[發明專利]一種基于集成驅動芯片的開關管驅動電路

有效

• 申請號: 201110318753.3
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN102437842A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 何志強;葉永強;莊超
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明屬于電路技術領域，特別是指一種采用MOSFET集成驅動芯片構造的、用于驅動功率變換器中的高邊功率驅動電路。

背景技術

傳統的高邊功率開關管驅動電路，一種(可配合圖1所示)是利用電容升壓原理，將高邊功率開關管的源極與與之相連的對地一直存在電壓的那點之間接一功率二極管，使高邊功率開關管關斷時其源極由于二極管的反向不導通而與一直對地存在電壓的那點斷開，同時將升壓電容負極通過一電阻直接接地，從而完成對升壓電容的充電，這樣在這一連接電阻和功率二極管上會消耗大量的能量，導致驅動電路的能耗太大。另一種是利用變壓器實現信號的隔離與傳輸，但由于變壓器只能傳輸交流信號，當控制信號PWM的占空比很小或較大時，經變壓器傳輸后會發生畸變，因此該類驅動電路只適合于占空比在0.5附近的應用場合。

目前，市面上有很多種用于MOSFET集成驅動芯片，以IR2110為例，它是國際半導體公司生產的一款MOSFET驅動芯片，它的主要功能是將數字驅動信號與功率驅動信號隔離開來。此外，當該芯片的輸入端HIN為高電平時，將輸出端HO與VB導通，而輸入端HIN為低電平時，將輸出端HO與VS導通；同理，該芯片的輸入端LIN為高電平時，將輸出端LO與VCC導通，而輸入端LIN為低電平時，將輸出端LO與COM導通。因此，本發明人考慮利用IR2110的輸入端HIN與LIN控制高端與低端，并借助小功率開關管半橋搭建所需的開關管驅動電路，本案由此產生。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，是針對前述背景技術中的缺陷和不足，提供一種基于集成驅動芯片的開關管驅動電路，其功耗小，且占空比范圍寬(占空比可以為0至96％)，開關頻率最高為500KHZ，數字信號與模擬信號相隔離。

本發明為解決以上技術問題，所采用的技術方案是：

一種基于集成驅動芯片的開關管驅動電路，包括集成驅動芯片、反相器、3個二極管、4個電阻、2個電解電容和2個開關管，其中，集成驅動芯片的高邊數字信號輸入端輸入數字PWM控制信號，而低邊數字信號輸入端經由反相器也連接前述數字PWM控制信號；低邊輸出接地端連接模擬地；第一二極管的正極連接12V電源，負極連接集成驅動芯片的高邊輸出電源端，而所述的高邊輸出電源端還經由第一電解電容連接集成驅動芯片的高邊輸出接地端，且第一電解電容的正極連接高邊輸出電源端；集成驅動芯片的高邊驅動信號輸出端分別連接第二二極管的負極、第一電阻的一端、第三二極管的正極和第二電阻的一端；而第二二極管的正極連接第一電阻的另一端，且第二二極管的正極還連接欲驅動開關管的柵極；第三二極管的負極連接第二電阻的另一端，且第三二極管的負極還連接第一開關管的柵極，而所述第一開關管的漏極連接欲驅動開關管的源極，第一開關管的源極則分別連接第一電解電容的負極和第二開關管的漏極；集成驅動芯片的低邊輸出電源端連接12V電源，并連接第二電解電容的正極，而第二電解電容的負極連接模擬地；第二開關管的柵極經由第三電阻連接低邊驅動信號輸出端，而源極經由第四電阻連接模擬地。

采用上述方案后，本發明針對現有兩種類型驅動電路中，第一類驅動電路功耗隨著被驅動開關管兩端電壓增大而呈指數增大，第二類驅動電路適用的占空比范圍小的問題，利用MOSFET集成驅動芯片的特性，要關斷被驅動功率開關管時，利用驅動芯片將被驅動功率開關管柵源極兩端短接，實現被驅動功率開關管的關斷，同時控制開關管Q1的關斷使升壓電容負極與被驅動開關管源極之間的連接斷開，然后控制Q2的導通將升壓電容負極接地，完成對升壓電容的充電工作；要導通被驅動功率開關管時，控制開關管Q2的關斷使升壓電容負極與地之間斷開，然后使Q1導通將升壓電容正負極并接于被驅動功率開關管柵源極兩端，實現驅動功率開關管的導通。在控制開關管Q1時，需要合理選擇其柵極電阻R2用于控制Q1關斷的時間，與此同時也需合理選擇被驅動的高邊功率開關管Q的柵極電阻R1，以控制開關管Q的導通時間。

附圖說明

圖1利用電容升壓原理的傳統開關管驅動電路；

圖2是本發明的電路原理圖；

芯片中引腳名稱為：

HIN：高邊數字信號輸入端

LIN：低邊數字信號輸入端

VB：高邊輸出電源端

VCC：低邊輸出電源端

HO：高邊驅動信號輸出端

LO：低邊驅動信號輸出端

VS：高邊輸出接地端

COM：低邊輸出接地端

圖3是IR2110芯片的內部結構圖；