N型溝道mos管驅動電路的製作方法
2023-05-17 00:57:46 3
專利名稱：N型溝道mos管驅動電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽車電子技術領域，特別涉及一種金屬氧化物半導體場效應管驅動電路。
背景技術：
目前在汽車電子領域，對於集成電路的應用已相當廣泛。集成電路相對於分離件 搭建的電路具有比較明顯的優勢，比如一致性好，應用便利，降低電路設計門檻，簡化電路 結構等。但相當一部分集成電路，應用及維修成本高昂，比如，比較常用的金屬氧化物半導 體場效應管(M0S管)驅動電路，尤其是N型管的高邊驅動電路，能在汽車電子領域應用的， 大多集成度比較高，一般為多路驅動，並附帶有診斷功能。在低成本應用場合，造成功能閒 置，不利於有效控制成本。本著物盡其用的原則，在這些場合，可利用分離件搭建驅動電路， 一方面可降低設計冗餘，另一方面也可相當程度地提高成本優勢。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種低成本、結構簡單、易於調試的N型溝道 MOS管高邊驅動電路。為了解決以上技術問題，本發明提供了一種N型溝道MOS管驅動電路，包括被驅 動的MOS管的漏極連接系統電源正端；負載跨接在被驅動MOS管的源極與電源地之間；被 驅動的MOS管的柵極連接到一個電容Cl，所述電容Cl連接到可控開關，受可控開關控制； 所述電容Cl通過電容的自舉作用構成獨立於系統電源的懸浮電源；當可控開關閉合後，電 容Cl通過其所連接的電阻R1、被驅動MOS管的柵源結電容，形成了一個放電迴路，同時被 驅動MOS管的柵源結電容被充電，形成開啟被驅動MOS管所需的電壓偏置；當可控開關開路 時，電源通過二極體D1、電容Cl以及電阻R4與負載的並聯體，形成充電迴路，給電容Cl補 充電荷。本發明的有益效果在於無其他附加功能前提下可實現N型溝道MOS管的高邊驅 動，可替代昂貴的專用驅動晶片，成本低廉、結構簡單、可靠，所用器件通用、易於採購。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。圖1是本發明實施例所述可控開關驅動MOS管的示意圖；圖2是本發明實施例所述給電容Cl充電的示意圖；圖3是本發明實施例所述加速關閉電路的示意圖；圖4是本發明實施例所述可控開關的示意圖；圖5是本發明實施例所述可控開關中加速電容的示意圖；圖6是本發明實施例所述被驅動MOS管的示意圖；圖7是本發明實施例所述N型溝道MOS管高邊驅動電路的示意圖。
具體實施例方式本發明提供了一種低成本、結構簡單、易於調試的N型溝道MOS管高邊驅動電路。由N型MOS管的驅動原理可知，驅動其開啟的必要條件是柵源之間保持一定的電 壓。由於N型溝道的MOS管處於高邊，其源極與負載連接，是整個電路的輸出端，其電位不 固定，因此為滿足驅動要求，柵極電位必須跟隨源極電位，使得柵源電壓保持所要求的值。如圖7所示，本發明提供了一種N型溝道MOS管的高邊驅動電路，即電源正接入 MOS管漏極，負載位於MOS管的源極與電源地之間，其中包括控制端、輸出端、MOS管開啟電 路、MOS管關閉電路。控制端通過電阻R6連接三極體Q3的基極；三極體Q3的發射極連接 電阻R7與電容C2 ；電阻R7與電容C2的另一端連接至電源地端；三極體Q3的集電極連接 電阻R5 ；電阻R5的另一端連接三極體Ql的基極；三極體Ql的發射極與基極之間跨接電阻 R2 ；三極體Ql的集電極連接電阻Rl ；電阻Rl的另一端連接二極體D2的正端；二極體D2的 負端連接被驅動MOS管的柵極；被驅動MOS管的漏極連接電源正端；被驅動MOS管的柵極連 接三極體Q2的發射極；三極體Q2的集電極連接被驅動MOS管的源極；三極體Q2的基極連 接二極體D2的正端；電阻R3跨接在三極體Q2的基極與集電極之間；電容Cl跨接在被驅動 MOS管的源極與三極體Ql的發射極之間；電阻R4跨接在被驅動MOS管的源極與電源地之 間；二極體Dl正端連接被驅動MOS管的漏極；二極體Dl負端連接三極體Ql的發射極。負 載連接在被驅動MOS管的源極。控制端通過高低電平控制三極體Q3的狀態及三極體Ql的 導通或截止，近而打開或關閉MOS管。本發明的N型溝道MOS管高邊驅動電路，利用電荷泵原理進行設計。如圖1所示， 當可控開關開啟後，由於電容Cl有儲能，可通過電容Cl放電維持柵源電壓。此時電容Cl放 電迴路獨立於電源，自成一體，形成一個懸浮電源。當可控開關開路後，電容Cl可從電源處 獲得能量，為下一次開啟作準備。與此同時，MOS管在加速關閉電路的作用下截止，如圖2、 3。如此，周爾復始地使MOS管交替導通截止。由此也可得出，可控開關不能長時間閉合，因 為此時電容Cl獨立於電源，無法獲得能量補充，其儲能遲早會幹涸，因此必須在電容Cl的 電壓下降至臨界點時關閉可控開關，使其補充能量。亦即必須以脈衝激勵。本發明在無其他附加功能前提下可實現N型溝道MOS管的高邊驅動，可替代昂貴 的專用驅動晶片，成本低廉、結構簡單、可靠，所用器件通用、易於採購。設應用系統為+12V;設被驅動MOS管為Ml ；如圖6所示，柵源結電容為Ciss ；其電 壓為Uci ；柵漏結電容為Crss ；其電壓為Ucr ；Coss為源漏寄生電容；初始狀態激勵信號為 低，即Ml截止，可得此時Uci = 0 ；Ucr = -12V。如圖4 所示，當激勵信號為高時，13 = (uin-Au3)/R7 ;I1 = Aul/R2 ；12 = β 1* (13-11)；與此同時，Ml結電容獲得充電，當其結電壓達到開啟閾值時Ml開啟，獲得的 電荷總量為uGS*(Ciss+2*Crss)。其中
11為流經電阻R2的電流；12為三極體Q3發射極電流；13為三極體Ql集電極電流；Δ ul為三極體Ql發射極基極結壓；Δ u3為三極體Ql基極發射極結壓；
Uin為控制端輸入電壓；β 1為三極體Ql放大倍數；uGS為被驅動MOS管柵源結壓；當激勵信號為低時，三極體Q1、Q3均關閉，三極體Q2獲得正向偏置而開啟，如圖3 所示。14= (i3 2+l)*(Uci/R3)；當Uci達到關閉閾值時，Ml關閉。其中14為三極體Q2發 射極電流；β 2為三極體Q2的放大倍數。本發明並不限於上文討論的實施方式。以上對具體實施方式
的描述旨在於為了描 述和說明本發明涉及的技術方案。基於本發明啟示的顯而易見的變換或替代也應當被認為 落入本發明的保護範圍。以上的具體實施方式
用來揭示本發明的最佳實施方法，以使得本 領域的普通技術人員能夠應用本發明的多種實施方式以及多種替代方式來達到本發明的 目的。
權利要求
1.一種N型溝道MOS管驅動電路，其特徵在於，包括被驅動的MOS管的漏極連接系統電源正端；負載跨接在被驅動MOS管的源極與電源地 之間；被驅動的MOS管的柵極連接到一個電容Cl，所述電容Cl連接到可控開關，受可控開關 控制；所述電容Cl通過電容的自舉作用構成獨立於系統電源的懸浮電源； 當可控開關閉合後，電容Cl通過其所連接的電阻R1、被驅動MOS管的柵源結電容，形成 了一個放電迴路，同時被驅動MOS管的柵源結電容被充電，形成開啟被驅動MOS管所需的電壓偏置；當可控開關開路時，電源通過二極體D1、電容Cl以及電阻R4與負載的並聯體，形成充 電迴路，給電容Cl補充電荷。
2.如權利要求1所述的N型溝道MOS管驅動電路，其特徵在於，還包括MOS管加速關閉 電路，其包括二極體D2的負端連接被驅動MOS管的柵極；被驅動MOS管的漏極連接電源正端； 被驅動MOS管的柵極連接三極體Q2的發射極；三極體Q2的集電極連接被驅動MOS管 的源極；三極體Q2的基極連接二極體D2的正端； 電阻R3跨接在三極體Q2的基極與集電極之間；與當可控開關開路時，二極體D2失去了對三極體Q2的鉗製作用，被驅動MOS管的柵源 結可通過三極體Q2、電阻R3形成低阻抗放電迴路，加速截止。
3.如權利要求1所述的N型溝道MOS管驅動電路，其特徵在於，所述可控開關，包括 控制端，控制端通過電阻R6連接三極體Q3的基極，所述控制端的輸入為給定電流； 三極體Q3的發射極連接電阻R7 ；電阻R7的另一端連接至電源地端； 三極體Q3的集電極連接電阻R5 ； 電阻R5的另一端連接三極體Ql的基極。
4.如權利要求3所述的N型溝道MOS管驅動電路，其特徵在於，所述可控開關的控制端 輸入一定頻率的方波信號。
5.如權利要求4所述的N型溝道MOS管驅動電路，其特徵在於，在電阻R7兩端並聯一 電容C2以提高電路的響應速度。
全文摘要
本發明公開了一種N型溝道MOS管驅動電路，包括被驅動的MOS管的漏極連接系統電源正端；負載跨接在被驅動MOS管的源極與電源地之間；被驅動的MOS管的柵極連接到一個電容C1，所述電容C1連接到可控開關，受可控開關控制；所述電容C1通過電容的自舉作用構成獨立於系統電源的懸浮電源；當可控開關閉合後，電容C1通過其所連接的電阻R1、被驅動MOS管的柵源結電容，形成了一個放電迴路，同時被驅動MOS管的柵源結電容被充電，形成開啟被驅動MOS管所需的電壓偏置；當可控開關開路時，電源通過二極體D1、電容C1以及電阻R4與負載的並聯體，形成充電迴路，給電容C1補充電荷。本發明結構簡單、可靠。
文檔編號H03K17/687GK102055452SQ20091020176
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月5日 優先權日2009年11月5日
發明者張毅, 羅來軍, 黃東亞 申請人:聯創汽車電子有限公司