一種mosfet驅動電路的製作方法
2023-10-11 14:41:54
專利名稱：一種mosfet驅動電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及電源管理電路中的MOSFET驅動電路，尤其涉及一種使用柵源電壓鉗位技術的MOSFET驅動電路。
背景技術：
電源管理電路的應用非常廣泛，絕大多數電源管理電路都需要內置或者外置 MOSFET,無任是N溝道MOSFET還是P溝道M0SFET，都需要相應的驅動能力逐級增加的驅動電路。圖IA所示為傳統的MOSFET驅動電路；所述開關模塊(11)為N溝道MOSFET或者 P溝道MOSFET或者N溝道和P溝道MOSFET的組合，開關模塊的輸入端連接驅動模塊(12) 的輸出端；所述驅動模塊(1 的輸入端連接電平轉換模塊(1 的輸出端，所述驅動模塊的輸出端連接開關模塊；所述電平轉換模塊(1 的輸入端作為控制信號，輸出端連接驅動模塊；電平轉換模塊將低壓控制信號轉換成高壓控制信號，再通過驅動模塊控制開關模塊的開關動作；所述開關模塊(11)為N溝道MOSFET或者P溝道MOSFET或者N溝道和P溝道 MOSFET的組合，開關模塊的輸入端連接驅動模塊(12)的輸出端。圖IA所示MOSFET驅動電路在P溝道MOSFET驅動中的具體應用如圖IB所示，所述驅動模塊(1 由第二 MOS管M2、第三MOS管M3、第^^一 MOS管Mil、第十二 MOS管M12組成，第三MOS管M3的柵極和第十二 MOS管M12的柵極相連，並連接所述電平轉換模塊(13) 的輸出端，第二 MOS管M2、第十一 MOS管Mll的漏極作為驅動模塊的輸出端連接開關模塊第一 MOS管Ml的柵極；所述電平轉換模塊(1 由第四MOS管M4、第五MOS管M5、第十三 MOS管M13、第十四MOS管M14組成，第十四MOS管M14的柵極作為電平轉換模塊的輸入為第一控制信號Petri端，第十三MOS管M13的柵極作為電平轉換模塊的輸入為第二控制信號Nctrl端，第一控制信號Petri和第二控制信號Nctrl為互補的輸入控制信號，第四MOS 管M4、第十三MOS管M13的漏極和第五MOS管M5的柵極相連並連接驅動模塊0 的輸入端；所述開關模塊(11)為P溝道MOSFET第一 MOS管Ml，第一 MOS管Ml的源極作為驅動電路的輸入信號VIN埠，第一 MOS管Ml的漏極作為輸出信號VOUT埠，第一 MOS管Ml的柵極連接驅動模塊(1 的輸出端。上述傳統的MOSFET驅動電路，其輸入信號VIN埠的工作電壓VIN受到驅動電路中所有驅動管的柵源耐壓的限制，以圖IB所示的P溝道MOSFET驅動電路為例，第一控制信號Petri和第二控制信號Nctrl為互補的輸入控制信號，該驅動電路有兩種工作狀態第一種是第一控制信號Petri為高電平、第二控制信號Nctrl為低電平時第十四 MOS管M14、第四MOS管M4、第十二 MOS管M12、第二 MOS管M2導通，第十三MOS管M13、第五 MOS管M5、第三MOS管M3、第i^一MOS管Mil、第一MOS管Ml關斷，假設管子導通時其漏源兩端電壓為0，則第十四MOS管M14、第四MOS管M4、第十二 MOS管M12、第二 MOS管M2，其柵、 源兩端之間的電壓等於輸入信號電壓VIN，為了保證驅動電路正常工作，輸入信號電壓VIN 不能大於第十四MOS管M14、第四MOS管M4、第十二 MOS管M12、第二 MOS管M2的柵源兩端之間的可以承受的耐壓；第二種是第二控制信號Nctrl為高電平、第一控制信號Petri為低電平時第十三 MOS管M13、第五MOS管M5、第三MOS管M3、第^^一 MOS管Mil、第一 MOS管Ml導通，第十四 MOS管M14、第四MOS管M4、第十二 MOS管M12、第二 MOS管M2關斷，假設管子導通時其漏源兩端電壓為0，則第十三MOS管M13、第五MOS管M5、第三MOS管M3、第^^一 MOS管Mil、第一 MOS管Ml，其柵、源兩端之間的電壓等於輸入信號電壓VIN，為了保證驅動電路正常工作，輸入信號電壓VIN不能大於第十三MOS管M13、第五MOS管M5、第三MOS管M3、第^^一 MOS管 Mil、第一 MOS管Ml的柵源兩端之間的可以承受的耐壓；因此，圖IB所示的P溝道MOSFET驅動電路，其輸入信號埠的工作電壓VIN，必須小於驅動電路中所有管子的柵源耐壓，因此輸入信號電壓VIN的最高工作電壓範圍受到驅動電路中管子的柵源耐壓的限制。
發明內容
本發明要解決現有技術的不足，提供可以提高MOSFET驅動電路最高工作電壓的一種MOSFET驅動電路。一種MOSFET驅動電路，包括電平轉換模塊，所述電平轉換模塊在控制信號的控制下，將輸入端輸入的低壓信號轉換為高壓信號，所述高壓信號通過輸出端輸出；N級驅動模塊，所述N為大於等於1的正整數，所述第一級驅動模塊連接電平轉換模塊的輸出端，接收高壓信號，各級驅動模塊依次串聯，第N級驅動模塊的輸出端驅動開關模塊的柵端；每一級驅動模塊包括上驅動MOS管、下驅動MOS管和控制管，上驅動MOS管的第一端連接電源端，下驅動管的第一端接地，上驅動MOS管的第二端和下驅動MOS管的第二端之間連接控制管，第N級驅動模塊的控制管控制開關模塊的柵源電壓，第i-Ι級驅動模塊的控制管控制第i級驅動模塊的上驅動MOS管和/或下驅動MOS管的柵源電壓，其中1 < = i<N的任意正整數；鉗位模塊，所述鉗位模塊連接在電源和地之間，鉗位模塊的輸出端連接各控制管的柵端，為控制管鉗位驅動管的柵源電壓提供偏置電壓。開關模塊，所述開關模塊的第一控制端連接電源，第二控制端作為MOSFET驅動電路的輸出端，所述開關模塊的柵極連接驅動模塊的輸出端。進一步，所述電平轉換模塊包括控制管和電平轉換管，所述電平轉換模塊的控制管控制第一級驅動模塊的上驅動MOS管和/或下驅動MOS管的柵源電壓；進一步，所述電平轉換模塊的控制管，控制電平轉換模塊中電平轉換MOS管的柵源電壓。進一步，所述驅動模塊的上驅動管為PMOS管，上驅動MOS管的第一端為源端，上驅動MOS管的第二端為漏端，所述驅動模塊的下驅動管為NMOS管，下驅動管的第一端為源端， 下驅動MOS管的第二端為漏端。進一步，所述開關模塊為P溝道M0SFET，開關模塊的第一控制端為源端，開關模塊的第二控制端為漏端。進一步，所述開關模塊為N溝道M0SFET，開關模塊的第一控制端為漏端，開關模塊的第二控制端為源端。進一步，第N級驅動模塊的控制管控制所述P溝道MOSFET的柵源電壓，第i_l級驅動模塊的控制管包括第一控制管和第二控制管，所述第一控制管控制第i級驅動模塊的上驅動MOS管的柵源電壓，所述第二控制管控制第i級驅動模塊的下驅動MOS管的柵源電壓。進一步，第N級驅動模塊的控制管控制所述N溝道MOSFET的柵源電壓，第i_l級驅動模塊的控制管包括第一控制管和第二控制管，所述第一控制管控制第i級驅動模塊的上驅動MOS管的柵源電壓，所述第二控制管控制第i級驅動模塊的下驅動MOS管的柵源電壓。進一步，第N級驅動模塊的控制管控制所述P溝道MOSFET的柵源電壓，第i_l級驅動模塊的控制管包括一個控制管所述控制管控制第i級驅動模塊的上驅動MOS管的柵源電壓。進一步，第N級驅動模塊的控制管控制所述N溝道MOSFET的柵源電壓，第i_l級驅動模塊的控制管包括一個控制管所述控制管控制第i級驅動模塊的下驅動MOS管的柵源電壓。本發明的有益效果是N級驅動模塊和電平轉換模塊的控制管控制MOSFET驅動電路的各MOS管的柵源電壓，避免MOSFET驅動電路的最高工作電壓VIN受到MOSFET驅動電路的各MOS管的柵源耐壓的限制，提高了 MOSFET驅動電路的的工作電壓範圍。
圖IA為傳統MOSFET驅動電路的結構圖。圖IB為傳統P溝道MOSFET驅動電路的具體實現圖。圖2為本發明提出的MOSFET驅動電路。圖3為本發明提出的MOSFET驅動電路。圖4為本發明提出的MOSFET驅動電路。圖5為本發明提出的MOSFET驅動電路。圖6為本發明提出的MOSFET驅動電路。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的內容進一步說明。為解決電路最高工作電壓受柵源擊穿電壓限制的問題，本發明提供了一種MOSFET 驅動電路。一種MOSFET驅動電路，包括電平轉換模塊23，所述電平轉換模塊在控制信號的控制下，將輸入端輸入的低壓信號轉換為高壓信號，所述高壓信號通過輸出端輸出；N級驅動模塊22，所述N為大於等於1的正整數，所述第一級驅動模塊連接電平轉換模塊的輸出端，接收高壓信號，各級驅動模塊依次串聯，第N級驅動模塊的輸出端驅動開關模塊的柵端；每一級驅動模塊包括上驅動MOS管、下驅動MOS管和控制管，上驅動MOS管的第一端連接電源端，下驅動管的第一端接地，上驅動MOS管的第二端和下驅動MOS管的第二端之間連接控制管，第N級驅動模塊的控制管控制開關模塊的柵源電壓，第i-1級驅動模塊的控制管控制第i級驅動模塊的上驅動MOS管和/或下驅動MOS管的柵源電壓，其中1 <=i <N的任意正整數；鉗位模塊M，所述鉗位模塊連接在電源和地之間，鉗位模塊的輸出端連接各控制管的柵端，為控制管鉗位驅動管的柵源電壓提供偏置電壓。開關模塊21，所述開關模塊的第一控制端連接電源，第二控制端作為MOSFET驅動電路的輸出端，所述開關模塊的柵極連接驅動模塊的輸出端。所述電平轉換模塊22包括控制管和電平轉換管，所述電平轉換模塊的控制管連接在電平轉換模塊的導通支路中，控制第一級驅動模塊的上驅動MOS管和/或下驅動MOS 管的柵源電壓；所述電平轉換模塊的控制管，還控制電平轉換模塊中電平轉換MOS管的柵源電壓。所述驅動模塊的上驅動管為PMOS管，上驅動MOS管的第一端為源端，上驅動MOS 管的第二端為漏端，所述驅動模塊的下驅動管為NMOS管，下驅動管的第一端為源端，下驅動MOS管的第二端為漏端。下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步說明，但不應以此限制本發明的保護範圍。在本發明中，以下列電平轉換模塊為例進行說明，本實施例中的電平轉換模塊僅是一種示例，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改，電平轉換模塊可以有多種實現方式，本實施例公開的電平轉換模塊，不能用來限定本發明。如圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，電平轉換模塊為共模結構，包括PMOS管M4、NM0S 管M14，PM0S管M5、NM0S管M13，PM0S管M4的源端和PMOS管M5的源端連接電源VIN，PM0S 管M4的柵端和PMOS管M5的漏端連接，PMOS管M5的柵端和PMOS管M4的漏端連接，NMOS 管M14的源端和PMOS管M5的源端接地，PMOS管M4的漏端和NMOS管M13的漏端之間連接電平轉換模塊的控制管M8，PMOS管M5的漏端和NMOS管M14的漏端之間連接電平轉換模塊的控制管M9，控制管M8為PMOS管，控制管M9為PMOS管PMOS管，M4的漏端連接控制管M8 的源端，NMOS管M13的漏端連接控制管M8的漏級，PMOS管M5的漏端連接控制管M9的源端，NMOS管M14的漏端連接控制管M9的漏級，控制管M8和控制管M9的柵端連接嵌入模塊， NMOS管M14的柵端輸入第一控制信號Petri，NMOS管M15的柵端輸入第二控制信號Nctrl， 控制管M8的源端連接N級驅動模塊的第一級驅動模塊並作為電平轉換模塊的輸出端輸出高壓信號。所述的控制管M8和M9連接在在電平轉換模塊的導通支路中，控制電平轉換模塊中電平轉換MOS管的柵源電壓，其中控制管M8控制PMOS管M5的柵源電壓，控制管M9控制 PMOS管M4的柵源電壓，同時控制管還控制第一級驅動模塊的上驅動MOS管M3的柵源電壓。在本發明中，以下列N級驅動模塊為例進行說明，本實施例中的N級驅動模塊僅是一種示例，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改，N級驅動模塊可以有多種實現方式，本實施例公開的N級驅動模塊，不能用來限定本發明。如圖2所示的N級驅動模塊22，為2級驅動模塊，用於驅動P溝道MOSFET Ml的柵端。第一級驅動模塊連接電平轉換模塊的輸出端，接收高壓信號，第一級驅動模塊和第二級驅動模塊依次串聯，第二級驅動模塊的輸出端驅動開關模塊的柵端，即P溝道MOSFET Ml 的柵端。第一級驅動模塊包括上驅動MOS管(即PMOS管M3)、下驅動MOS管(即NMOS管 M12)和第一級驅動模塊的控制管，PMOS管M3的源端連接電源VIN，NMOS管Ml2的源端接地，第一級驅動模塊的控制管包括兩個控制管分別為PMOS管M7和NMOS管M10，PMOS管M3 的漏端和匪OS管M12的漏端之間連接PMOS管和匪OS管M10，PMOS管M7和匪OS管MlO的源端分別連接第二級驅動模塊的上驅動MOS管(即PMOS管M2的柵端)和第二級驅動模塊的下驅動MOS管(即NMOS管Mll的柵端)，PMOS管M7和NMOS管MlO的柵端連接鉗位模塊，從而由PMOS管M7和NMOS管MlO分別控制第二級驅動模塊的上驅動MOS管(即PMOS 管M2)和下驅動MOS管(即NMOS管Mil)的柵源電壓；第二級驅動模塊包括上驅動MOS管 (即PMOS管M2)、下驅動MOS管(即NMOS管Mil)和第二級驅動模塊的控制管(即PMOS管 M6)，PMOS管M2的源端連接電源VIN，NMOS管Ml 1的源端接地，PMOS管M2的漏端和NMOS管 Mll的漏端之間連接PMOS管M6，PMOS管M6的源端作為第二級驅動模塊的輸出端並控制P 溝道MOSFET Ml的柵源電壓，PMOS管M6的柵端連接鉗位模塊。如圖3所示的N級驅動模塊22為圖2所示的N級驅動模塊22的變形，其差異點在於第一級驅動模塊的控制管包括一控制管PMOS管M7,即一級驅動模塊的控制管僅控制第二級驅動模塊的上驅動管，而沒有控制第二級驅動模塊的下驅動管。如圖5所示的N級驅動模塊22為圖2所示的N級驅動模塊22的擴展，即由圖2 的2級驅動模塊擴展為N級驅動模塊，其工作原理同圖2類似，在此不再重述。如圖4所示的N級驅動模塊22，為2級驅動模塊，用於驅動N溝道MOSFET的柵端。 第一級驅動模塊連接電平轉換模塊的輸出端，接收高壓信號，第一級驅動模塊和第二級驅動模塊依次串聯，第二級驅動模塊的輸出端驅動開關模塊的柵端，即N溝道MOSFET M31的柵端。第一級驅動模塊包括上驅動MOS管(即PMOS管M3)、下驅動MOS管(即NMOS管M12) 和第一級驅動模塊的控制管，PMOS管M3的源端連接電源VIN，NMOS管M12的漏端接地，第一級驅動模塊的控制管包括兩個控制管分別為PMOS管M7和NMOS管M10，PMOS管M3的漏端和匪OS管M12的漏端之間連接PMOS管M7和匪OS管M10，PMOS管M7和匪OS管MlO的源端分別連接第二級驅動模塊的上驅動MOS管(即PMOS管M2的柵端)和第二級驅動模塊的下驅動MOS管(即NMOS管Mll的柵端)，PMOS管M7和NMOS管MlO的柵端連接鉗位模塊，從而由PMOS管M7和NMOS管MlO分別控制第二級驅動模塊的上驅動MOS管(即PMOS 管M2)和下驅動MOS管(即NMOS管Mil)的柵源電壓；第二級驅動模塊包括上驅動MOS管 (即PMOS管M2)、下驅動MOS管(即NMOS管Mil)和第二級驅動模塊的控制管(即PMOS管 M6)，PMOS管M2的源端連接電源VIN，NMOS管Ml 1的源端接地，PMOS管M2的漏端和NMOS管 Mll的漏端之間連接PMOS管M6，PMOS管M6的源端作為第二級驅動模塊的輸出端並控制N 溝道MOSFET M31的柵源電壓，PMOS管M6的柵端連接鉗位模塊。如圖6所示的N級驅動模塊22為圖4所示的N級驅動模塊22的擴展，即由圖2 的2級驅動模塊擴展為N級驅動模塊，其工作原理同圖4類似，在此不再重述。 在本發明中，以下列鉗位模塊為例進行說明，本實施例中的鉗位模塊僅是一種示例，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改， 鉗位可以有多種實現方式，本實施例公開的鉗位模塊，不能用來限定本發明。
如圖2、4、5、6所示鉗位模塊M，包括穩壓二極體D1、電阻Rl、穩壓二極體D2和電阻R2，穩壓二極體Dl的陰極連接電源VIN，穩壓二極體的陽極通過電阻Rl接地，穩壓二極體D2的陽極接地，穩壓二極體的陰極通過電阻R2連接電源VIN、驅動模塊中控制上驅動管的控制管的柵極、電平轉換模塊的控制管的柵極連接到穩壓二極體Dl的陽極，驅動模塊中控制下驅動管的控制管的柵極連接到穩壓二極體D2的陽極。如圖3所示鉗位模塊對，包括穩壓二極體D1、電阻R1，穩壓二極體Dl的陰極連接電源VIN，穩壓二極體的陽極通過電阻Rl接地，驅動模塊中控制上驅動管的控制管的柵極、 電平轉換模塊的控制管的柵極連接到穩壓二極體Dl的陽極。如圖2所示驅動電路，用於驅動P溝道MOSFET Ml的柵端。所述第一控制信號 Petri和第二控制信號Nctrl是互補的輸入控制信號，第一控制信號Petri的最高電壓不超過MOS管M12、M0S管M14的柵源擊穿電壓Vgsl2 (max)、Vgsl4 (max)，第二控制信號Nctrl的最高電壓不超過MOS管M13的柵源擊穿電壓為VgS13(maX))；假設輸入信號VIN端、第二控制信號Nctrl端、第一控制信號Petri端的電壓分別為輸入電壓VIN、第二控制信號Nctrl、 第一控制信號Petri，第一穩壓管Dl和第2穩壓管D2的鉗位電壓分別為VD1、VD2 ；MOS管 M6、MOS 管 M7、MOS 管 M8、MOS 管 M9、MOS 管 MlO 的開啟電壓分別為 Vth6、Vth7、Vth8、Vth9、 VthlO。圖2所示的驅動電路有兩種工作狀態第一種是第一控制信號Petri為高電平、第二控制信號Nctrl為低電平時MOS管M14導通，M9關斷，M4導通，MOS管M4的柵端也就是MOS管M9的源端的電壓為VIN-VD1+Vth9，MOS管M4的源端電壓為輸入電壓VIN，所以MOS管M4的柵源電壓為 VIN-(VIN-VD1+Vth9) = VDl_Vth9，通過控制管M9對M4的柵源電壓進行了鉗位；MOS管M13關斷，M8導通，M5關斷，MOS管M5和M3的柵端也就是MOS管M8的源端的電壓為VIN，MOS管M3、M5的源端電壓為輸入電壓VIN，所以MOS管M3、M5的柵源電壓為0;MOS管M12導通，MlO導通，M3關斷，M7關斷，MOS管M2的柵端也就是MOS管M3的漏端和M7的源端的電壓為VIN-VD1+Vth7，MOS管M2的源端電壓為輸入電壓VIN，所以MOS 管M2的柵源電壓為VIN-(VIN-VD1+Vth7) = VDl_Vth7，通過控制管M7對M2的柵源電壓進行了鉗位；MlO導通，MOS管Mll的柵端也就是MOS管M12的漏端和MlO的源端的電壓為 VD2-VthlO, MOS管Mil的源端電壓為0，所以MOS管Mil的柵源電壓為VD2_VthlO，通過控制管MlO對Mll的柵源電壓進行了鉗位；MOS管M2導通，M6導通，Mll關斷，MOS管Ml的柵端也就是MOS管M2的漏端和M6 的源端的電壓為VIN，MOS管Ml的源端電壓為輸入電壓VIN，所以MOS管Ml的柵源電壓為 0 ；MOS管M14、M0S管M12的柵源電壓為第一控制信號Petri ；MOS 管 M13、MOS 管 M5、MOS 管 M3、MOS 管 Mil、MOS 管 Ml 關斷；MOS 管 M13、MOS 管 M5、MOS管M3、MOS管Ml 1、MOS管Ml的柵源電壓都是0 ；控制管M9的柵源電壓Vgs9 = Vth9，控制管M8的柵源電壓Vgs8 = VD1，控制管M7 的柵源電壓Vgs7 = Vth7，控制管M6的柵源電壓Vgs6 = VDl ；控制管MlO的柵源電壓VgslO =VD2 ；
由此可見，所有的MOS管，其柵源電壓的最大值Vgs(maxl) = max(VD1、VD2、第一控制信號Petri)，max (VDl、VD2、第一控制信號Petri)為VD1、VD2、第一控制信號Petri的
最大值。第二種是第一控制信號Petri為低電平、第二控制信號Nctr為高電平時MOS管M14關斷，M9導通，M4關斷，MOS管M4的柵端也就是MOS管M9的源端的電壓為VIN，MOS管M4的源端電壓為輸入電壓VIN，所以MOS管M4的柵源電壓為0 ；MOS管M13導通，M8關斷，M5導通，MOS管M5和M3的柵端也就是MOS管M8的源端的電壓為VIN-VDl+Vth8，M0S管M3、M5的源端電壓為輸入電壓VIN，所以MOS管M3、M5的柵源電壓為VIN-(VIN-VD1+Vth8) = VDl_Vth8，通過控制管M8對M3、M5的柵源電壓進行了鉗位；MOS管M12關斷，MlO關斷，M3導通，M7導通，MOS管M2的柵端也就是MOS管M3的漏端和M7的源端的電壓為VIN，MOS管M2的源端電壓為輸入電壓VIN，所以MOS管M2的柵源電壓為0 ；M12關斷，MlO關斷，MOS管Mll的柵端也就是MOS管M12的漏端和MlO的源端的電壓為VD2-VthlO，MOS管Mll的源端電壓為0，所以MOS管Mll的柵源電壓為VD2_VthlO ；MOS管M2關斷，M6關斷，Mll導通，MOS管Ml的柵端也就是MOS管M2的漏端和M6 的源端的電壓為VIN-VDl+Vth6，M0S管Ml的源端電壓為輸入電壓VIN，所以MOS管Ml的柵源電壓為VIN-(VIN-VD1+Vth6) = VDl_Vth6，通過控制管M6對Ml的柵源電壓進行了鉗位；MOS管M13的柵源電壓為第二控制信號Nctrl。控制管M8的柵源電壓Vgs8 = Vth8，控制管M9的柵源電壓Vgs9 = VD1，控制管M6 的柵源電壓Vgs6 = Vth6，控制管M7的柵源電壓Vgs7 = VDl ；控制管MlO的柵源電壓VgslO =VthlO ；由此可見，所有的MOS管，其柵源電壓的最大值Vgs (max2) = max (VD1、VD2、第二控制信號Nctrl)，max (VDl、VD2、第二控制信號Nctrl)為VD1、VD2、第二控制信號Nctrl的最大值。綜上所述，圖2所示驅動電路在任何一種工作狀態下，其所有MOS管的柵源電壓的最大值為max (VDl、VD2、第二控制信號Nctrl、第一控制信號Petri)，max (VDl、VD2、第二控制信號Nctrl、第一控制信號Petri)為VD1、VD2、第二控制信號Nctrl、第一控制信號Petri 的最大值。因此只需要設定VD1、VD2、第二控制信號Nctrl、第一控制信號Petri的值，使得!1^^01、￥02、第二控制信號似廿1、第一控制信號？(^1~1)小於任何驅動管的柵源擊穿電壓，則驅動電路的工作電壓VIN可以不受驅動管的柵源擊穿電壓的限制，提高了驅動電路工作電壓VIN的範圍。本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發明的保護範圍應當以本發明權利要求所界定的範圍為準。
權利要求
1.一種MOSFET驅動電路，其特徵在於，包括電平轉換模塊，所述電平轉換模塊在控制信號的控制下，將輸入端輸入的低壓信號轉換為高壓信號，所述高壓信號通過輸出端輸出；N級驅動模塊，所述N為大於等於1的正整數，所述第一級驅動模塊連接電平轉換模塊的輸出端，接收高壓信號，各級驅動模塊依次串聯，第N級驅動模塊的輸出端驅動開關模塊的柵端；每一級驅動模塊包括上驅動MOS管、下驅動MOS管和控制管，上驅動MOS管的第一端連接電源端，下驅動管的第一端接地，上驅動MOS管的第二端和下驅動MOS管的第二端之間連接控制管，第N級驅動模塊的控制管控制開關模塊的柵源電壓，第i-Ι級驅動模塊的控制管控制第i級驅動模塊的上驅動MOS管和/或下驅動MOS管的柵源電壓，其中1 < = i <N的任意正整數；鉗位模塊，所述鉗位模塊連接在電源和地之間，鉗位模塊的輸出端連接各控制管的柵端，為控制管鉗位驅動管的柵源電壓提供偏置電壓；開關模塊，所述開關模塊的第一控制端連接電源，第二控制端作為MOSFET驅動電路的輸出端，所述開關模塊的柵極連接驅動模塊的輸出端。
2.如權利要求1所述MOSFET驅動電路，其特徵在於所述驅動模塊的上驅動管為PMOS 管，上驅動MOS管的第一端為源端，上驅動MOS管的第二端為漏端，所述驅動模塊的下驅動管為NMOS管，下驅動管的第一端為源端，下驅動MOS管的第二端為漏端。
3.如權利要求2所述MOSFET驅動電路，其特徵在於所述開關模塊為P溝道M0SFET， 開關模塊的第一控制端為源端，開關模塊的第二控制端為漏端。
4.如權利要求2所述MOSFET驅動電路，其特徵在於所述開關模塊為N溝道M0SFET， 開關模塊的第一控制端為漏端，開關模塊的第二控制端為源端。
5.如權利要求3所述MOSFET驅動電路，其特徵在於第N級驅動模塊的控制管控制所述P溝道MOSFET的柵源電壓，第i_l級驅動模塊的控制管包括第一控制管和第二控制管， 所述第一控制管控制第i級驅動模塊的上驅動MOS管的柵源電壓，所述第二控制管控制第 i級驅動模塊的下驅動MOS管的柵源電壓。
6.如權利要求4所述MOSFET驅動電路，其特徵在於第N級驅動模塊的控制管控制所述N溝道MOSFET的柵源電壓，第i_l級驅動模塊的控制管包括第一控制管和第二控制管， 所述第一控制管控制第i級驅動模塊的上驅動MOS管的柵源電壓，所述第二控制管控制第 i級驅動模塊的下驅動MOS管的柵源電壓。
7.如權利要求3所述MOSFET驅動電路，其特徵在於第N級驅動模塊的控制管控制所述P溝道MOSFET的柵源電壓，第i_l級驅動模塊的控制管包括一個控制管所述控制管控制第i級驅動模塊的上驅動MOS管的柵源電壓。
8.如權利要求4所述MOSFET驅動電路，其特徵在於第N級驅動模塊的控制管控制所述N溝道MOSFET的柵源電壓，第i_l級驅動模塊的控制管包括一個控制管所述控制管控制第i級驅動模塊的下驅動MOS管的柵源電壓。
9.如權利要求1至8任意一項所述的MOSFET驅動電路，其特徵在於所述電平轉換模塊包括控制管和電平轉換管，所述電平轉換模塊的控制管控制第一級驅動模塊的上驅動 MOS管和/或下驅動MOS管的柵源電壓。
10.如權利要求9所述的MOSFET驅動電路，其特徵在於所述電平轉換模塊的控制管，控制電平轉換模塊中電平轉換MOS管的柵源電壓。
11.一種MOSFET驅動電路，其特徵在於，包括電平轉換模塊，所述電平轉換模塊在控制信號的控制下，將輸入端輸入的低壓信號轉換為高壓信號，所述高壓信號通過輸出端輸出；N級驅動模塊，所述N為大於等於1的正整數，所述第一級驅動模塊連接電平轉換模塊的輸出端，接收高壓信號，各級驅動模塊依次串聯，第N級驅動模塊的輸出端驅動開關模塊的柵端；每一級驅動模塊包括上驅動MOS管、下驅動MOS管和控制管，上驅動MOS管的第一端連接電源端，下驅動管的第一端接地，上驅動MOS管的第二端和下驅動MOS管的第二端之間連接控制管，第N級驅動模塊的控制管控制開關模塊的柵源電壓，第i-Ι級驅動模塊的控制管控制第i級驅動模塊的上驅動MOS管和/或下驅動MOS管的柵源電壓，其中1 < = i <N的任意正整數；鉗位模塊，所述鉗位模塊連接在電源和地之間，鉗位模塊的輸出端連接各控制管的柵端，為控制管鉗位驅動管的柵源電壓提供偏置電壓；開關模塊，所述開關模塊的第一控制端連接電源，第二控制端作為MOSFET驅動電路的輸出端，所述開關模塊的柵極連接驅動模塊的輸出端；所述電平轉換模塊包括控制管和電平轉換管，所述電平轉換模塊的控制管連接在電平轉換模塊的導通支路中，控制第一級驅動模塊的上驅動MOS管和/或下驅動MOS管的柵源電壓；所述電平轉換模塊的控制管，還控制電平轉換模塊中電平轉換MOS管的柵源電壓。所述驅動模塊的上驅動管為PMOS管，上驅動MOS管的第一端為源端，上驅動MOS管的第二端為漏端，所述驅動模塊的下驅動管為NMOS管，下驅動管的第一端為源端，下驅動MOS 管的第二端為漏端。
12.如權利要求11所述MOSFET驅動電路，其特徵在於所述開關模塊為P溝道M0SFET， 開關模塊的第一控制端為源端，開關模塊的第二控制端為漏端。
13.如權利要求11所述MOSFET驅動電路，其特徵在於所述開關模塊為N溝道M0SFET， 開關模塊的第一控制端為漏端，開關模塊的第二控制端為源端。
14.如權利要求12所述MOSFET驅動電路，其特徵在於第N級驅動模塊的控制管控制所述P溝道MOSFET的柵源電壓，第i_l級驅動模塊的控制管包括第一控制管和第二控制管，所述第一控制管控制第i級驅動模塊的上驅動MOS管的柵源電壓，所述第二控制管控制第i級驅動模塊的下驅動MOS管的柵源電壓。
15.如權利要求13所述MOSFET驅動電路，其特徵在於第N級驅動模塊的控制管控制所述N溝道MOSFET的柵源電壓，第i_l級驅動模塊的控制管包括第一控制管和第二控制管，所述第一控制管控制第i級驅動模塊的上驅動MOS管的柵源電壓，所述第二控制管控制第i級驅動模塊的下驅動MOS管的柵源電壓。
16.如權利要求12所述MOSFET驅動電路，其特徵在於第N級驅動模塊的控制管控制所述P溝道MOSFET的柵源電壓，第i_l級驅動模塊的控制管包括一個控制管所述控制管控制第i級驅動模塊的上驅動MOS管的柵源電壓。
17.如權利要求13所述MOSFET驅動電路，其特徵在於第N級驅動模塊的控制管控制所述N溝道MOSFET的柵源電壓，第i_l級驅動模塊的控制管包括一個控制管所述控制管控制第i級驅動模塊的下驅動MOS管的柵源電壓。
全文摘要
本發明公開了一種MOSFET驅動電路電平轉換模塊將低壓信號轉換為高壓信號；第一級驅動模塊接收高壓信號，各級驅動模塊依次串聯，第N級驅動模塊驅動開關模塊的柵端；每一級驅動模塊包括上驅動MOS管、下驅動MOS管和控制管，第N級驅動模塊的控制管控制開關模塊的柵源電壓，第i-1級驅動模塊的控制管控制第i級驅動模塊的上驅動MOS管和/或下驅動MOS管的柵源電壓；鉗位模塊為控制管鉗位驅動管的柵源電壓提供偏置電壓；控制管控制MOSFET驅動電路的各MOS管的柵源電壓，避免MOSFET驅動電路的最高工作電壓VIN受到MOSFET驅動電路的各MOS管的柵源耐壓的限制，提高了MOSFET驅動電路的工作電壓範圍。
文檔編號H03K17/687GK102510277SQ201110460659
公開日2012年6月20日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者吳劍輝, 吳建興, 詹樺 申請人:杭州士蘭微電子股份有限公司