一种H桥驱动电路的PWM调制组件制造技术

本发明专利技术提供一种H桥驱动电路的PWM调制组件，其H桥驱动电路的4个开关管都为NMOS管，开关管的栅极分别与驱动电路连接，驱动电路的输入端分别与H桥驱动信号产生电路的信号输出端连接，H桥驱动信号产生电路向一侧的上管对应的驱动电路持续输出导通信号，下管对应的驱动电路持续输出截止信号，向另一侧的上管和下管对应的驱动电路交替输出截止和导通信号。本发明专利技术的调制组件，由于第一侧上管一直处在导通状态，其栅极与电源电压间存在很大的寄生电容，大大减少升压电路自带的存储电容；且第一侧的上管导通，第一侧的下管截止，使得H桥驱动电路的输出端不会出现负压的情况，使得电路工作比以前更加可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种H桥驱动电路的PWM调制组件
本专利技术涉及H桥驱动电路，具体涉及一种H桥驱动电路的PWM调制组件。
技术介绍
集成的H桥驱动芯片被广泛的应用于直流无刷电机中。用集成电路工艺设计的传统的H桥驱动电路，H桥的上管一般采用PMOS管，H桥下管一般采用NMOS管。在耐压和面积都相等的情况下，PMOS管的导通电阻要比NMOS管大很多。在驱动电流大，要求导通电阻小的应用场合，用PMOS管做H桥的上管，需要非常大的面积才能达到小的导通电阻，使得芯片成本很高并且封装困难。这导致在大电流应用的场合下，一般H桥都用分立器件实现，而不是集成到集成电路里面。如图1所示，将H桥的上管M1、M2从PMOS管改为NMOS管，即H桥的左上管M1、右上管M2和左下管M3、右下管M4都为NMOS管，可以有效的降低H桥的导通电阻，在大电流应用场合就有可能将H桥集成到集成电路里面。但是H桥的上管M1、M2采用NMOS管在设计上存在几个缺点。第一，H桥上管用NMOS管，需要设计一个升压电路101，以产生一个比电源电压更高的内部电源，用于驱动H桥上管M1、M2。为了保证升压电路101输出的内部电源电压稳定，升压电路101需要自带一个大的存储电容CAP(存储电容一般在升压电路中，现有技术需要的电容很大，在图中的升压电路101的输出端口外接一个存储电容CAP用于表示内部自带的存储电容)，这个存储电容CAP会大大增加芯片的输出管面积；第二，H桥的上管M1、M2(NMOS管)从截止变为导通的时候，上管M1、M2的栅极的电压从零增加到升压电路101的输出电压，这个过程是一个对上管M1、M2的栅极进行充电的过程，充电需要的所有电荷都是从升压电路101来。这就需要升压电路101有足够大的电流能力，H桥的上管M1、M2的输出管面积越大，升压电路101的电流能力要求就越大，芯片面积也会越大；第三，由于上管M1、M2的栅极的供电电源是升压电路101的输出，H桥的上管M1、M2开启或者关断本身会就升压电路101有影响，这使得对H桥的上升沿时间和下降沿时间的设计更加困难。在直流无刷电机应用中，H桥驱动电路需要进行脉冲宽度调制(PWM)调速的时候，由于输出管开启和关断频繁，以上所提的三个缺点，会变得更加突出。因此尽管NMOS管比PMOS导通电阻要小很多，但是集成电路里面的H桥上管，大多用的还是PMOS管。此外，如图1所示，根据传统的PWM调速方式的原理，传统的H桥驱动电路的PWM调制组件会在H桥输出产生负电压，负电压会在集成电路中，会引起寄生NPN管三极管开启，影响芯片正常工作。在H桥驱动电路的PWM调制组件中，左上管M1和左下管M3通过第一输出端DO连接，且右上管M2和右下管M4通过第二输出端DOB连接，当驱动负载为直流无刷电机或者风扇时，电机线圈可以等效为电感，以电流从第一输出端DO到第二输出端DOB为例。右上管M2的栅极一直为低电平，右下管M4的栅极一直为高电平，右上管M2截止、右下管M4导通；当左上管M1的栅极为高电平时，左下管M3的栅极为低电平，左上管M1导通、左下管M3截止，由此，第一输出端DO被上拉到高电位，第二输出端DOB被下拉到低电位，电流方向如图1中的第一路径W1’所示，电流从电源电压端VCC经过左上管M1、负载电感L1、右下管M4流到地，给负载供电；当左上管M1的栅极由高电平变低电平时，左下管M3的栅极为高电平，左上管M1截止、左下管M3导通，第一输出端DO被下拉到低电平，此时，第二输出端DOB依然为低电平，第一输出端DO到第二输出端DOB之间的负载电感为供能元件，电流方向如图1中的第二路径W2’所示，此时电感上的电流经过右下管M4、地、左下管M3构成回路，电流缓慢衰减，实现打开两个下管续流的方式。然而，由于器件的开启需要时间，为防止直通电流，在左上管M1关闭以后，左下管M3才打开，这切换期间电感电流会短暂的通过右下管M4、左下管M3的体二极管回到负载电感L1，造成第一输出端DO会出现负压。为了解决H桥上管用NMOS管存在的上述三个缺点以及H桥在进行PWM调速时，产生的负压问题，需要设计一种新型的H桥驱动电路的PWM调制组件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种H桥驱动电路的PWM调制组件，以减小升压电路的存储电容、使得输出端无负压、降低对升压电路能力的要求、便于调节输出端的上升沿和下降沿。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种H桥驱动电路的PWM调制组件，其包括一芯片的H桥驱动电路，所述H桥驱动电路在两侧分别具有第一输出端和第二输出端，第一输出端和第二输出端之间设有一具有负载电感的负载，所述H桥驱动电路的4个开关管包括第一侧的上管和下管以及第二侧的上管和下管，所述4个开关管都为NMOS管，4个开关管的栅极分别与4个驱动电路连接，所述4个驱动电路的输入端分别与一H桥驱动信号产生电路的4个信号输出端连接，所述H桥驱动信号产生电路设置为向第一侧的上管对应的驱动电路持续输出导通信号，向第一侧的下管对应的驱动电路持续输出截止信号，向第二侧的上管和下管对应的驱动电路均交替输出截止信号和导通信号，每当向第二侧的上管和下管的其中一个所对应的驱动电路输出的信号切换为截止信号并使得对应的开关管截止完成时，向第二侧的上管和下管的另一个所对应的驱动电路输出的信号切换为导通信号以使得对应的开关管开始导通。每个驱动电路均包括依次连接的PMOS管、第一电阻、第二电阻和NMOS管，第一电阻和第二电阻之间设有一驱动电路输出端，每个驱动电路分别通过其驱动电路输出端与对应的开关管的栅极连接；所述驱动电路的PMOS管的源极为供电端，其漏极与第一电阻连接；NMOS管的源极与第二电阻连接，其漏极接地，所述驱动电路的PMOS管的栅极与NMOS管的栅极短接并设有其输入端。所述第一输出端和第二输出端均和与之同侧的上管的栅极之间设有一充电二极管。第一侧和第二侧的上管的漏极均与一芯片的电源电压连接，第一侧和第二侧的下管的源极均接地。与第一侧和第二侧的上管对应的驱动电路的供电端均通过一升压电路与所述电源电压相连，且与第一侧和第二侧的下管对应的驱动电路的供电端均直接与一芯片的内部供电电源相连。另一方面，本专利技术提供一种H桥驱动电路的PWM调制方法，包括：S1：提供一H桥驱动电路的PWM调制组件，所述H桥驱动电路的PWM调制组件包括一芯片的H桥驱动电路，所述H桥驱动电路在两侧分别具有第一输出端和第二输出端，第一输出端和第二输出端之间设有一具有负载电感的负载，所述H桥驱动电路的4个开关管包括第一侧的上管和下管以及第二侧的上管和下管，所述4个开关管都为NMOS管，4个开关管的栅极分别与4个驱动电路连接，所述4个驱动电路的输入端分别与一H桥驱动信号产生电路的4个信号输出端连接；S2：所述H桥驱动信号产生电路向第一侧的上管对应的驱动电路持续输出导通信号，向第一侧的下管对应的驱动电路持续输出截止信号，向第二侧的上管对应的驱动电路输出截止信号，向第二侧的下管对应的驱动电路输出导通信号，并导通一段时间；S3：所述H桥驱动信号产生电路向第二侧的下管所对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种H桥驱动电路的PWM调制组件，其包括一芯片的H桥驱动电路，所述H桥驱动电路在两侧分别具有第一输出端和第二输出端，第一输出端和第二输出端之间设有一具有负载电感的负载，所述H桥驱动电路的4个开关管包括第一侧的上管和下管以及第二侧的上管和下管，其特征在于，所述4个开关管都为NMOS管，4个开关管的栅极分别与4个驱动电路连接，所述4个驱动电路的输入端分别与一H桥驱动信号产生电路的4个信号输出端连接，所述H桥驱动信号产生电路设置为向第一侧的上管对应的驱动电路持续输出导通信号，向第一侧的下管对应的驱动电路持续输出截止信号，向第二侧的上管和下管对应的驱动电路均交替输出截止信号和导通信号，每当向第二侧的上管和下管的其中一个所对应的驱动电路输出的信号切换为截止信号并使得对应的开关管截止完成时，向第二侧的上管和下管的另一个所对应的驱动电路输出的信号切换为导通信号以使得对应的开关管开始导通。/n

【技术特征摘要】
1.一种H桥驱动电路的PWM调制组件，其包括一芯片的H桥驱动电路，所述H桥驱动电路在两侧分别具有第一输出端和第二输出端，第一输出端和第二输出端之间设有一具有负载电感的负载，所述H桥驱动电路的4个开关管包括第一侧的上管和下管以及第二侧的上管和下管，其特征在于，所述4个开关管都为NMOS管，4个开关管的栅极分别与4个驱动电路连接，所述4个驱动电路的输入端分别与一H桥驱动信号产生电路的4个信号输出端连接，所述H桥驱动信号产生电路设置为向第一侧的上管对应的驱动电路持续输出导通信号，向第一侧的下管对应的驱动电路持续输出截止信号，向第二侧的上管和下管对应的驱动电路均交替输出截止信号和导通信号，每当向第二侧的上管和下管的其中一个所对应的驱动电路输出的信号切换为截止信号并使得对应的开关管截止完成时，向第二侧的上管和下管的另一个所对应的驱动电路输出的信号切换为导通信号以使得对应的开关管开始导通。


2.根据权利要求1所述的H桥驱动电路的PWM调制组件，其特征在于，每个驱动电路均包括依次连接的PMOS管、第一电阻、第二电阻和NMOS管，第一电阻和第二电阻之间设有一驱动电路输出端，每个驱动电路分别通过其驱动电路输出端与对应的开关管的栅极连接；所述驱动电路的PMOS管的源极为供电端，其漏极与第一电阻连接；NMOS管的漏极与第二电阻连接，其源极接地，所述驱动电路的PMOS管的栅极与NMOS管的栅极短接并设有其输入端。


3.根据权利要求2所述的H桥驱动电路的PWM调制组件，其特征在于，所述第一输出端和第二输出端均和与之同侧的上管的栅极之间设有一充电二极管。


4.根据权利要求2所述的H桥驱动电路的PWM调制组件，其特征在于，第一侧和第二侧的上管的漏极均与一芯片的电源电压连接，第一侧和第二侧的下管的源极均接地。


5.根据权利要求4所述的H桥驱动电路的PWM调制组件，其特征在于，与第一侧和第二侧的上管对应的驱动电路的供电端均通过一升压电路与所述电源电压相连，且与第一侧和第二侧的下管对应的驱动电路的供电端均直接与一芯片的内部供电电源相连。


6.一种H桥驱动电路的PWM调制方法，其特征在于，包括：
步骤S1：提供一H桥驱动电路的PWM调制组件，所述H桥驱动电路的PWM调制组件包括一芯片的H桥驱动电路，所述H桥驱动电路在两侧分别具有第一输出端和第二输出端，第一输出端和第二输出端之间设有一具有负载电感的负...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：上海灿瑞科技股份有限公司，深圳灿鼎微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31