功率驱动器制造技术

一种功率驱动器，用于根据控制信号驱动大功率负载，其高位控制电路包括电荷池、信号输入端、直流电源端、控制端及比较端。直流电源端连接到相对于地电位具有一定电势差的电位。当信号输入端接收到“断”控制信号时，电荷池被直流电源端充电而储存电荷，但此时控制端与比较端之间保持小于一定的触发电压的电势差。当信号输入端接收到“通”控制信号时，电荷池通过分别连接控制端与比较端的电路放电，使控制端与比较端之间电势差大于所述触发电压。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

功率驱动器
本技术涉及功率驱动器，尤其涉及由电控开关控制的大功率感性负载的功率 驱动器。
技术介绍
长期以来，直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变 速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。特别随着高开关频率、全控型的第二代 电力半导体器件的发展，计算机在控制领域的发展，以及脉宽调制(PWM)直流调速技术的 应用，直流电机得到广泛应用。为适应小型直流电机的使用需求，各半导体厂商推出了直流电机控制专用IC(集 成电路)，构成基于微处理器控制的直流电机伺服系统。但是，专用集成电路构成的直流电 机驱动器的输出功率有限，不适合大功率直流电机驱动需求。电子行业产品中，大量的使用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)作为电 控开关用于驱动大功率的负载，特别是感性负载(比如电机)。因此采用增强型场效应管， 可直接与微处理器接口，应用PWM技术实现直流电机调速控制，满足大功率直流电机驱动 控制需求，并具有快速、精确、高效、低功耗等特点。但是若要控制各个MOSFET，各MOSFET的源极与栅极之间的电压必须足够高。通常 MOSFET因为驱动特性的要求，当源极的电位变化时，栅极电位需要有相应高度的变化，才能 维持源极与栅极之间的足够高电压以驱动M0SFET，故几乎都需要很复杂的驱动电路和复杂 的供电电路，特别是用于驱动MOSFET矩阵以及多电位MOSFET矩阵时，复杂的驱动电路和配 套的多路隔离电源则是一个很头疼的问题。对于上述问题，各大IC厂商都开发了专用的驱动芯片和模块，但是，价格高昂，并 且都是针对某种特定环境和需求进行的设计，所以，直接用专用的驱动芯片和模块势必造 成成本高并且很多情况下都限制于芯片厂商的设计。同时，因为品种众多并且应用面很窄， 所以也附带的产生采购等一系列问题。因此，迫切需要低成本并且可靠地解决上述问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，提供一种低成本的功率驱动器，即使被控制的 电控开关的电位相对于地电位变化，功率驱动器仍可以控制输出一定的控制电压以驱动电 控开关。为解决上述技术问题，本技术的功率驱动器采用如下技术方案本技术提供一种具有高位控制电路的功率驱动器，用于根据控制信号驱动大 功率负载，该高位控制电路包括电荷池、信号输入端、直流电源端、控制端及比较端，直流电 源端连接到相对于地电位具有一定电势差的电位。当信号输入端接收到“断”控制信号时， 电荷池被直流电源端充电而储存电荷，但此时控制端与比较端之间保持小于一定的触发电压的电势差。当信号输入端接收到“通”控制信号时，电荷池通过分别连接控制端与比较端 的电路放电，使控制端与比较端之间电势差大于所述触发电压。本技术的功率驱动器利用电路驱动信号本身的规律，对电荷池充、放电，由于 电荷池两端电压不能突变，电荷池放电时使控制端可以在比较端的基础电位上叠加，使比 较端电位升高一定幅度的情况下，控制端的电位也能升高相应的幅度，从而保持控制端与 比较端之间电势差大于所述触发电压，实现了控制端相对于比较端电压的提升，进而实现 了在直流电源端低电压条件下，对高驱动压控型电子元器件的驱动。在一种优选的实施例中，本技术的功率驱动器还包括低位控制电路，包括信 号输入端、直流电源端及控制端，直流电源端连接到相对于地电位具有预定电势差的电位， 在该低位控制电路中当信号输入端接收到“断”控制信号时，控制端与地之间的电势差小 于前述触发电压；当信号输入端接收到“通”控制信号时，控制端与地之间的电势差大于前 述触发电压。这样低位控制电路可以做得比较简单而成本比较低，当高、低位控制电路被用于 驱动多个压控型电子元器件的矩阵时，低位控制电路可以用于驱动电位相对于地电位固定 的压控型电子元器件，而只有用于驱动电位相对于地电位浮动的压控型电子元器件时，才 使用高位控制电路。由于高位控制电路相对低位控制电路更复杂而成本比较高，这样当减 少高位控制电路的数量时，从而降低了整体的成本。在优选的实施例中，高位控制电路的信号输入端接收到的控制信号变化时，其比 较端电位存在变化。在本技术的实施例中，不管比较端电位如何变化，高位控制电路仍 可在控制端与比较端之间输出一定的驱动电压，高位控制电路的优势得以充分体现。在又一种优选的实施例中，在直流电源端与电荷池之间连接有单向导电元件，当 高位控制电路的信号输入端接收到“通”控制信号时，单向导电元件截止，当高位控制电路 的信号输入端接收到“断”控制信号时，单向导电元件导通。单向导电元件可以采用常用的 晶体二极管，其技术成熟，结构简单而性能稳定，成本亦低，可以在低成本的前提下，实现对 电荷池的充、放电控制。在又一种优选的实施例中，在高位控制电路中，控制端与比较端之间连接有控制 元件，当信号输入端接收到“断”控制信号时，该控制元件使控制端与比较端之间处于导通 状态，当信号输入端接收到“通”控制信号时，该控制元件使控制端与比较端之间处于截止 状态。该控制元件可以提高对高位控制电路中控制端与比较端之间输出的驱动电压的控制 的稳定度。在又一种优选的实施例中，在低位控制电路中，控制端与地之间连接有控制元件， 当信号输入端接收到“断”控制信号时，该控制元件使控制端与地之间处于导通状态，当信 号输入端接收到“通”控制信号时，该控制元件使控制端与地之间处于截止状态。该控制元 件可以提高对低位控制电路中控制端电位的控制的稳定度。在又一种优选的实施例中，在高位控制电路中，电荷池的与比较端相连接的一极 相对的另一极与控制端之间连接有控制元件，当信号输入端接收到“通”控制信号时，该控 制元件使控制端与电荷池之间处于导通状态，当信号输入端接收到“断”控制信号时，该控 制元件使控制端与电荷池之间处于截止状态。该控制元件可以用常用的晶体三极管实现， 其技术成熟，结构简单而性能稳定，成本亦低，可以在低成本的前提下，实现对电荷池的充、放电控制。在又一种优选的实施例中，在低位控制电路中，控制端与直流电源端之间连接有 控制元件，当信号输入端接收到“通”控制信号时，该控制元件使控制端与直流电源端之间 处于导通状态，当信号输入端接收到“断”控制信号时，该控制元件使控制端与直流电源端 之间处于截止状态。该对直流电源端的通断电的控制电路简单，且该控制元件可以用常用 的晶体三极管实现，其技术成熟，结构简单而性能稳定，成本亦低，可以在低成本的前提下， 实现控制端电位的控制。在又一种优选的典型实施例中，其包括两个高位控制电路及两个低位控制电路， 每个控制电路控制至少一个电控开关，每个电控开关包括栅极、源极及漏极，在栅极与源极 之间的电压达到前述的触发电压时，源极及漏极导通，否则源极及漏极截止；在高位控制电 路控制的电控开关中，漏极都电性连接到直流驱动电源的一极，源极分别连接到相应高位 控制电路的比较端并且分别连接到负载的相对第一负载极及第二负载极，栅极则分别连接 到相应高位控制电路的控制端；在两个低位控制电路控制的电控开关中，漏极分别连接到 所述负载的相对两极，源极都连接到地，栅极则分别连接到相应低位控制电路的控制端。这 样，源极连接到地电位的电控开关用低位控制电路驱动，其他电控开关才使用高位控制电 路，合理的组合降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率驱动器（１００），用于根据控制信号驱动大功率负载（Ｍ１），其特征在于：其包括：　　高位控制电路（１０、１２），包括电荷池（Ｃ１）、信号输入端（Ｈ１、Ｈ２）、直流电源端（ＤＣ２）、控制端（ＤＨ１、ＤＨ２）及比较端（Ｂ１、Ｂ２），直流电源端（ＤＣ２）连接到相对于地电位具有一定电势差的电位；　　当信号输入端（Ｈ１、Ｈ２）接收到“断”控制信号时，电荷池（Ｃ１）被直流电源端（ＤＣ２）充电而储存电荷，但此时控制端（ＤＨ１、ＤＨ２）与比较端（Ｂ１、Ｂ２）之间保持小于一定的触发电压的电势差；　　当信号输入端（Ｈ１、Ｈ２）接收到“通”控制信号时，电荷池（Ｃ１）通过分别连接控制端（ＤＨ１、ＤＨ２）与比较端（Ｂ１、Ｂ２）的电路放电，使控制端（ＤＨ１、ＤＨ２）与比较端（Ｂ１、Ｂ２）之间电势差大于所述触发电压。

【技术特征摘要】
一种功率驱动器(100)，用于根据控制信号驱动大功率负载(M1)，其特征在于其包括高位控制电路(10、12)，包括电荷池(C1)、信号输入端(H1、H2)、直流电源端(DC2)、控制端(DH1、DH2)及比较端(B1、B2)，直流电源端(DC2)连接到相对于地电位具有一定电势差的电位；当信号输入端(H1、H2)接收到“断”控制信号时，电荷池(C1)被直流电源端(DC2)充电而储存电荷，但此时控制端(DH1、DH2)与比较端(B1、B2)之间保持小于一定的触发电压的电势差；当信号输入端(H1、H2)接收到“通”控制信号时，电荷池(C1)通过分别连接控制端(DH1、DH2)与比较端(B1、B2)的电路放电，使控制端(DH1、DH2)与比较端(B1、B2)之间电势差大于所述触发电压。2.如权利要求1所述的功率驱动器(100)，其特征在于其包括低位控制电路(20、 22)，包括信号输入端(Li、L2)、直流电源端(DC2)及控制端(DLU DL2)，直流电源端(DC2) 连接到相对于地电位具有预定电势差的电位，在该低位控制电路(20、22)中当信号输入端(L1、L2)接收到“断”控制信号时，控制端(DL1、DL2)与地之间的电势差 小于前述触发电压；当信号输入端(L1、L2)接收到“通”控制信号时，控制端(DL1、DL2)与地之间的电势差 大于前述触发电压。3.如权利要求1所述的功率驱动器(100)，其特征在于当高位控制电路(10、12)的信 号输入端(H1、H2)接收到的控制信号变化时，其比较端(B1、B2)电位存在变化。4.如权利要求3所述的功率驱动器(100)，其特征在于在直流电源端(DC2)与电荷 池之间连接有单向导电元件(Dl)，当高位控制电路(10、12)的信号输入端(H1、H2)接收到 “通”控制信号时，单向导电元件(Dl)截止，当高位控制电路(10、12)的信号输入端(H1、H2) 接收到“断”控制信号时，单向导电元件(Dl)导通。5.如权利要求1所述的功率驱动器(100)，其特征在于在高位控制电路(10、12)中， 控制端(DH1、DH2)与比较端(B1、B2)之间连接有控制元件(Q5)，当信号输入端(H1、H2)接 收到“断”控制信号时，该控制元件(Q5)使控制端(DH1、DH2)与比较端(B1、B2)之间处于导 通状态，当信号输入端(H1、H2)接收到“通”控制信号时，该控制元件(Q5)使控制端(DH1、 DH2)与比较端(B1、B2)之间处于截止状态。6.如权利要求2所述的功率驱动器(100)，其特征在于在低位控制电路(20、22)中， 控制端(DL1、DL2)与地之间连接有控制元件(Q6)，当信号输入端(L1、L2)接收到“断”控制 信号时，该控制元件(Q6)使控制端(DL1、DL2)与地之间处于导通状态，当信号输入端(Li、 L2)接收到“通”控制信号时，该控制元件(Q6)使控制端(DL1、DL2)与地之间处于截止状 态。7.如权利要求1所述的功率驱动器(100)，其特征在于在高位控制电路(10、12)中， 电荷池(Cl)的与比较端(B1、B...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚巍，
申请(专利权)人：依必安派特风机上海有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]