一种双向驱动电路及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种双向驱动电路，该电路中的全桥驱动电路采用第一至第四N沟道MOS管，为了使第一或第二N沟道MOS管保持导通，提供了一个升压电路，该升压电路包括脉冲电压输入端口、第一电容、第二电容、第一二极管和第二二极管；脉冲电压输入端口与第一电容的一端相连，第一电容的另一端与第一二极管的阴极相连，第一二极管的阳极与电源电压相连；第二二极管的阳极与第一二极管的阴极相连，第二二极管的阴极分别与第一光耦的集电极、第二光耦的集电极、第二电容的一端相连，第二电容的另一端接地。该电路结构简单便于实施。

【技术实现步骤摘要】
一种双向驱动电路及其控制方法
本专利技术涉及一种驱动电路，更加具体地为一种双向驱动电路及其控制方法。
技术介绍
目前双向驱动电路有多种方案：采用继电器组成的桥式驱动电路；采用三极管组成的桥式驱动电路；采用P沟道MOS管和N沟道MOS管组成的桥式驱动电路。如图1所示的继电器桥式驱动电路，当第一电压为高电平且第二电压为低电平时，第一继电器和第三继电器闭合，第二继电器和第四继电器断开，驱动电路的第一输出端和第二输出端之间为正电压。当第一电压为低电平且第二电压为高电平时，第二继电器和第四继电器闭合，第一继电器和第三继电器断开，驱动电路的第一输出端和第二输出端之间为负电压。由于采用继电器，该驱动电路具有体积大、噪音大以及反应速度慢的缺点。如图2所示的三极管桥式驱动电路，当第一开关断开且第二开关闭合后，第二三极管的集电极为第一输出端。当第一开关和第二开关闭合后，第四三极管的集电极为第二输出端。由于三极管存在显著的导通压降，当用于驱动大电流器件时，该驱动电路有很大的功率损耗。如图3所示的P沟道MOS管和N沟道MOS管组成的桥式驱动电路，第一MOS管和第二MOS管为P沟道MOS管，第三MOS管和第四MOS管为N沟道MOS管。当第一电压为高电平且第二电压为低电平时，第一三极管、第一MOS管和第三MOS管导通，驱动电路的第一输出端和第二输出端之间为正电压。当第一电压为低电平且第二电压为高电平时，第二三极管、第二MOS管和第四MOS管导通，驱动电路的第一输出端和第二输出端之间为负电压。由于维持N沟道MOS管在高压侧的持续导通需要高于电源电压的门极控制电压，因此MOS管桥式驱动电路的高压侧开关一般使用P沟道MOS管，而P沟道MOS管存在导通电阻大的缺点，所以该驱动电路有很大的功率损耗。
技术实现思路
本专利技术的主要专利技术点在于：本专利技术采用第一至第四N沟通MOS管组成的全桥驱动电路，为了使第一或第二N沟通MOS管保持导通，本专利技术提出一种新的升压电路产生一个高于电源电压的第二节点电压。本专利技术公开了一种双向驱动电路，包括全桥驱动电路和控制电路，所述全桥驱动电路包括四个开关管，所述控制电路包括第一电压输入端口、第二电压输入端口、第一光耦、第二光耦和第一至第六电阻，所述四个开关管分别为第一至第四N沟道MOS管，还包括一升压电路，所述升压电路包括脉冲电压输入端口、第一电容、第二电容、第一二极管和第二二极管；脉冲电压输入端口与第一电容的一端相连，第一电容的另一端与第一二极管的阴极相连，第一二极管的阳极与电源电压相连；第二二极管的阳极与第一二极管的阴极相连，第二二极管的阴极分别与第一光耦的集电极、第二光耦的集电极、第二电容的一端相连，第二电容的另一端接地。进一步地优选方案，本专利技术双向驱动电路中，第一电压输入端口通过第一电阻与第一光耦的阳极相连，同时第一电压输入端口还通过第五电阻与第三N沟道MOS管的门极相连；第一光耦的发射极通过第三电阻与第一N沟道MOS管的门极相连；第二电压输入端口通过第二电阻与第二光耦的阳极相连，同时第二电压输入端口还通过第六电阻与第四N沟道MOS管的门极相连；第二光耦的发射极通过第四电阻与第二N沟道MOS管的门极相连；第一N沟道MOS管的源极与第四N沟道MOS管的漏极的连接点为驱动电路的第一输出端，第二N沟道MOS管的源极与第三N沟道MOS管的漏极的连接点为驱动电路的第二输出端，第一N沟道MOS管的漏极和第二N沟道MOS管的漏极与所述电源电压相连，第三N沟道MOS管的源极和第四N沟道MOS管的源极接地。同时，为了实现上述双向驱动电路实现双向驱动，本专利技术提出该双向驱动电路的控制方法，包括两部分：A、升压电路中的脉冲电压端口输入低电平时，电源电压通过第一二极管对第一电容充电产生第一节点电压，当输入高电平时，第一节点电压被抬高,高于电源电压，第一二极管处于反向偏置，第一节点电压通过第二二极管对第二电容充电产生第二节点电压，直至第二节点电压和第一节点电压相等，当再次输入低电平时，第一节点电压被拉低，第二二极管处于反向偏置，而电源电压通过第一二极管再次对第一电容充电，不断循环，使第二节点电压保持在高于电源电压的状态；B、控制电路中，当第一电压输入端口输入高电平时，第二电压输入端口输入低电平时，第一光耦导通，第二节点电压经第一光耦控制第一N沟道MOS管导通，第一N沟道MOS管源极输出电源电压；当第一电压输入端口输入低电平时，第二电压输入端口输入高电平时，第二光耦导通，第二节点电压经第二光耦控制第二N沟道MOS管导通，第二N沟道MOS管源极输出电源电压。同时在基于上述双向驱动电路的基础上，提出一种半导体制冷片双向驱动电路，将上述驱动电路的第一输出端与半导体制冷片的正极或负极相连，半导体制冷片的另一极与驱动电路的第二输出端相连。本专利技术与现有技术相比具有以下显著的优点：（1）克服了
技术介绍
中继电器桥式驱动电路噪音大和切换速度慢的缺点，同时减小了电路的体积；（2）全部采用导通电阻较小的N沟道MOS管，有效地解决了
技术介绍
中三极管和P沟道MOS管功率损耗大的问题；（3）采用两个电容、两个二极管和输入脉冲电压组成结构简单的升压电路，可以维持高压侧N沟道MOS管的持续导通，解决了
技术介绍
中N沟道MOS管在桥式驱动电路高压侧的持续驱动问题。附图说明图1是现有技术中继电器组成的桥式驱动电路的电路图；图2是现有技术中三极管组成的桥式驱动电路的电路图；图3为现有技术中P沟道MOS管和N沟道MOS管组成的桥式驱动电路的电路图；图4为本专利技术的双向驱动电路的电路图；图5为本专利技术中升压电路工作的时序图；图6为本专利技术的半导体制冷片双向驱动电路的电路图。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的描述。具体实施方式如图4所示，本专利技术一种双向驱动电路，包括全桥驱动电路、升压电路和控制电路，所述全桥驱动电路包括第一至第四N沟道MOS管，所述控制电路包括第一电压输入端口V1、第二电压输入端口V2、第一光耦O1、第二光耦O2和第一至第六电阻，所述升压电路包括脉冲电压输入端口VP、第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1和第二二极管D2；脉冲电压输入端口VP与第一电容C1的一端相连，第一电容C1的另一端与第一二极管D1的阴极相连，第一二极管D1的阳极与电源电压相连；第二二极管D2的阳极与第一二极管D1的阴极相连，第二二极管D2的阴极分别与第一光耦O1的集电极、第二光耦O2的集电极、第二电容C2的一端相连，第二电容C2的另一端接地；第一电压输入端口V1通过第一电阻R1与第一光耦O1的阳极相连，同时第一电压输入端口V1还通过第五电阻R5与第三N沟道MOS管T3的门极相连；第一光耦的发射极通过第三电阻R3与第一N沟道MOS管T1的门极相连；第二电压输入端口V2通过第二电阻R2与第二光耦O2的阳极相连，同时第二电压输入端口V2还通过第六电阻R6与第四N沟道MOS管T4的门极相连；第二光耦O2的发射极通过第四电阻R4与第二N沟道MOS管T2的门极相连；第一N沟道MOS管T1的源极与第四N沟道MOS管T4的漏极的连接点为驱动电路的第一输出端，第二N沟道MOS管T2的源极与第三N沟道MOS管T3的漏极的连接点为驱动电路的第二输出端，第一N沟道MOS管T1的漏极和第二N沟道MOS管T2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向驱动电路，包括全桥驱动电路和控制电路，所述全桥驱动电路包括四个开关管，所述控制电路包括第一电压输入端口、第二电压输入端口、第一光耦、第二光耦和第一至第六电阻，其特征在于，所述四个开关管分别为第一至第四N沟道MOS管，还包括一升压电路，所述升压电路包括脉冲电压输入端口、第一电容、第二电容、第一二极管和第二二极管；脉冲电压输入端口与第一电容的一端相连，第一电容的另一端与第一二极管的阴极相连，第一二极管的阳极与电源电压相连；第二二极管的阳极与第一二极管的阴极相连，第二二极管的阴极分别与第一光耦的集电极、第二光耦的集电极、第二电容的一端相连，第二电容的另一端接地。

【技术特征摘要】
1.一种双向驱动电路的控制方法，该双向驱动电路包括全桥驱动电路和控制电路，所述全桥驱动电路包括四个开关管，所述控制电路包括第一电压输入端口、第二电压输入端口、第一光耦、第二光耦和第一至第六电阻，所述四个开关管分别为第一至第四N沟道MOS管，还包括一升压电路，所述升压电路包括脉冲电压输入端口、第一电容、第二电容、第一二极管和第二二极管；脉冲电压输入端口与第一电容的一端相连，第一电容的另一端与第一二极管的阴极相连，第一二极管的阳极与电源电压相连；第二二极管的阳极与第一二极管的阴极相连，第二二极管的阴极分别与第一光耦的集电极、第二光耦的集电极、第二电容的一端相连，第二电容的另一端接地，其特征在于，该方法包括两部分：A、升压电路中的脉冲电压端口输入低电平时，电源电压通过第一二极管对第一电容充电产生第一节点电压，当输入高电平时，第一节点电...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛守照，朱彦菘，蒋晓亮，孙臣武，魏源源，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32