[實用新型]一種低功耗功率管驅動電路

有效

• 申請號: 201320840167.X
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN203747634U
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 張明星;王良坤;朱鐵柱;夏存寶;陳路鵬;黃武康
• 申請（專利權）人: 嘉興中潤微電子有限公司
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 丁惠敏

技術領域

本實用新型涉及一種功率管驅動電路，尤其涉及一種應用在H橋電路上橋臂功率管中的無電荷泵結構的低功耗功率管驅動電路。?

背景技術

現有的步進電機驅動芯片H橋電路中，功率管通常選用N型DMOS管，這是因為N型DMOS管中電子遷移率比P型DMOS管中空穴遷移率高，同樣面積的N型DMOS管的導通電阻更小，因此采用N型DMOS管可以減小芯片面積、降低芯片功耗。?

這里針對的是H橋電路中上橋臂N型DMOS功率管的驅動電路。?

在通常應用中，如圖1所示，為了降低H橋上橋臂功率管MN_UP的導通電阻，其驅動電路中包括電荷泵，需要通過電荷泵結構升壓得到高于電源電壓VBB的功率管柵極電壓G_UP，使得柵源電壓G_UP-S_UP高于功率管的開啟電壓，其中S_UP為功率管源極電壓，使上橋臂功率管工作在線性狀態。?

該結構具體工作電壓電流波形如圖5所示，在t0數字控制信號CTL變為高電平，表示打開功率管MN_UP,此時MN_UP的柵極電壓V_{G_UP}開始升高，源極電流I_{S_UP}開始增加，當I_{S_UP}增加到最大值后，MN_{_}UP的源極電壓V_{S_UP}開始隨V_{G_UP}一起升高直到接近VBB電壓，V_{G_UP}電壓最后升高到VCP電壓，此時MN_UP打開，且處在線性區；在t1時刻數字控制信號CTL變為低電平，表示關閉功率管MN_UP，此時V_{G_UP}開始降低，當V_{G_UP}降低到VBB后，V_{S_UP}也隨之降低，直到最后V_{G_UP}跟V_{S_UP}相等為一負值，此時I_{S_UP}也降低至零，MN_UP關閉。?

在該電路中，電荷泵增加芯片面積，需要添加單獨的芯片引腳，同時還需要外圍電路中添加電容，增加了芯片設計和使用的成本和復雜度，從而降低了芯片的可靠性。?

但在特殊應用場合，比如輸出電流較小，對功率管導通電阻要求不高，或者不希望在外圍電路中添加過多電容的情況下，可以去掉電荷泵結構，同時修改功率管驅動電路的設計，以期降低芯片設計和使用中的成本和復雜度，增加可靠性。?

因此本領域技術人員致力于開發一種無電荷泵升壓電路的功率管驅動電路。?

發明內容

針對現有技術中存在的上述問題，本實用新型提供一種低功耗功率管驅動電路，不需要電荷泵升壓電路，通過控制傳輸門的打開和關閉，來控制N型DMOS功率管的柵源電壓，降低芯片設計和使用中的成本和復雜度，增加可靠性。在降低功耗的情況下，實現H橋上橋臂N型DMOS功率管的快速開啟和關閉。?

本實用新型提供的功率管驅動電路，功率管為N型DMOS管，包括多個N型MOS管、P型MOS管、電阻以及二極管，其中?

P型MOS管MP0的源極通過電阻R1連接到電源VBB,P型MOS管MP1的源極通過電阻R2連接到電源VBB,P型MOS管MP2的源極通過電阻R3連接到電源VBB；?

N型MOS管MN0與P型MOS管MP3組成傳輸門，N型MOS管MN0的漏極與P型MOS管MP3的源極連接，N型MOS管MN0的源極與P型MOS管MP3的漏極連接；?

N型MOS管MN0的柵極與P型MOS管MP0的漏極連接，P型MOS管MP3的柵極與P型MOS管MP2的漏極連接；N型MOS管MN0的柵極與P型MOS管MP1的漏極連接；?

二極管D0跨接于N型MOS管MN0的柵極和源極之間，二極管D0的負極與N型MOS管MN0的柵極連接；二極管D1跨接于P型MOS管MP3，二極管D1的正極與P型MOS管MP3的柵極連接；?

N型MOS管MN1的漏極與P型MOS管MP0的漏極連接；N型MOS管MN1的源極與地電位GND連接；?

功率管驅動電路還包括數字控制信號CTL、數字控制信號CTL_P以及數字控制信號CTL_N，其中數字控制信號CTL_P與數字控制信號CTL同相，數字控制信號CTL_N與數字控制信號CTL信號反相；?

功率管驅動電路還包括將數字控制信號CTL通過電平轉換電路得到數字控制信號CTL_HP和數字控制信號CTL_HN信號，其中數字控制信號CTL_HP與數字控制信號CTL同相，數字控制信號CTL_HN與數字控制信號CTL信號反相，數字控制信號CTL_HN與數字控制信號CTL_HP在VBB-5V到VBB之間變化；?