半橋驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電路結(jié)構(gòu)，尤其是一種半橋驅(qū)動(dòng)電路，屬于半橋驅(qū)動(dòng)的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)作為大功率開(kāi)關(guān)及高速開(kāi)關(guān)器件，在電力電子技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用，特別是電機(jī)控制領(lǐng)域。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中，場(chǎng)效應(yīng)晶體管經(jīng)常用來(lái)組成半橋電路，其中半橋電路中的上半橋晶體管漏極與母線電源連接，上板橋晶體管的源極與下半橋晶體管的漏極相連，下半橋晶體管的源極與功率地相連，半橋電路的輸出端由上半橋晶體管的源極端與下半橋晶體管漏極端連接后形成。一般地，半橋電路根據(jù)單片機(jī)輸出的PWM信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，但是單片機(jī)的PWM信號(hào)往往不足以驅(qū)動(dòng)半場(chǎng)電路，所以需要增設(shè)半橋驅(qū)動(dòng)電路，以便將單片機(jī)輸出的PWM信號(hào)放大，達(dá)到驅(qū)動(dòng)半橋電路的目的。
[0003]如圖1所示，為現(xiàn)有常用的半橋功率電路，所述半橋功率電路包括M0SFET半橋電路1、三極管驅(qū)動(dòng)電路2和三極管驅(qū)動(dòng)自舉電路3。三極管驅(qū)動(dòng)電路2的控制信號(hào)輸入端U+、控制信號(hào)輸入端U-分別連接到單片機(jī)PWM控制接口，三極管驅(qū)動(dòng)電路2上的上半橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端GUH、下半橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端GUL均與M0SFET半橋電路1相連。三極管驅(qū)動(dòng)電路2接收單片機(jī)控制單元的PWM控制信號(hào)，PWM控制信號(hào)經(jīng)三極管驅(qū)動(dòng)電路2進(jìn)行電流放大后分別加載到M0SFET半橋電路1的上半橋M0SFET管Q4H以及下半橋M0SFET管Q4L，以驅(qū)動(dòng)M0SFET半橋電路1工作。三極管驅(qū)動(dòng)自舉電路3為三極管驅(qū)動(dòng)電路2提供高邊驅(qū)動(dòng)的浮動(dòng)電壓，而且三極管驅(qū)動(dòng)自舉電路3與三極管驅(qū)動(dòng)電路2共用低壓電源輸入端(12V~15V)。
[0004]M0SFET半橋電路1包括上半橋電路和下半橋電路，其中上半橋電路包含:上半橋M0SFET管Q4H、驅(qū)動(dòng)電阻R8H、濾波電容C3H和電阻R7H ；下半橋電路包含:下半橋M0SFET管Q4L、驅(qū)動(dòng)電阻R8L、濾波電容C3L和電阻R7L。上半橋M0SFET管Q4H的漏極與母線電源VBAT相連，上半橋M0SFET管Q4H的源極與下半橋M0SFET管Q4L的漏極相連，下半橋M0SFET管Q4L的源極與功率地相連；上半橋M0SFET管Q4H的柵極端與驅(qū)動(dòng)電阻R8H的一端連接，驅(qū)動(dòng)電阻R8H的另一端與電阻R7H的一端以及濾波電容C3H的一端連接，電阻R7H的另一端以及濾波電容C3H的另一端均與上半橋M0SFET管Q4H的源極端連接。下半橋M0SFET管Q4L的柵極端與驅(qū)動(dòng)電阻R8L的一端連接，驅(qū)動(dòng)電阻R8L的另一端與電阻R7L的一端以及濾波電容C3L的一端連接，電阻R7L的另一端以及濾波電容C3L的另一端均接功率地。上半橋M0SFET管Q4H的源極端通過(guò)下拉電阻R9接功率地。上半橋M0SFET管Q4H的源極端與下半橋M0SFET管Q4L的漏極端連接形成半橋電路輸出連接端，且上半橋M0SFET管Q4H的源極端形成上半橋浮動(dòng)地端。
[0005]三極管驅(qū)動(dòng)電路2可以采用分立的電子元件搭建，也可以選用集成的驅(qū)動(dòng)芯片，圖1中示出使用分立元件的示意圖。三極管驅(qū)動(dòng)電路2用于將單片機(jī)控制單元輸出的PWM信號(hào)進(jìn)行放大，并將放大后的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸送給M0SFET半橋電路1，即通過(guò)三極管驅(qū)動(dòng)電路2內(nèi)的若干三極管對(duì)PWM信號(hào)進(jìn)行放大。上半橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端GUH通過(guò)驅(qū)動(dòng)電阻R8H與上半橋M0SFET管Q4H的柵極端相連，下半橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端⑶L通過(guò)驅(qū)動(dòng)電阻R8L與下半橋MOSFET管Q4L的柵極端相連。三極管驅(qū)動(dòng)電路2上的低壓輸入電壓通常為12V~15V。三極管驅(qū)動(dòng)自舉電路3由充電電容C2和反向二極管D2構(gòu)成，其中反向二極管D2 —般采用快速恢復(fù)二極管。反向二極管D2的陽(yáng)極端與低壓電壓連接，反向二極管D2的陰極端與驅(qū)動(dòng)電路2以及充電電容C2的正端連接。充電電容C2的負(fù)端連接驅(qū)動(dòng)電路2的驅(qū)動(dòng)電路連接端，所述驅(qū)動(dòng)電路連接端與半橋電路輸出連接端連接后用于形成電機(jī)相線連接端。以與電機(jī)的U相連接為例，驅(qū)動(dòng)電路連接端與半橋電路輸出連接端相互連接后形成電機(jī)相線連接端U，圖1中的U即為電機(jī)相線連接端，電機(jī)相線連接端由充電電容C2的負(fù)端與上半橋MOSFET管Q4H的源極端、下半橋MOSFET管Q4L的漏極端、電阻R7H的另一端、電容C3L的另一端以及下拉電阻R9相互連接形成。
[0006]—般情況下，由于驅(qū)動(dòng)電路2的驅(qū)動(dòng)電路連接端的作用，導(dǎo)致上半橋MOSFET管Q4H源極端的電壓是浮動(dòng)的，因此，驅(qū)動(dòng)上半橋MOSFET管Q4H時(shí)，需要在上半橋MOSFET管Q4H的柵極上加載一浮動(dòng)的且高于其源極的電壓，電壓通過(guò)上半橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端GUH加載到上半橋MOSFET管Q4H的柵極端。當(dāng)下半橋MOSFET管Q4L導(dǎo)通時(shí)，上半橋浮動(dòng)地端與功率地處于相同的電位上，低壓輸入電壓(12V~15V)相同(忽略二極管D2的正向壓降)對(duì)充電電容C2進(jìn)行充電。當(dāng)下半橋MOSFET管Q4L關(guān)閉時(shí)，上半橋浮動(dòng)地端電位上升，充電電容C2正端的電位也相應(yīng)上升，反向二極管D2反向截止，防止充電電容C2中的電荷倒流，此時(shí)充電電容C2處于放電狀態(tài)。當(dāng)充電電容C2開(kāi)始放電時(shí)，提供上半橋MOSFET管Q4H導(dǎo)通所需要的電壓，充電電容C2兩端的電壓差為低壓輸入電壓，當(dāng)上半橋MOSFET管Q4H仍然沒(méi)有導(dǎo)通時(shí)，充電電容C2正端的電壓為低壓輸入電壓(12V~15V)加上上半橋MOSFET管Q4H源極的電壓，當(dāng)上半橋MOSFET管Q4H導(dǎo)通后，充電電容C2正端的電壓為低壓輸入電壓(12V~15V)加上Q4H源極的電壓即母線電壓。由于靜態(tài)電流的消耗，需要及時(shí)充電，當(dāng)下半橋MOSFET管Q4L導(dǎo)通時(shí)，充電電容C2才能進(jìn)行充電，以保證上半橋MOSFET管Q4H能順利開(kāi)啟。
[0007]綜上，現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)電路2對(duì)MOSFET半橋電路1的驅(qū)動(dòng)能力較差，無(wú)法滿足較大功率的MOSFET半橋電路有效可靠的驅(qū)動(dòng)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足(三極管驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)能力弱)，提供一種半橋驅(qū)動(dòng)電路，其結(jié)構(gòu)緊湊，驅(qū)動(dòng)電流大，確保滿足大功率半橋電路的驅(qū)動(dòng)要求，安全可靠。
[0009]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述半橋驅(qū)動(dòng)電路，包括上半橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)放大輸出電路以及下半橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)放大輸出電路，所述上半橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)放大輸出電路包括三極管Q11H、三極管Q12H以及三極管Q13H ;所述三極管Q11H的基極端與限流電阻R12H的一端連接，限流電阻R12H的另一端與上拉電阻R11H的一端、濾波電容C11H的一端連接，所述濾波電容C11H的另一端接地，上拉電阻R11H的另一端與第一電壓連接，且限流電阻R12的另一端還與控制信號(hào)輸入端U+連接；
三極管Q11H的發(fā)射極通過(guò)分壓電阻R13H接地，三極管Q11H的集電極端與分壓電阻R14H的一端以及三極管Q12H的基極端連接，所述分壓電阻R14的另一端與自舉電路連接，三極管Q12H的集電極端分別與反向保護(hù)二極管D11H的陽(yáng)極端、三極管Q13H的基極端以及限流電阻R15H的一端連接，三極管Q12H的發(fā)射極端與分壓電阻R14的另一端、限流電阻R18H的一端以及開(kāi)關(guān)MOSFET管Q14H的源極端連接；
限流電阻R18H的另一端與限流電阻R17H的一端、開(kāi)關(guān)MOSFET管Q14H的柵極端以及開(kāi)關(guān)MOSFET管Q15H的柵極端連接，限流電阻R17H的另一端與限流電阻R16H的一端以及三極管Q13H的發(fā)射極端連接，限流電阻R16H的另一端與反向保護(hù)二極管D11H的陰極端連接，三極管Q13H的集電極端、限流電阻R15H的另一端均與開(kāi)關(guān)MOSFET管Q15H的源極端連接，且三極管Q13H的集電極端、限流電阻R15的另一端以及開(kāi)關(guān)MOSFET管Q15H的源極端相互連接后形成驅(qū)動(dòng)電路連接端；
開(kāi)關(guān)MOSFET管Q14H的漏極端與驅(qū)動(dòng)電阻R19H的一端連接，驅(qū)動(dòng)電阻R19H的另一端與驅(qū)動(dòng)電阻R20H的一端連接，驅(qū)動(dòng)電阻R20H的另一端與開(kāi)關(guān)MOSFET管Q15H的漏極端連接，且驅(qū)動(dòng)電阻R19H的另一端與驅(qū)動(dòng)電阻R20H的一端相互連接后形成上半橋驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端GUH。
[0010]所述第一電壓為3.3V電壓，三極管Q11H為NPN三極管，三極管Q12H以及三極管Q13H為PNP三極