專利名稱：N型溝道m(xù)os管驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車電子技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
目前在汽車電子領(lǐng)域，對于集成電路的應(yīng)用已相當(dāng)廣泛。集成電路相對于分離件 搭建的電路具有比較明顯的優(yōu)勢，比如一致性好，應(yīng)用便利，降低電路設(shè)計(jì)門檻，簡化電路 結(jié)構(gòu)等。但相當(dāng)一部分集成電路，應(yīng)用及維修成本高昂，比如，比較常用的金屬氧化物半導(dǎo) 體場效應(yīng)管(M0S管)驅(qū)動(dòng)電路，尤其是N型管的高邊驅(qū)動(dòng)電路，能在汽車電子領(lǐng)域應(yīng)用的， 大多集成度比較高，一般為多路驅(qū)動(dòng)，并附帶有診斷功能。在低成本應(yīng)用場合，造成功能閑 置，不利于有效控制成本。本著物盡其用的原則，在這些場合，可利用分離件搭建驅(qū)動(dòng)電路， 一方面可降低設(shè)計(jì)冗余，另一方面也可相當(dāng)程度地提高成本優(yōu)勢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種低成本、結(jié)構(gòu)簡單、易于調(diào)試的N型溝道 MOS管高邊驅(qū)動(dòng)電路。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種N型溝道MOS管驅(qū)動(dòng)電路，包括被驅(qū) 動(dòng)的MOS管的漏極連接系統(tǒng)電源正端；負(fù)載跨接在被驅(qū)動(dòng)MOS管的源極與電源地之間；被 驅(qū)動(dòng)的MOS管的柵極連接到一個(gè)電容Cl，所述電容Cl連接到可控開關(guān)，受可控開關(guān)控制； 所述電容Cl通過電容的自舉作用構(gòu)成獨(dú)立于系統(tǒng)電源的懸浮電源；當(dāng)可控開關(guān)閉合后，電 容Cl通過其所連接的電阻R1、被驅(qū)動(dòng)MOS管的柵源結(jié)電容，形成了一個(gè)放電回路，同時(shí)被 驅(qū)動(dòng)MOS管的柵源結(jié)電容被充電，形成開啟被驅(qū)動(dòng)MOS管所需的電壓偏置；當(dāng)可控開關(guān)開路 時(shí)，電源通過二極管D1、電容Cl以及電阻R4與負(fù)載的并聯(lián)體，形成充電回路，給電容Cl補(bǔ) 充電荷。本發(fā)明的有益效果在于無其他附加功能前提下可實(shí)現(xiàn)N型溝道MOS管的高邊驅(qū) 動(dòng)，可替代昂貴的專用驅(qū)動(dòng)芯片，成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、可靠，所用器件通用、易于采購。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述可控開關(guān)驅(qū)動(dòng)MOS管的示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述給電容Cl充電的示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例所述加速關(guān)閉電路的示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例所述可控開關(guān)的示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例所述可控開關(guān)中加速電容的示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例所述被驅(qū)動(dòng)MOS管的示意圖；圖7是本發(fā)明實(shí)施例所述N型溝道MOS管高邊驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種低成本、結(jié)構(gòu)簡單、易于調(diào)試的N型溝道MOS管高邊驅(qū)動(dòng)電路。由N型MOS管的驅(qū)動(dòng)原理可知，驅(qū)動(dòng)其開啟的必要條件是柵源之間保持一定的電 壓。由于N型溝道的MOS管處于高邊，其源極與負(fù)載連接，是整個(gè)電路的輸出端，其電位不 固定，因此為滿足驅(qū)動(dòng)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(fā)明提供了一種N型溝道MOS管的高邊驅(qū)動(dòng)電路，即電源正接入 MOS管漏極，負(fù)載位于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(guān)閉電路?？刂贫送ㄟ^電阻R6連接三極管Q3的基極；三極管Q3的發(fā)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；三極管Q3的集電極連接 電阻R5 ；電阻R5的另一端連接三極管Ql的基極；三極管Ql的發(fā)射極與基極之間跨接電阻 R2 ；三極管Ql的集電極連接電阻Rl ；電阻Rl的另一端連接二極管D2的正端；二極管D2的 負(fù)端連接被驅(qū)動(dòng)MOS管的柵極；被驅(qū)動(dòng)MOS管的漏極連接電源正端；被驅(qū)動(dòng)MOS管的柵極連 接三極管Q2的發(fā)射極；三極管Q2的集電極連接被驅(qū)動(dòng)MOS管的源極；三極管Q2的基極連 接二極管D2的正端；電阻R3跨接在三極管Q2的基極與集電極之間；電容Cl跨接在被驅(qū)動(dòng) MOS管的源極與三極管Ql的發(fā)射極之間；電阻R4跨接在被驅(qū)動(dòng)MOS管的源極與電源地之 間；二極管Dl正端連接被驅(qū)動(dòng)MOS管的漏極；二極管Dl負(fù)端連接三極管Ql的發(fā)射極。負(fù) 載連接在被驅(qū)動(dòng)MOS管的源極。控制端通過高低電平控制三極管Q3的狀態(tài)及三極管Ql的 導(dǎo)通或截止，近而打開或關(guān)閉MOS管。本發(fā)明的N型溝道MOS管高邊驅(qū)動(dòng)電路，利用電荷泵原理進(jìn)行設(shè)計(jì)。如圖1所示， 當(dāng)可控開關(guān)開啟后，由于電容Cl有儲(chǔ)能，可通過電容Cl放電維持柵源電壓。此時(shí)電容Cl放 電回路獨(dú)立于電源，自成一體，形成一個(gè)懸浮電源。當(dāng)可控開關(guān)開路后，電容Cl可從電源處 獲得能量，為下一次開啟作準(zhǔn)備。與此同時(shí)，MOS管在加速關(guān)閉電路的作用下截止，如圖2、 3。如此，周爾復(fù)始地使MOS管交替導(dǎo)通截止。由此也可得出，可控開關(guān)不能長時(shí)間閉合，因 為此時(shí)電容Cl獨(dú)立于電源，無法獲得能量補(bǔ)充，其儲(chǔ)能遲早會(huì)干涸，因此必須在電容Cl的 電壓下降至臨界點(diǎn)時(shí)關(guān)閉可控開關(guān)，使其補(bǔ)充能量。亦即必須以脈沖激勵(lì)。本發(fā)明在無其他附加功能前提下可實(shí)現(xiàn)N型溝道MOS管的高邊驅(qū)動(dòng)，可替代昂貴 的專用驅(qū)動(dòng)芯片，成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單、可靠，所用器件通用、易于采購。設(shè)應(yīng)用系統(tǒng)為+12V;設(shè)被驅(qū)動(dòng)MOS管為Ml ；如圖6所示，柵源結(jié)電容為Ciss ；其電 壓為Uci ；柵漏結(jié)電容為Crss ；其電壓為Ucr ；Coss為源漏寄生電容；初始狀態(tài)激勵(lì)信號為 低，即Ml截止，可得此時(shí)Uci = 0 ；Ucr = -12V。如圖4 所示，當(dāng)激勵(lì)信號為高時(shí)，13 = (uin-Au3)/R7 ;I1 = Aul/R2 ；12 = β 1* (13-11)；與此同時(shí)，Ml結(jié)電容獲得充電，當(dāng)其結(jié)電壓達(dá)到開啟閾值時(shí)Ml開啟，獲得的 電荷總量為uGS*(Ciss+2*Crss)。其中
11為流經(jīng)電阻R2的電流；12為三極管Q3發(fā)射極電流；13為三極管Ql集電極電流；Δ ul為三極管Ql發(fā)射極基極結(jié)壓；Δ u3為三極管Ql基極發(fā)射極結(jié)壓；
Uin為控制端輸入電壓；β 1為三極管Ql放大倍數(shù)；uGS為被驅(qū)動(dòng)MOS管柵源結(jié)壓；當(dāng)激勵(lì)信號為低時(shí)，三極管Q1、Q3均關(guān)閉，三極管Q2獲得正向偏置而開啟，如圖3 所示。14= (i3 2+l)*(Uci/R3)；當(dāng)Uci達(dá)到關(guān)閉閾值時(shí)，Ml關(guān)閉。其中14為三極管Q2發(fā) 射極電流；β 2為三極管Q2的放大倍數(shù)。本發(fā)明并不限于上文討論的實(shí)施方式。以上對具體實(shí)施方式
的描述旨在于為了描 述和說明本發(fā)明涉及的技術(shù)方案?；诒景l(fā)明啟示的顯而易見的變換或替代也應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為 落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。以上的具體實(shí)施方式
用來揭示本發(fā)明的最佳實(shí)施方法，以使得本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠應(yīng)用本發(fā)明的多種實(shí)施方式以及多種替代方式來達(dá)到本發(fā)明的 目的。
權(quán)利要求
1.一種N型溝道MOS管驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包括被驅(qū)動(dòng)的MOS管的漏極連接系統(tǒng)電源正端；負(fù)載跨接在被驅(qū)動(dòng)MOS管的源極與電源地 之間；被驅(qū)動(dòng)的MOS管的柵極連接到一個(gè)電容Cl，所述電容Cl連接到可控開關(guān)，受可控開關(guān) 控制；所述電容Cl通過電容的自舉作用構(gòu)成獨(dú)立于系統(tǒng)電源的懸浮電源； 當(dāng)可控開關(guān)閉合后，電容Cl通過其所連接的電阻R1、被驅(qū)動(dòng)MOS管的柵源結(jié)電容，形成 了一個(gè)放電回路，同時(shí)被驅(qū)動(dòng)MOS管的柵源結(jié)電容被充電，形成開啟被驅(qū)動(dòng)MOS管所需的電壓偏置；當(dāng)可控開關(guān)開路時(shí)，電源通過二極管D1、電容Cl以及電阻R4與負(fù)載的并聯(lián)體，形成充 電回路，給電容Cl補(bǔ)充電荷。
2.如權(quán)利要求1所述的N型溝道MOS管驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，還包括MOS管加速關(guān)閉 電路，其包括二極管D2的負(fù)端連接被驅(qū)動(dòng)MOS管的柵極；被驅(qū)動(dòng)MOS管的漏極連接電源正端； 被驅(qū)動(dòng)MOS管的柵極連接三極管Q2的發(fā)射極；三極管Q2的集電極連接被驅(qū)動(dòng)MOS管 的源極；三極管Q2的基極連接二極管D2的正端； 電阻R3跨接在三極管Q2的基極與集電極之間；與當(dāng)可控開關(guān)開路時(shí)，二極管D2失去了對三極管Q2的鉗制作用，被驅(qū)動(dòng)MOS管的柵源 結(jié)可通過三極管Q2、電阻R3形成低阻抗放電回路，加速截止。
3.如權(quán)利要求1所述的N型溝道MOS管驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述可控開關(guān)，包括 控制端，控制端通過電阻R6連接三極管Q3的基極，所述控制端的輸入為給定電流； 三極管Q3的發(fā)射極連接電阻R7 ；電阻R7的另一端連接至電源地端； 三極管Q3的集電極連接電阻R5 ； 電阻R5的另一端連接三極管Ql的基極。
4.如權(quán)利要求3所述的N型溝道MOS管驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述可控開關(guān)的控制端 輸入一定頻率的方波信號。
5.如權(quán)利要求4所述的N型溝道MOS管驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，在電阻R7兩端并聯(lián)一 電容C2以提高電路的響應(yīng)速度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種N型溝道MOS管驅(qū)動(dòng)電路，包括被驅(qū)動(dòng)的MOS管的漏極連接系統(tǒng)電源正端；負(fù)載跨接在被驅(qū)動(dòng)MOS管的源極與電源地之間；被驅(qū)動(dòng)的MOS管的柵極連接到一個(gè)電容C1，所述電容C1連接到可控開關(guān)，受可控開關(guān)控制；所述電容C1通過電容的自舉作用構(gòu)成獨(dú)立于系統(tǒng)電源的懸浮電源；當(dāng)可控開關(guān)閉合后，電容C1通過其所連接的電阻R1、被驅(qū)動(dòng)MOS管的柵源結(jié)電容，形成了一個(gè)放電回路，同時(shí)被驅(qū)動(dòng)MOS管的柵源結(jié)電容被充電，形成開啟被驅(qū)動(dòng)MOS管所需的電壓偏置；當(dāng)可控開關(guān)開路時(shí)，電源通過二極管D1、電容C1以及電阻R4與負(fù)載的并聯(lián)體，形成充電回路，給電容C1補(bǔ)充電荷。本發(fā)明結(jié)構(gòu)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(yōu)先權(quán)日2009年11月5日
發(fā)明者張毅, 羅來軍, 黃東亞 申請人:聯(lián)創(chuàng)汽車電子有限公司