一种采用浮地稳压及升压的半桥驱动电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种采用浮地稳压及升压的半桥驱动电路，包括受控于PWM控制的高压驱动电路，还包括浮地稳压电路和为浮地稳压电路供电的升压电路，高压驱动电路用于控制外部高压功率管NMOS1的栅极；浮地稳压电路给高压驱动电路供电，浮地稳压电路和高压驱动电路的参考地电压为外部高压功率管NMOS1的源极电压即浮动电压V

【技术实现步骤摘要】
一种采用浮地稳压及升压的半桥驱动电路


[0001]本技术涉及一种PWM驱动电路，属于集成电路设计


技术介绍

[0002]在采用半桥或者由半桥构成的全桥电路驱动负载如照明灯具等时，高电压侧和低电压侧的功率MOS管通常都采用NMOS管。由于NMOS功率管导通时漏极和源极的电压差很小，且漏极一般接高压电源，因此，驱动电路输出控制功率管栅极的电压就需要比电源电压高，驱动电路通常采用二极管和电容构成自举升压电路来实现。NMOS功率管导通时，二极管截止，自举电容上保持的电压加在功率管的栅极和源极之间，但由于漏电的存在，电容上电压不能长时间保持，需要周期性地关断功率管，此时二极管导通，给电容充电，电容充满电后才能再次导通功率管。所以，采用自举升压的驱动方式无法实现全占空比的PWM（Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制）驱动，限制了很多需求和应用。
[0003]在隔离型半桥驱动电路中，PWM信号一般需要经过光耦实现隔离输入，但光耦一般工作频率比较低，几kHz以下的PWM信号容易耦合通过，但频率升高后幅度衰减严重，无法耦合通过，而很多照明应用要求PWM驱动信号频率高达20kHz以上，如摄像、拍照等对灯光的闪烁频率要求很高，因此，采用单纯的光耦隔离方式难以胜任。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本技术提供一种通过优化电路设计，降低对输入PWM控制信号占空比和频率的要求，具有全占空比的采用浮地稳压及升压的半桥驱动电路。
[0005]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种采用浮地稳压及升压的半桥驱动电路，包括受控于PWM控制的高压驱动电路、低压驱动电路，高压驱动电路和低压驱动电路的电路结构和工作原理与传统的自举升压半桥驱动电路相同。本技术的特点是还包括一浮地稳压电路，所述高压驱动电路用于控制外部高压功率管NMOS1的栅极，所述低压驱动电路用于控制外部低压功率管NMOS2的栅极；所述外部高压功率管NMOS1的源极与所述外部低压功率管NMOS2的漏极连接，所述外部高压功率管NMOS1的漏极接电源V
DDH
，所述外部低压功率管NMOS2的源极接地；所述浮地稳压电路给所述高压驱动电路供电，所述浮地稳压电路和高压驱动电路的参考地电压为所述外部高压功率管NMOS1的源极电压即浮动电压V
S
。可选的，所述浮地稳压电路的输出端V
H
与所述外部高压功率管NMOS1的源极之间连接有外部电容C1。由于采用了浮地稳压电路为半桥驱动电路的高压侧高压驱动电路供电，浮地稳压电路的输出端V
H
的电压值为V
H压
，地电位为高压侧的外部高压功率管NMOS1的源极电压即浮动电压V
S
，无论其输入电源是否高于外部高压功率管NMOS1的电源V
DDH
的电压V
DDH压
，电压V
DDH压
和浮动电压V
S
之间的电压差被限定在一定范围内，保证外部高压功率管NMOS1的栅极和源极电压差不超过其击穿电压，可以工作在0
‑
100%的全占空比状态，无需像传统半桥驱动一样必须周期性关断功率管为自举电容充电。
[0007]所述浮地稳压电路包括电阻R2、电阻R3、二极管D1、晶体管NMOS6、稳压二极管D2、稳压二极管D3和稳压二极管D4；所述电阻R2和电阻R3的一端连接后接所述升压电路的输出端电压V
BST
，所述电阻R2的另一端接所述稳压二极管D2的阴极，所述稳压二极管D2的阳极接所述稳压二极管D3的阴极，所述稳压二极管D3的阳极接所述稳压二极管D4的阴极，所述稳压二极管D4的阳极接所述浮动电压V
S
；所述电阻R3的另一端接所述二极管D1的阳极，所述二极管D1的阴极接所述晶体管NMOS6的漏极，所述晶体管NMOS6的栅极接所述电阻R2与所述稳压二极管D2的接点，所述晶体管NMOS6的源极为所述浮地稳压电路的输出端V
H
。电阻R2和电阻R3为限流电阻，串联的稳压二极管D2、稳压二极管D3和稳压二极管D4为所述晶体管NMOS6的栅极提供稳定的参考电压。输出端V
H
为高压驱动电路的电源，浮动电压V
S
为高压驱动电路的地，二者压差保持相对稳定，该压差小于晶体管NMOS1的栅
‑
源击穿电压，但该电压绝对值随浮动电压V
S
浮动。二极管D1可以在输入电源为非升压电源即电源V
DD
时使该浮地稳压电路兼容自举升压工作方式，工作在周期性通断状态。
[0008]本技术还包括为所述浮地稳压电路供电的升压电路，升压电路的升压幅度和时钟信号CLK的幅度有关，控制时钟信号CLK的幅度可以控制输出端电压V
BST
的大小，具体来说，所述升压电路的输入端接电源V
DD
，所述升压电路的输出端电压V
BST
大于所述电源V
DDH
的电压V
DDH压
，所述电源V
DD
的电压V
DD压
小于所述电压V
DDH压
，该驱动方案既可以应用于半桥驱动电路，也可以应用于全桥驱动电路。升压电路可以采用外部的电压升高电路代替，PWM信号频率变换电路产生的时钟信号CLK输出给该电压升高电路，外部的电压升高电路与内置的升压电路结构和工作是原理相同，只是位置的差异。
[0009]所述升压电路包括电阻R4、二极管D5、电阻R5、二极管D6、电容C4和电容C5；所述电阻R4的一端接所述电源V
DD
，另一端接所述二极管D5的阳极，所述二极管D5的阴极接所述电阻R5的一端，所述电阻R5的另一端接所述二极管D6的阳极，所述二极管D6的阴极与所述电容C5的一端连接，所述电容C5的另一端接地，所述电容C5和二极管D6的接点为所述升压电路的输出端电压V
BST
，所述电容C4的一端接所述二极管D5和电阻R5的接点，另一端接所述时钟信号CLK。
[0010]本技术的升压电路、浮地稳压电路、高压驱动电路和低压驱动电路被封装成一个集成块，可以减少工艺偏差或者温度变化的影响，该集成块不含集成芯片通用的单元模块，如偏置电压源和电流源等基本电路。
[0011]本技术的有益效果是：本技术采用了浮地稳压电路和升压电路，扩展了半桥驱动电路的供电电压范围，不仅解决了传统自举升压半桥驱动电路不能实现全占空比PWM驱动的问题，同时实现了全占空比PWM驱动和传统自举升压驱动的兼容，提高了半桥驱动电路的适应性，突破了应用限制，拓展了驱动电路的应用领域。
附图说明
[0012]下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。
[0013]图1是本技术的电路原理图。
[0014]图2是PWM信号频率变换电路的电路图。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用浮地稳压及升压的半桥驱动电路，包括受控于PWM控制的高压驱动电路，所述高压驱动电路用于控制外部高压功率管NMOS1的栅极；其特征在于还包括浮地稳压电路和为所述浮地稳压电路供电的升压电路，所述浮地稳压电路给所述高压驱动电路供电，所述浮地稳压电路和高压驱动电路的参考地电压为所述外部高压功率管NMOS1的源极电压即浮动电压V
S
。2.根据权利要求1所述的采用浮地稳压及升压的半桥驱动电路，其特征在于还包括受控于PWM控制的低压驱动电路，所述低压驱动电路用于控制外部低压功率管NMOS2的栅极；所述外部高压功率管NMOS1的源极与所述外部低压功率管NMOS2的漏极连接，所述外部高压功率管NMOS1的漏极接电源V
DDH
，所述外部低压功率管NMOS2的源极接地。3.根据权利要求1所述的采用浮地稳压及升压的半桥驱动电路，其特征在于所述浮地稳压电路的输出端V
H
与所述外部高压功率管NMOS1的源极之间连接有外部电容C1。4.根据权利要求1所述的采用浮地稳压及升压的半桥驱动电路，其特征在于所述浮地稳压电路包括电阻R2、电阻R3、二极管D1、晶体管NMOS6、稳压二极管D2、稳压二极管D3和稳压二极管D4；所述电阻R2和电阻R3的一端连接后接所述升压电路的输出端，所述电阻R2的另一端接所述稳压二极管D2的阴极，所述稳压二极管D2的阳极接所述稳压二极管D3的阴极，所述稳压二极管D3的阳极接所述稳压二极管D4的阴极，所述稳压二极管D4的阳极接所述浮动电压V
S
；所述电阻R...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欢，
申请(专利权)人：瑞韬电子科技无锡有限公司，
类型：新型
国别省市：