一种正负电源供电半桥电路的驱动电路及其驱动方法技术

本发明专利技术涉及一种正负电源供电半桥电路的驱动电路及其驱动方法，包括死区时间设置电路、第一电压自举电路、第二电压自举电路、第一瞬时共态抑制电路、第二瞬时共态抑制电路及半桥驱动电路。所述死区时间设置电路可根据实际使用要求设置死区时间为：100ns～10μs，以避免互补MOS管因共态导通而烧毁；电压自举电路由自举电容和稳压二极管组成，实现对互补MOS管的有效控制；瞬时共态抑制电路通过晶体管开关与对应MOS管的反相控制，抑制互补MOS管“导通”与“关断”状态切换过程中的瞬态共态导通，消除互补MOS管因瞬态共态导通而损坏。

A Driving Circuit and Driving Method of Half-bridge Circuit with Positive and Negative Power Supply

The invention relates to a driving circuit and a driving method of a positive and negative power supply half-bridge circuit, including a dead-time setting circuit, a first voltage bootstrap circuit, a second voltage bootstrap circuit, a first instantaneous common-state suppression circuit, a second instantaneous common-state suppression circuit and a half-bridge driving circuit. The dead-time setting circuit can set the dead-time as follows: 100ns-10mus according to the actual use requirements to avoid burning out of complementary MOS transistors due to common-state conduction; voltage bootstrap circuit consists of bootstrap capacitor and voltage regulator diode to realize effective control of complementary MOS transistors; instantaneous common-state suppression circuit can suppress the conduction of complementary MOS transistors by inverse control of transistor switches and corresponding MOS transistors. Transient common-state conduction during switching off state eliminates damage of complementary MOS transistors due to transient common-state conduction.

【技术实现步骤摘要】
一种正负电源供电半桥电路的驱动电路及其驱动方法
本专利技术涉及直流电机驱动
，具体涉及一种正负电源供电半桥电路的驱动电路及其驱动方法。
技术介绍
直流电机广泛用于工业及国防领域，在航天、航空、船舶、兵器、铁路、通信、医疗电子、工业自动化设备等军民用电子系统中得到广泛应用。传统的双向电机为有刷电机，依靠电刷来切换电机的转向，这种电刷控制方式，会对系统产生较大的电流脉冲干扰和电压脉冲干扰。现代直流电机采用半桥电路控制，直流电机的单向转动是通过单电源供电、正向脉冲PWM控制方式控制电机的转速，且可以实现无级调速。这种控制方式，市场上已用成熟的半桥驱动器单片电路，如IR2110等。直流电机的双向转动是通过正负电源供电、正负幅度脉冲信号PWM控制方式控制电机的转速或转向，当正脉冲宽度大于负脉冲宽度时电机则正向转动，当负脉冲宽度大于正脉冲宽度时电机则反向转动，当正脉冲宽度与负脉冲宽度相等时电机则停止转动。而正负电源供电的半桥电路，目前国内外尚无现成、可用的驱动电路。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种正负电源供电半桥电路的驱动电路及其驱动方法，可根据实际需要可自行设置死区时间，消除半桥电路共态导通，确保半桥电路安全、可靠地工作。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种正负电源供电半桥电路的驱动电路，包括死区时间设置电路、第一电压自举电路、第二电压自举电路、第一瞬时共态抑制电路、第二瞬时共态抑制电路及半桥驱动电路；所述死区时间设置电路，用于设置与调节半桥驱动电路中两个MOS管同时截止的时间（即死区时间），避免半桥驱动电路中两个MOS管同时导通（即共态导通）；所述第一电压自举电路，用于对半桥驱动电路中PMOS管G极电位的抬高，实现对V14管导通与截止的有效控制；所述第二电压自举电路，用于对半桥驱动电路中NMOS管(V15)G极电位的抬高，实现对V15管导通与截止的有效控制；所述第一瞬时共态抑制电路，用于加速PMOS管(V14)由导通状态向关断状态的切换，减小切换时间以抑制PMOS管(V14)从导通到关断过程中与NMOS管(V15)间的瞬态共态导通；所述第二瞬时共态抑制电路，用于加速NMOS管(V15)由导通状态向关断状态的切换，减小切换时间以抑制NMOS管(V15)从导通到关断过程中与PMOS管(V14)间的瞬态共态导通；所述半桥驱动电路，用于对负载电机正、反向交替加电，实现对电机的运转速、运转方向的控制。作为上述技术方案的进一步改进：所述死区时间设置电路包括第一限流电阻（R1）、第二限流电阻（R2）、第一三极管（V11）、第二三极管（V12）、第一稳压管（V13）及用于调节死区时间的第一电容（C1），所述第一限流电阻（R1）的一端与输入脉冲信号连接，第一限流电阻（R1）的另一端与第二限流电阻（R2）的一端连接，第二限流电阻（R2）的另一端与第一三极管（V11）及第二三极管（V12）的基极连接，第一限流电阻（R1）和第二限流电阻（R2）的公共端与第一电容（C1）的一端相连，第一电容（C1）的另一端与电源地相连，所述第一三极管（V11）的集电极与第一电压自举电路及第一瞬时共态抑制电路的低端连接，第一三极管（V11）的发射极与第二三极管（V12）的发射极连接，第二三极管（V12）的集电极与第二电压自举电路及第二瞬时共态抑制电路的高端相连，所述第一稳压管（V13）的一端与第一三极管（V11）的发射极连接，其另一端接地。所述第一电压自举电路包括第一储能电容（C2）、第三限流电阻（R5）、第二稳压管（V5）、第三稳压管（V9）及第一隔离二极管（V7）；所述第一储能电容（C2）的一端与死区时间设置电路连接，其另一端与第一隔离二极管（V7）的阳极连接，所述第一隔离二极管（V7）的阳极与第二稳压管（V5）的阴极连接，第二稳压管（V5）的阳极经第三限流电阻（R5）与正电源VCC相连，所述第三稳压管（V9）的阴极与第一隔离二极管（V7）的阴极连接，第三稳压管（V9）的阳极与死区时间设置电路连接。所述第二电压自举电路包括第二储能电容（C3）、第四限流电阻（R6）、第二隔离二极管（V8）、第四稳压管（V6）、第五稳压管（V10）；所述第二储能电容（C3）的一端与第二隔离二极管（V8）的阳极及死区时间设置电路连接，第二储能电容（C3）的另一端与第四稳压管（V6）的阳极连接，第四稳压管（V6）的阴极经第四限流电阻（R6）与负电源VEE连接，所述第二隔离二极管（V8）的阴极与第五稳压管（V10）的阴极连接，第五稳压管（V10）的阳极与第四稳压管（V6）的阳极连接。所述第一瞬时共态抑制电路包括第五限流电阻（R3）、第五稳压管（V1）及第三三极管（V3）；所述第三三极管（V3）的基极与第五稳压管（V1）的阴极连接，其集电极与死区时间设置电路连接，其发射极与正电源（VCC）连接，所述第五稳压管（V1）的阳极经第五限流电阻（R3）与输入脉冲信号（VIN）连接。所述第二瞬时共态抑制电路包括第六限流电阻（R4）、第六稳压管（V2）及第四三极管（V4）；所述第四三极管（V4）的基极与第六稳压管（V2）的阳极连接，第四三极管（V4）的发射极与负电源（VEE）相连，第四三极管（V4）的集电极与第二电压自举电路连接，所述第六稳压管（V2）的阴极经第六限流电阻（R4）与输入脉冲信号（VIN）连接。所述半桥驱动电路包括第一MOS管（V14）、第二NMOS管（V15）、第四电容（C4）、第七电阻（R7）、第五电容（C5）及第八电阻（R8）；所述第一MOS管（V14）的源极与正电源（VCC）连接，第一MOS管（V14）的栅极与第一电压自举电路连接，第一MOS管（V14）的漏级与第二NMOS管（V15）的漏级连接，构成电路的输出端口，所述第二NMOS管（V15）的栅极与第二电压自举电路连接，第二NMOS管（V15）的源极与负电源（VEE）相连，第四电容（C4）与第七电阻（R7）串联后连接到正电源（VCC）与输出端口间，所述第五电容（C5）与第八电阻（R8）串联后连接到输出端口与负电源（VEE）之间。一种正负电源供电半桥电路的驱动方法，包括以下步骤：在半桥驱动电路的两个半桥MOS管栅极分别设置一个电压自举电路，通过电压自举电路控制每个半桥MOS管的导通与截止；在输入脉冲信号与电压自举电路之间增加死区时间设置电路，以调节电路中的死区时间，避免半桥驱动电路中的两个MOS管因共态导通而烧毁；当其中一路电压自举电路导通时，通过其内部的储能电容进行储能，使与该电压自举电路连接的半桥MOS管导通，当该电压自举电路截止时，储能电容中的储能无释放回路，从而将该半桥MOS管的G极电位降低，实现电压自举功能，使与该半桥MOS管快速截止；输入脉冲信号同时加入到瞬时共态抑制电路，通过瞬时共态抑制电路中的开关管实现与其对应的半桥MOS管导通与截止状态相反，以抑制两个半桥MOS管导通与关断状态切换过程中的瞬态共态导通，消除互补MOS管因瞬态共态导通而损坏，即其中一个半桥MOS管导通时，另一个半桥MOS管处于截止状态。由上述技术方案可知，本专利技术所述的驱动电路采用双向电压自举技术与双向瞬态抑制技术相结合、以及瞬态抑制与半桥驱动时序控制技术，实现正负电源供电半桥电路的有效控制与驱动。其优点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种正负电源供电半桥电路的驱动电路，其特征在于：包括死区时间设置电路（1）、第一电压自举电路（2）、第二电压自举电路（3）、第一瞬时共态抑制电路（4）、第二瞬时共态抑制电路（5）及半桥驱动电路（6）；所述死区时间设置电路，用于设置与调节半桥驱动电路中两个MOS管同时截止的时间，避免半桥驱动电路中两个MOS管同时导通；所述第一电压自举电路，用于对半桥驱动电路中PMOS管G极电位的抬高，实现对该管导通与截止的有效控制；所述第二电压自举电路，用于对半桥驱动电路中NMOS管G极电位的抬高，实现对该管导通与截止的有效控制；所述第一瞬时共态抑制电路，用于加速PMOS管由导通状态向关断状态的切换，减小切换时间以抑制PMOS管从导通到关断过程中与NMOS管间的瞬态共态导通；所述第二瞬时共态抑制电路，用于加速NMOS管由导通状态向关断状态的切换，减小切换时间以抑制NMOS管从导通到关断过程中与PMOS管间的瞬态共态导通；所述半桥驱动电路，用于对负载电机正、反向交替加电，实现对电机的运转速、运转方向的控制。

【技术特征摘要】
1.一种正负电源供电半桥电路的驱动电路，其特征在于：包括死区时间设置电路（1）、第一电压自举电路（2）、第二电压自举电路（3）、第一瞬时共态抑制电路（4）、第二瞬时共态抑制电路（5）及半桥驱动电路（6）；所述死区时间设置电路，用于设置与调节半桥驱动电路中两个MOS管同时截止的时间，避免半桥驱动电路中两个MOS管同时导通；所述第一电压自举电路，用于对半桥驱动电路中PMOS管G极电位的抬高，实现对该管导通与截止的有效控制；所述第二电压自举电路，用于对半桥驱动电路中NMOS管G极电位的抬高，实现对该管导通与截止的有效控制；所述第一瞬时共态抑制电路，用于加速PMOS管由导通状态向关断状态的切换，减小切换时间以抑制PMOS管从导通到关断过程中与NMOS管间的瞬态共态导通；所述第二瞬时共态抑制电路，用于加速NMOS管由导通状态向关断状态的切换，减小切换时间以抑制NMOS管从导通到关断过程中与PMOS管间的瞬态共态导通；所述半桥驱动电路，用于对负载电机正、反向交替加电，实现对电机的运转速、运转方向的控制。2.根据权利要求1所述的正负电源供电半桥电路的驱动电路，其特征在于：所述死区时间设置电路（1）包括第一限流电阻（R1）、第二限流电阻（R2）、第一三极管（V11）、第二三极管（V12）、第一稳压管（V13）及用于调节死区时间的第一电容（C1），所述第一限流电阻（R1）的一端与输入脉冲信号连接，第一限流电阻（R1）的另一端与第二限流电阻（R2）的一端连接，第二限流电阻（R2）的另一端与第一三极管（V11）及第二三极管（V12）的基极连接，第一限流电阻（R1）和第二限流电阻（R2）的公共端与第一电容（C1）的一端相连，第一电容（C1）的另一端与电源地相连，所述第一三极管（V11）的集电极与第一电压自举电路（2）及第一瞬时共态抑制电路（4）的低端连接，第一三极管（V11）的发射极与第二三极管（V12）的发射极连接，第二三极管（V12）的集电极与第二电压自举电路（3）及第二瞬时共态抑制电路（5）的高端相连，所述第一稳压管（V13）的一端与第一三极管（V11）的发射极连接，其另一端接地。3.根据权利要求1所述的正负电源供电半桥电路的驱动电路，其特征在于：所述第一电压自举电路（2）包括第一储能电容（C2）、第三限流电阻（R5）、第二稳压管（V5）、第三稳压管（V9）及第一隔离二极管（V7）；所述第一储能电容（C2）的一端与死区时间设置电路（1）连接，其另一端与第一隔离二极管（V7）的阳极连接，所述第一隔离二极管（V7）的阳极与第二稳压管（V5）的阴极连接，第二稳压管（V5）的阳极经第三限流电阻（R5）与正电源VCC相连，所述第三稳压管（V9）的阴极与第一隔离二极管（V7）的阴极连接，第三稳压管（V9）的阳极与死区时间设置电路（1）连接。4.根据权利要求1所述的正负电源供电半桥电路的驱动电路，其特征在于：所述第二电压自举电路（3）包括第二储能电容（C3）、第四限流电阻（R6）、第二隔离二极管（V8）、第四稳压管（V6）、第五稳压管（V10）；所述第二储能电容（C3）的一端与第二隔离二...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志阳，朱伟龙，周向红，王毅，张小龙，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十三研究所，
类型：发明
国别省市：安徽,34