管，H桥上管浮栅驱动器上设置有输入H端，H桥下管驱动模块上设置有两路输入端，分别为输入L端和输入D端，所述的浮栅驱动器由悬浮开关电路以及OC/OD开关组成；
[0019]其中，所述的悬浮开关电路，它包括充电二极管Dl、自举电容Cl、悬浮电压传输开关管Q1、下拉放电管D2以及悬浮上拉电阻R3，悬浮电压传输开关管Ql为NPN型三极管，下拉放电管D2为PNP型三极管，充电二极管Dl的正极连接电源VCCl，负极连接着自举电容Cl 一端、悬浮电压传输开关管Ql的集电极和悬浮上拉电阻R3，自举电容Cl的另一端分别连接着下拉放电管D2的集电极和H桥上管的输出极，悬浮电压传输开关管Ql的基极分别与悬浮上拉电阻R3的另一端、下拉放电管D2的基极相连以及OC/OD开关电路相连，悬浮电压传输开关管Ql的发射极连接着下拉放电管D2的发射极、H桥上管的控制极，下拉放电管D2的基极连接着OC/OD开关开关电路的输出极，下拉放电管D2的集电极还连接着H桥上管的输出极；
[0020]所述的OC/OD开关上有输出极、控制极以及输入极，其输出极连接着悬浮电压传输开关管Ql的基极，控制极为浮栅驱动器的输入H端，输入级接地；
[0021]所述的H桥下管驱动模块，它包括开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、上拉电阻R6、限流电阻R7，限流电阻R8、下拉放电管D3、输入L端以及输入D端，开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4为NPN型三极管，下拉放电管D 3为PNP型三极管，开关管Q2的集电极连接着上拉电阻R6的一端和电源VCC2，开关管Q2的基极分别连接着上拉电阻R6的另一端、开关管Q3的集电极、开关管Q4的集电极和下拉放电管D3的基极，开关管Q2的发射极连接H桥下管的控制极和下拉放电管D3的发射极，开关管Q3的发射极和开关管Q4的发射极接地，开关管Q3的基极连接限流电阻R7的一端，限流电阻R7的另一端为H桥下管驱动模块的输入L端，开关管Q4的基极连接限流电阻R8的一端，限流电阻R8的另一端为H桥下管驱动模块的输入D端，下拉放电管D3的集电极接地或连接着H桥下管的输出极。
[0022]所述的H桥上管和H桥下管采用场效应管或IGBT管，其中，H桥上管、H桥下管为场效应管时，其输出极为其源极S极，栅极为控制极出桥上管、H桥下管为IGBT管时，其输出极为其E极，栅极为控制极。
[0023]所述电源VCCl和电源VCC2相互独立或为同一电源，二者只要能分别为H桥上管和H桥下管提供正常的栅极驱动电压即可。
[0024]所述的OC/OD开关采用NPN型三极管、NMOS场效应管或IGBT管，其中，当0C/0D开关采用NPN型三极管时，0C/0D开关的输出极、控制极和输入极分别为所的采用的NPN型三极管的集电极C、基极B和发射极E ;当0C/0D开关采用NMOS场效应管时，0C/0D开关的输出极、控制极和输入极分别为所采用的NMOS场效应管的漏D、栅极G和源极S ;当0C/0D开关采用IGBT时型三极管时，0C/0D开关的输出极、控制极和输入极分别为所的采用的IGBT管的的集电极C、栅极G和发射极E。
[0025]所述的下拉放电管D2的发射极和集电极后分别连接有限流电阻Rl和电流电阻R2，下拉放电管D3的发射极和集电极后分别连接有限流电阻R4和电流电阻R5，所述R1、R2、R4和R5并不是必须的，Rl和R4可短接，R2和R5可直接删除不用。
[0026]本发明的有益效果在于:既能驱动一支需要悬浮驱动的单独的开关管，也可以配合下管驱动去驱动H桥，避免了 H桥因上下管直通而损坏，并具有驱动损耗小，驱动速度快，实用性强，使用灵活，体积小，制作成本低，性能稳定可靠的特点。
【附图说明】
[0027]图1为本发明的结构图；
[0028]图2为本发明下拉放电管D2为二级管时，悬浮开关电路的电路图；
[0029]图3为本发明下拉放电管D2为PNP三极管时，悬浮开关电路的原理图；
[0030]图4为本发明下拉放电管D3为二极管时，H桥下管驱动模块的原理图；
[0031]图5为本发明下拉放电管D3为PNP三极管时，H桥下管驱动模块的原理图；
[0032]图6为本发明0C/0D开关为NPN型三极管的原理图；
[0033]图7为本发明0C/0D开关为NMOS场效应管的原理图；
[0034]图8为本发明0C/0D开关为IGBT管的原理图。
[0035]其中，1-悬浮开关电路，2-0C/0D开关，3_H桥上管浮栅驱动器，4_H桥下管驱动模块，5-H桥结构的一支，6-功率负载，7-H桥上管，8-H桥下管。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
[0037]如图1、图2，一种悬浮开关管栅极电压的驱动电路，它包括H桥上管浮栅驱动器3、H桥下管驱动模块4、需要驱动的H桥上管7、需要驱动的H桥下管8，H桥上管浮栅驱动器3上设置有输入H端，H桥下管驱动模块4上设置有两路输入端，分别为输入L端和输入D端，所述的浮栅驱动器3由悬浮开关电路I以及0C/0D开关2组成，H桥上管7和H桥下管8构成了 H桥结构中的一支5 ；
[0038]其中，所述的悬浮开关电路I，它包括充电二极管Dl、自举电容Cl、悬浮电压传输开关管Q1、下拉放电管D2以及悬浮上拉电阻R3，悬浮电压传输开关管Ql为NPN型三极管，下拉放电管D2为二极管，充电二极管Dl的正极连接电源VCCl，负极连接着自举电容Cl 一端、悬浮电压传输开关管Ql的集电极和悬浮上拉电阻R3，自举电容Cl的另一端连接着H桥上管7的输出极，悬浮电压传输开关管Ql的基极分别与悬浮上拉电阻R3的另一端、下拉放电管D2的负极相连以及OC/OD开关2相连，悬浮电压传输开关管Ql的发射极分别与下拉放电管D2的正极、H桥上管7的控制极相连；
[0039]所述的OC/OD开关2上有输出极、控制极以及输入极，其输出极连接着悬浮电压传输开关管Ql的基极，控制极为浮栅驱动器3的输入H端，输入级接地；
[0040]所述的H桥下管驱动模块4，它包括开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、上拉电阻R6、限流电阻R7，限流电阻R8、下拉放电管D3、输入L端以及输入D端，开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4为NPN型三极管，下拉放电管D3为二极管，开关管Q2的集电极连接着上拉电阻R6的一端和电源VCC2，开关管Q2的基极分别连接着上拉电阻R6的另一端、开关管Q3的集电极、开关管Q4的集电极和下拉放电管D3的负极，开关管Q2的发射极连接H桥下管8的控制极和下拉放电管D3的正极，开关管Q3的发射极和开关管Q4的发射极接地，开关管Q3的基极连接限流电阻R7的一端，限流电阻R7的另一端为H桥下管驱动模块4的输入L端，开关管Q4的基极连接限流电阻R8的一端，限流电阻R8的另一端为H桥下管驱动模块4的输入D端。
[0041]如图3，一种悬浮开关管栅极电压的驱动电路，它包括H桥上管浮栅驱动器3、H桥下管驱动模块4、需要驱动的H桥上管7、需要驱动的H桥下管8，H桥上管浮栅驱动器3上设置有输入H端，H桥下管驱动模块4上设置有两路输入端，分别为输入L端和输入D端，所述的浮栅驱动器3由悬浮开关电路I以及OC/OD开关2组成，H桥上管7和H桥下管8构成了 H桥结构中的一支5 ；
[0042]其中，所述的悬浮开关电路I，它包括充电二极管Dl、自举电容Cl、悬浮电压传输开关管Q1、下拉放电管D2以及悬浮上拉电阻R3，悬浮电压传输开关管Ql为NPN型三极管，下拉放电管D2为PNP型三极管，充电二极管Dl的正极连接电源VCCl，负极连接着自举电容Cl 一端、悬浮电压传输开关管Ql的集电极和悬浮上拉电阻R3，自举电容Cl的另一端分别连接着下拉放电管D2的集电极和H桥上管7的输出极，悬浮电压传输开关管Ql的基极分别与悬浮上拉电阻R3的另一端、下拉放电管D2的基极相连以及OC/OD开关电路2相连，悬浮电压传输开关管Ql的发射极连接着下拉放电管D2的发射极、H桥上管7的控制极，下拉放电管D2的基极连接着OC/OD开关开关电路2的输出极，下拉放电管D2的集电极还连接着H桥上管7的输出极；
[0043]所述的OC/OD开关2上有输出极、控制极以及输入极，其输出极连接着悬浮电压传输开关管Ql的基极，控制极为浮栅驱动器3的输入H端，输入级接地；
[0044]所述的H桥下管驱动模块4，它包括开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、上拉电阻R6、限流电阻R7，限流电阻R8、下拉放电管D3、输入L端以及输入D端，开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4为NPN型三极管，下拉放电管D3为二极管，开关管Q2的集电极连接着上拉电阻R6的一端和电源VCC2，开关管Q2的基极分别连接着上拉电阻R6的另一端、开关管Q3的集电极、开关管Q4的集电极和下拉放电管D3的负极，开关管Q2的发射极连接H桥下管8的控制极和下拉放电管D3的正极，开关管Q3的发射极和开关管Q4的发射极接地，开关管Q3的基极连接限流电阻R7的一端，限流电阻R7的另一端为H桥下管驱动模块4的输入L端，开关管Q4的基极连接限流电阻R8的一端，限流电阻R8的另一端为H桥下管驱动模块4的输入D端。
[0045]如图4，一种悬浮开关管栅极电压的驱动电路，它包括H桥上管浮栅驱动器3、H桥下管驱动模块4、需要驱动的H桥上管7、需要驱动的H桥下管8，H桥上管浮栅驱动器3上设置有输入H端，H桥下管驱动模块4上设置有两路输入端，分别为输入L端和输入D端，所述的浮栅驱动器3由悬浮开关电路I以及OC/OD开关2组成，H桥上管7和H桥下管8构成了 H桥结构中的一支5 ；
[0046]其中，所述的悬浮开关电路I，它包括充电二极管Dl、自举电容Cl、悬浮电压传输开关管Q1、下拉放电管D2以及悬浮上拉电阻R3，悬浮电压传输开关管Ql为NPN型三极管，下拉放电管D2为二极管，充电二极管Dl的正极连接电源VCCl，负极连接着自举电容Cl 一端、悬浮电压传输开关管Ql的集电极和悬浮上拉电阻R3，自举电容Cl的另一端连接着H桥上管7的输出极，悬浮电压传输开关管Ql的基极分别与悬浮上拉电阻R3的另一端、下拉放电管D2的负极相连以及OC/OD开关2相连，悬浮电压传输开关管Ql的发射极分别与下拉放电管D2的正极、H桥上管7的控制极相连；
[0047]所述的OC/OD开关2上有输出极、控制极以及输入极，其输出极连接着悬浮电压传输开关管Ql的基极，控制极为浮栅驱动器3的输入H端，输入级接地；
[0048]所述的H桥下管驱动模块4，它包括开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、上拉电阻R6、限流电阻R7，限流电阻R8、下拉放电管D3、输入L端以及输入D端，开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4为NPN型三极管，下拉放电管D3为PNP型三极管，开关管Q2的集电极连接着上拉电阻R6的一端和电源VCC2，开关管Q2的基极分别连接着上拉电阻R6的另一端、开关管Q3的集电极、开关管Q4的集电极和下拉放电管D3的基极，开关管Q2的发射极连接H桥下管8的控制极和下拉放电管D3的发射极，开关管Q3的发射极和开关管Q4的发射极接地，开关管Q3的基极连接限流电阻R7的一端，限流电阻R7的另一端为H桥下管驱动模块4的输入L端，开关管Q4的基极连接 限流电阻R8的一端，限流电阻R8的另一端为H桥下管驱动模块4的输入D端，下拉放电管D3的集电极接地或连接着H桥下管8的输出极。
[0049]如图5，一种悬浮开关管栅极电压的驱动电路，它包括H桥上管浮栅驱动器3、H桥下管驱动模块4、需要驱动的H桥上管7、需要驱动的H桥下管8，H桥上管浮栅驱动器3上设置有输入H端，H桥下管驱动模块4上设置有两路输入端，分别为输入L端和输入D端，所述的浮栅驱动器3由悬浮开关电路I以及OC/OD开关2组成，H桥上管7和H桥下管8构成了 H桥结构中的一支5 ；
[0050]其中，所述的悬浮开关电路I，它包括充电二极管Dl、自举电容Cl、悬浮电压传输开关管Q1、下拉放电管D2以及悬浮上拉电阻R3，悬浮电压传输开关管Ql为NPN型三极管，下拉放电管D2为PNP型三极管，充电二极管Dl的正极连接电源VCCl，负极连接着自举电容Cl 一端、悬浮电压传输开关管Ql的集电极和悬浮上拉电阻R3，自举电容Cl的另一端分别连接着下拉放电管D2的集电极和H桥上管7的输出极，悬浮电压传输开关管Ql的基极分别与悬浮上拉电阻R3的另一端、下拉放电管D2的基极相连以及OC/OD开关电路2相连，悬浮电压传输开关管Ql的发射极连接着下拉放电管D2的发射极、H桥上管7的控制极，下拉放电管D2的基极连接着OC/OD开关开关电路2的输出极，下拉放电管D2的集电极还连接着H桥上管7的输出极；
[0051]所述的OC/OD开关2上有输出极、控制极以及输入极，其输出极连接着悬浮电压传输开关管Ql的基极，控制极为浮栅驱动器3的输入H端，输入级接地；
[0052]所述的H桥下管驱动模块4，它包括开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、上拉电阻R6、限流电阻R7，限流电阻R8、下拉放电管D3、输入L端以及输入D端，开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4为NPN型三极管，下拉放电管D3为PNP型三极管，开关管Q2的集电极连接着上拉电阻R6的一端和电源VCC2，开关管Q2的基极分别连接着上拉电阻R6的另一端、开关管Q3的集电极、开关管Q4的集电极和下拉放电管D3的基极，开关管Q2的发射极连接H桥下管8的控制极和下拉放电管D3的发射极，开关管Q3的发射极和开关管Q4的发射极接地，开关管Q3的基极连接限流电阻R7的一端，限流电阻R7的另一端为H桥下管驱动模块4的输入L端，开关管Q4的基极连接限流电阻R8的一端，限流电阻R8的另一端为H桥下管驱动模块4的输入D端，下拉放电管D3的集电极接地或连接着H桥下管8的输出极。
[0053]所述的H桥上管7和H桥下管8采用场效应管或IGBT管，其中，H桥上管7、H桥下管8为场效应管时，其输出极为其源极S极，栅极为控制极；H桥上管7、H桥下管8为IGBT管时，其输出极为其E极，栅极为控制极。
[0054]所述电源VCCl和电源VCC2相互独立或为同一电源，二者只要能分别为H桥上管7和H桥下管8提供正常的栅极驱动电压即可。
[0055]所述的OC/OD开关2采用NPN型三极管、NMOS场效应管或IGBT管，其中，如图6，当OC/OD开关2采用NPN型三极管时，OC/OD开关2的输出极、控制极和输入极分别为所的采用的NPN型三极管的集电极C、基极B和发射极E ;如图7，当OC/OD开关2采用NMOS场效应管时，0C/0D开关2的输出极、控制极和输入极分别为所采用的NMOS场效应管的漏D、栅极G和源极S ;如图8，当0C/0D开关2采用IGBT时型三极管时，0C/0D开关2的输出极、控制极和输入极分别为所的采用的IGBT管的的集电极C、栅极G和发射极E。
[0056]所述的下拉放电管D2的发射极和集电极后分别连接有限流电阻Rl和电流电阻R2，下拉放电管D3的发射极和集电极后分别连接有限流电阻R4和电流电阻R5所述R1、R2、R4和R5并不是必须的，Rl和R4可短接，R2和R5可直接删除不用。
[0057]所述H桥上管浮栅驱动器3的工作原理是这样的，在工作时，H桥上管7的输出端的电压波形是一个高电平为VCCH，低电平为GND的方波，在该方波为低电平时，电源VCCl通过充电二极管Dl向自举电容Cl充电，在忽略充电二极管Dl的管压降时，充电后的Cl自举电容两端具有电源VCCl的电压，当0C/0D开关2在输入H的控制下输出高阻抗接地时，下拉放电管D2被反偏压关断，所述悬浮电压传输开关管Ql在悬浮上拉电阻R3的作用下被打开，从而使电源VCCl通过充电二极管Dl和悬浮电压传输开关管Ql —直输送到H桥上管7的控制极(栅极G)，为H桥上管7提供驱动电压，从而使H桥上管77打开，向功率负载6提供电源，此时H桥上管7的输出极的电压将迅速升高并趋近于VCCH，同时充电二极管Dl负极的电压被自举电容Cl举高为VCCH+VCC1 (在理想状态，忽略H桥上管7和充电二极管Dl管压时的理想电压)，充电二极管Dl反偏而阻止自举电容Cl通过充电二极管Dl放电，使得自举电容Cl的电压继续向H桥上管7提供电源，在自举电容Cl达到一定容量，H桥上管开关管7的开启时间在一定范围内时，可认为自举电容Cl上所充得的电压VCCl就一直浮在H桥上管7的栅极G上，使得H桥上管7能在未接到关闭信号的情况下持续开启，当OC/OD开关2在输入H的控制下输出低阻抗接地时，悬浮电压传输开关管Ql的控制极(基极B)电压被0C/0D开关2旁路接地，悬浮电压传输开关管Ql关断，此时，如下拉放电管D2因为得到正偏压而打开，使得H桥上管7内部的栅极电容上的电量通过下拉放电管D2迅速放掉，从而使H桥上管7关断，停止H桥上管7对功率负载6提供VCCH的电源，接着H桥上管7的输出极将出现低电平，使得自举电容Cl又通过充电二极管Dl充电，为下一周期向H桥上管7提供驱动维续电压做准备，从而保证了所述H桥上管浮栅驱动器3在其输入H的控制下持续不断的工作下去。
[0058]H桥下管驱动模块4的工作原理是这样的，当输入L和输入D同时为低电平时，开关管Q3和开关管Q4输出尚阻抗接地，下拉放电管D3被反偏压关断，开关管Q2在上拉电阻R6的作用下被打开，电源VCC2通过开关管Q2向H桥下管8提供的栅极提供驱动电压，从而使H桥下管8打开，向功率负载6提供电源低电位。当输入L或输入D为高电平，或者都为高电平时，Q2的控制极(基极B)将为低阻抗接地，此时开关管Q2被关断，下拉放电管D3会因为得到正偏压而开启，使得H桥下管8内部栅极电容上的电量被快速放掉，从而关断H桥下管8，从而停止对功率负载6提供能量，可见，H桥下管驱动模块4提供了两路输入，其配合输入H，可灵活的为H桥下管8提供开关驱动，并为H桥提供可设置的死区，避免H桥因上下管直通而损坏。
[0059]由于本发明采用分离器件设计，只需选取适合0C/0D的开关管和适合的充电二极管Dl，便可灵和驱动功率电源电压为VCCH的系统。
[0060]综上，在用本发明驱动H桥时，如将输入L的信号反向后接入输入H，如输入D为低电平，那么当输入L为高电平时，H桥上管7会开启，而H桥下管8将关断，如输入L为低电平时，H桥上管7会关断，而H桥下管8将开启，输入L的信号既能控制H桥上管7和H桥下管8单独的关断和开启，又能使H桥上管7和H桥下管8不至于同时被驱动开启，这样一来，哪怕控制死区的电路出错了，也能最大限度的降低组成H桥的功率开关管因为上(如H桥上管7)下(如H桥下管8)直通而损害的风险，而且，当输入L为低电平时，可从输入D端输入高电平而强制下管(H桥上管7)也关断，实现上下管都关断的死区，于是不放将输入D端给出的这个高电平信号叫死区信号。
[0061]从上面的描述可知道，本发明不但能很好的浮栅驱动开关管，而且当用本发明来驱动H桥时，还能通过设置单独的死区信号来设置死区时间，并且还能在系统出错时，最大限度的降低组成H桥的功率开关管因直通而损坏的风险。本发明既能驱动一支需要悬浮驱动的单独的开关管，也可以配合下管驱动去驱动H桥。
[0062]本文中所描述的具体实施例仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各式各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。凡采用等同替换或等效变形形成的技术方案，均落在本发明权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种悬浮开关管栅极电压的驱动电路，其特征在于:它包括H桥上管浮栅驱动器(3)、H桥下管驱动模块(4)、需要驱动的H桥上管(7)、需要驱动的H桥下管(8)，H桥上管浮栅驱动器(3)上设置有输入H端，H桥下管驱动模块(4)上设置有两路输入端，分别为输入L端和输入D端，所述的浮栅驱动器(3)由悬浮开关电路⑴以及OC/OD开关⑵组成； 其中，所述的悬浮开关电路(I)，它包括充电二极管D1、自举电容Cl、悬浮电压传输开关管Q1、下拉放电管D2以及悬浮上拉电阻R3，悬浮电压传输开关管Ql为NPN型三极管，下拉放电管D2为二极管，充电二极管Dl的正极连接电源VCCl，负极连接着自举电容Cl 一端、悬浮电压传输开关管Ql的集电极和悬浮上拉电阻R3，自举电容Cl的另一端连接着H桥上管(7)的输出极，悬浮电压传输开关管Ql的基极分别与悬浮上拉电阻R3的另一端、下拉放电管D2的负极相连以及OC/OD开关(2)相连，悬浮电压传输开关管Ql的发射极分别与下拉放电管D2的正极、H桥上管(7)的控制极相连； 所述的OC/OD开关(2)上有输出极、控制极以及输入极，其输出极连接着悬浮电压传输开关管Ql的基极，控制极为浮栅驱动器(3)的输入H端，输入级接地； 所述的H桥下管驱动模块(4)，它包括开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、上拉电阻R6、限流电阻R7，限流电阻R8、下拉放电管D3、输入L端以及输入D端，开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4为NPN型三极管，下拉放电管D3为二极管，开关管Q2的集电极连接着上拉电阻R6的一端 和电源VCC2，开关管Q2的基极分别连接着上拉电阻R6的另一端、开关管Q3的集电极、开关管Q4的集电极和下拉放电管D3的负极，开关管Q2的发射极连接H桥下管(8)的控制极和下拉放电管D3的正极，开关管Q3的发射极和开关管Q4的发射极接地，开关管Q3的基极连接限流电阻R7的一端，限流电阻R7的另一端为H桥下管驱动模块(4)的输入L端，开关管Q4的基极连接限流电阻R8的一端，限流电阻R8的另一端为H桥下管驱动模块(4)的输入D端。2.—种悬浮开关管栅极电压的驱动电路，其特征在于:它包括H桥上管浮栅驱动器(3)、H桥下管驱动模块(4)、需要驱动的H桥上管(7)、需要驱动的H桥下管(8)，H桥上管浮栅驱动器(3)上设置有输入H端，H桥下管驱动模块(4)上设置有两路输入端，分别为输入L端和输入D端，所述的浮栅驱动器(3)由悬浮开关电路⑴以及OC/OD开关⑵组成； 其中，所述的悬浮开关电路(I)，它包括充电二极管D1、自举电容Cl、悬浮电压传输开关管Q1、下拉放电管D2以及悬浮上拉电阻R3，悬浮电压传输开关管Ql为NPN型三极管，下拉放电管D2为PNP型三极管，充电二极管Dl的正极连接电源VCCl，负极连接着自举电容Cl 一端、悬浮电压传输开关管Ql的集电极和悬浮上拉电阻R3，自举电容Cl的另一端分别连接着下拉放电管D2的集电极和H桥上管(7)的输出极，悬浮电压传输开关管Ql的基极分别与悬浮上拉电阻R3的另一端、下拉放电管D2的基极相连以及OC/OD开关电路(2)相连，悬浮电压传输开关管Ql的发射极连接着下拉放电管D2的发射极、H桥上管(7)的控制极，下拉放电管D2的基极连接着OC/OD开关开关电路(2)的输出极，下拉放电管D2的集电极还连接着H桥上管(7)的输出极； 所述的OC/OD开关(2)上有输出极、控制极以及输入极，其输出极连接着悬浮电压传输开关管Ql的基极，控制极为浮栅驱动器(3)的输入H端，输入级接地； 所述的H桥下管驱动模块(4)，它包括开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、上拉电阻R6、限流电阻R7，限流电阻R8、下拉放电管D3、输入L端以及输入D端，开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4为NPN型三极管，下拉放电管D3为二极管，开关管Q2的集电极连接着上拉电阻R6的一端和电源VCC2，开关管Q2的基极分别连接着上拉电阻R6的另一端、开关管Q3的集电极、开关管Q4的集电极和下拉放电管D3的负极，开关管Q2的发射极连接H桥下管(8)的控制极和下拉放电管D3的正极，开关管Q3的发射极和开关管Q4的发射极接地，开关管Q3的基极连接限流电阻R7的一端，限流电阻R7的另一端为H桥下管驱动模块(4)的输入L端，开关管Q4的基极连接限流电阻R8的一端，限流电阻R8的另一端为H桥下管驱动模块(4)的输入D端。3.—种悬浮开关管栅极电压的驱动电路，其特征在于:它包括H桥上管浮栅驱动器(3)、H桥下管驱动模块(4)、需要驱动的H桥上管(7)、需要驱动的H桥下管(8)，H桥上管浮栅驱动器(3)上设置有输入H端，H桥下管驱动模块(4)上设置有两路输入端，分别为输入L端和输入D端，所述的浮栅驱动器(3)由悬浮开关电路⑴以及OC/OD开关⑵组成； 其中，所述的悬浮开关电路(I)，它包括充电二极管D1、自举电容Cl、悬浮电压传输开关管Q1、下拉放电管D2以及悬浮上拉电阻R3，悬浮电压传输开关管Ql为NPN型三极管，下拉放电管D2为二极管，充电二极管Dl的正极连接电源VCCl，负极连接着自举电容Cl 一端、悬浮电压传输开关管Ql的集电极和悬浮上拉电阻R3，自举电容Cl的另一端连接着H桥上管(7)的输出极，悬浮电压传输开关管Ql的基极分别与悬浮上拉电阻R3的另一端、下拉放电管D2的负极相连以及OC/OD开关(2)相连，悬浮电压传输开关管Ql的发射极分别与下拉放电管D2的正极、H桥上管(7)的控制极相连； 所述的OC/OD开关(2)上有输出极、控制极以及输入极，其输出极连接着悬浮电压传输开关管Ql的基极，控制极为浮栅驱动器(3)的输入H端，输入级接地； 所述的H桥下管驱动模块(4)，它包括开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、上拉电阻R6、限流电阻R7，限流电阻R8、下拉放电管D3、输入L端以及输入D端，开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4为NPN型三极管，下拉放电管D3为PNP型三极管，开关管Q2的集电极连接着上拉电阻R6的一端和电源VCC2，开关管Q2的基极分别连接着上拉电阻R6的另一端、开关管Q3的集电极、开关管Q4的集电极和下拉放电管D3的基极，开关管Q2的发射极连接H桥下管(8)的控制极和下拉放电管D3的发射极，开关管Q3的发射极和开关管Q4的发射极接地，开关管Q3的基极连接限流电阻R7的一端，限流电阻R7的另一端为H桥下管驱动模块(4)的输入L端，开关管Q4的基极连接限流电阻R8的一端，限流电阻R8的另一端为H桥下管驱动模块⑷的输入D端，下拉放电管D3的集电极接地或连接着H桥下管⑶的输出极。4.一种悬浮开关管栅极电压的驱动电路，其特征在于:它包括H桥上管浮栅驱动器(3)、H桥下管驱动模块(4)、需要驱动的H桥上管(7)、需要驱动的H桥下管(8)，H桥上管浮栅驱动器(3)上设置有输入H端，H桥下管驱动模块(4)上设置有两路输入端，分别为输入L端和输入D端，所述的浮栅驱动器(3)由悬浮开关电路⑴以及OC/OD开关⑵组成； 其中，所述的悬浮开关电路(I)，它包括充电二极管D1、自举电容Cl、悬浮电压传输开关管Q1、下拉放电管D2以及悬浮上拉电阻R3，悬浮电压传输开关管Ql为NPN型三极管，下拉放电管D2为PNP型三极管，充电二极管Dl的正极连接电源VCCl，负极连接着自举电容Cl 一端、悬浮电压传输开关管Ql的集电极和悬浮上拉电阻R3，自举电容Cl的另一端分别连接着下拉放电管D2的集电极和H桥上管(7)的输出极，悬浮电压传输开关管Ql的基极分别与悬浮上拉电阻R3的另一端、下拉放电管D2的基极相连以及OC/OD开关电路(2)相连，悬浮电压传输开关管Ql的发射极连接着下拉放电管D2的发射极、H桥上管(7)的控制极，下拉放电管D2的基极连接着OC/OD开关开关电路(2)的输出极，下拉放电管D2的集电极还连接着H桥上管(7)的输出极； 所述的OC/OD开关(2)上有输出极、控制极以及输入极，其输出极连接着悬浮电压传输开关管Ql的基极，控制极为浮栅驱动器(3)的输入H端，输入级接地； 所述的H桥下管驱动模块(4)，它包括开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4、上拉电阻R6、限流电阻R7，限流电阻R8、下拉放电管D3、输入L端以及输入D端，开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4为NPN型三极管，下拉放电管D3为PNP型三极管，开关管Q2的集电极连接着上拉电阻R6的一端和电源VCC2，开关管Q2的基极分别连接着上拉电阻R6的另一端、开关管Q3的集电极、开关管Q4的集电极和下拉放电管D3的基极，开关管Q2的发射极连接H桥下管(8)的控制极和下拉放电管D3的发射极，开关管Q3的发射极和开关管Q4的发射极接地，开关管Q3的基极连接限流电阻R7的一端，限流电阻R7的另一端为H桥下管驱动模块(4)的输入L端，开关管Q4的基极连接限流电阻R8的一端，限流电阻R8的另一端为H桥下管驱动模块⑷的输入D端，下拉放电管D3的集电极接地或连接着H桥下管⑶的输出极。5.根据权利要求1-4任一所述的悬浮管栅极电压驱动电路，其特征在于:所述的H桥上管(7)和H桥下管(8)采用场效应管或IGBT管，其中，H桥上管(7)、H桥下管(8)为场效应管时，其输出极为其源极S极，栅极为控制极；H桥上管(7)、H桥下管(8)为IGBT管时，其输出极为其E极，栅极为控制极。6.根据权利要求1-4任一所述的悬浮管栅极电压驱动电路，其特征在于:所述电源VCCl和电源VCC2相互独立或为同一电源，二者只要能分别为H桥上管(7)和H桥下管(8)提供正常的栅极驱动电压即可。7.根据权利要求1-4任一所述的悬浮管栅极电压驱动电路，其特征在于:所述的OC/OD开关(2)采用NPN型三极管、NMOS场效应管或IGBT管，其中，当0C/0D开关(2)采用NPN型三极管时，0C/0D开关(2)的输出极、控制极和输入极分别为所的采用的NPN型三极管的集电极C、基极B和发射极E ;当0C/0D开关(2)采用NMOS场效应管时，0C/0D开关(2)的输出极、控制极和输入极分别为所采用的NMOS场效应管的漏D、栅极G和源极S ;当0C/0D开关(2)采用IGBT时型三极管时，0C/0D开关(2)的输出极、控制极和输入极分别为所的采用的IGBT管的的集电极C、栅极G和发射极E。8.根据权利要求1-4任一所述的悬浮管栅极电压驱动电路，其特征在于:所述的下拉放电管D2的发射极和集电极后分别连接有限流电阻Rl和电流电阻R2，下拉放电管D3的发射极和集电极后分别连接有限流电阻R4和电流电阻R5。
【专利摘要】本发明公开了一种悬浮开关管栅极电压的驱动电路，包括悬浮开关电路、OC/OD开关，H桥下管驱动模块。当OC/OD开关关闭时，悬浮开关电路向所驱动的H桥上管提供可悬浮栅极电压的驱动信号，使其打开。当OC/OD开关打开时，悬浮开关电路向所述开关管提供关断信号，使其快速关断。H桥下管驱动模块提供了两路输入，可灵活的为H桥下管提供开关驱动，并为H桥提供可设置的死区，避免H桥因上下管直通而损坏。本发明的有益效果是：既能驱动一支需要悬浮驱动的单独的开关管，也可以配合下管驱动去驱动H桥，避免了H桥因上下管直通而损坏，并具有驱动损耗小，驱动速度快，实用性强，使用灵活，体积小，制作成本低，性能稳定可靠的特点。
【IPC分类】H02M1/08
【公开号】CN104883035
【申请号】CN201510254046
【发明人】胡星, 胡剑
【申请人】黔西南州首创电子科技有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月19日