[发明专利]栅极浮置及电平转换的功率MOS管栅极驱动电路及方法

权利要求书

1.一种栅极浮置及电平转换的功率MOS管栅极驱动电路，包括上管驱动电路和下管驱动电路，其特征在于所述上管驱动电路包括第一至第四电阻(R1～R4)、自举电容(C1)、第二电容(C2)、第一和第二二极管(D1、D2)、第一和第二PNP型三极管(P1、P2)以及第一NPN型三极管(N1)，所述下管驱动电路包括第五至第九电阻(R5～R9)、第三和第四电容(C3、C4)、第三二极管(D3)、第三和第四PNP型三极管(P3、P4)以及第二NPN型三极管(N2)；其中第一NPN型三极管(N1)的基极接第一原始脉宽调制信号(PWMin1)，发射极串接第三电阻(R3)后接地，集电极分别接第二PNP型三极管(P2)的基极和第四电阻(R4)的一端；第二PNP型三极管(P2)的集电极分别接第一二极管(D1)的阳极、第一PNP型三极管(P1)的基极和第二电阻(R2)的一端，发射极分别接第四电阻(R4)的另一端、第二二极管(D2)的阴极、自举电容(C1)的输入端；第一PNP型三极管(P1)的发射极分别接第二电容(C2)的输入端、第一电阻(R1)的一端和第一功率MOS管(S1)的栅极，集电极分别接第二电阻(R2)的另一端、第二电容(C2)的输出端、自举电容(C1)的输出端、第一功率MOS管(S1)的源极和第二功率MOS管(S2)的的漏极；第一电阻(R1)的另一端接第一二极管(D1)的阴极，第二二极管(D2)的阳极分别接栅极驱动电压电源(Vd)、第八电阻(R8)的一端和第三PNP型三极管(P3)的发射极；第二NPN型三极管(N2)的基极接第二原始脉宽调制信号(PWMin2)，发射极串接第九电阻(R9)后接地，集电极分别接第八电阻(R8)的另一端和第三PNP型三极管(P3)的基极；第三PNP型三极管(P3)的集电极分别接第三二极管(D3)的阳极、第四PNP型三极管(P4)的基极和第七电阻(R7)的一端；第四PNP型三极管(P4)的发射极分别与第六电阻(R6)的一端和第四电容(C4)的输入端，集电极分别与第七电阻(R7)的另一端、第三电容(C3)的输入出端、第五电阻(R5)的一端和第二功率MOS管(S2)的源极连接接地；第六电阻(R6)的另一端接第三二极管(D3)的阴极，第四电容(C4)的输出端分别与第三电容(C3)的输入端、第五电阻(R5)的另一端和第二功率MOS管(S2)的栅极连接。

2.一种基于权利要求1所述的栅极浮置及电平转换的功率MOS管栅极驱动电路的驱动方法，其特征在于所述方法如下：

对于第一功率MOS管(S1)，需要栅极浮置驱动：当第一NPN型三极管(N1)基极的第一原始脉宽调制信号(PWMin1)为低电平时，第一NPN型三极管(N1)和第二PNP型三极管(P2)都不导通，第一功率MOS管(S1)的栅源电压为0即关断，当第一功率MOS管(S1)关断期间，若第二功率MOS管(S2)导通，则栅极驱动电压电源(Vd)压经第二二极管(D2)向自举电容(C1)充电；当第一原始脉宽调制信号(PWMin1)为高电平时，第一NPN型三极管(N1)和第二PNP型三极管(P2)导通，自举电容(C1)两端的电压通过第二PNP型三极管(P2)、第一二极管(D1)、第一电阻(R1)加到第一功率MOS管(S1)的栅极上，这样第一功率MOS管(S1)栅极驱动电压是浮置于其源极之上的，实现了栅浮置驱动；当第一原始脉宽调制信号(PWMin1)再次转为低电平时，第一PNP型三极管(P1)导通，使第一功率MOS管(S1)的栅极放电，关断第一功率MOS管(S1)；

对于第二功率MOS管(S2)，不需要栅极浮置驱动：当第二NPN型三极管(N2)基极的第二原始脉宽调制信号(PWMin2)为低电平时，第二NPN型三极管(N2)和第三PNP型三极管(P3)都不导通，第二功率MOS管(S2)的栅源电压由于第四电容(C4)的隔离直流分量作用，为负压即关断，当第二原始脉宽调制信号(PWMin2)为高电平时，第二NPN型三极管(N2)和第三PNP型三极管(P3)相继导通，栅极驱动电压电源(Vd)通过第三PNP型三极管(P3)、第三二极管(D3)、第六电阻(R6)、第四电容(C4)加到第一功率MOS管(S1)的栅极上，第二功率MOS管(S2)的栅源电压为栅极驱动电压电源(Vd)经过第四电容(C4)隔离直流分量后的电压；当第二原始脉宽调制信号(PWMin2)再次转为低电平时，第四PNP型三极管(P4)导通，使第二功率MOS管(S2)的栅极放电，关断第二功率MOS管(S2)。