[发明专利]一种基于微处理器I/O口的驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱动电路，尤其涉及一种基于微处理器I/O口的驱动电路。

背景技术

微处理器的供电电压通常为3.3V，一般不超过5V，其数字输出I/O口一般与供电电压相同，而增强型MOSFET的饱和导通电压一般为12V，对于某些贴片封装的MOSFFET其饱和导通压降为5V，这样从微处理器的I/O口输出不具备直接驱动MOS管的条件。

为达到驱动增强型MOSFET的目的，通常的做法是有以下几种：1.增加逻辑门电路，例如非门；2.利用NPN或PNP的三极管增加一级驱动；3.利用达林顿管增强驱动信号。为驱动耗尽型MOSFET还需要设计负电源转换电路进行供电。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于微处理器I/O口的驱动电路，不需要外置电平转换芯片和供电电源，电路更稳定，占用空间小，成本低。

本发明的技术方案是一种基于微处理器I/O口的驱动电路，包括微处理器、微处理器的输出端口IN1和微处理器的输出端口IN2，所述输出端口IN1通过电容C1来连接二极管D3的阴极，该二极管D3的阳极连接MOSFET管Q1的栅极；二极管D1的阴极连接二极管D2的阳极，二极管D3的阴极连接所述二极管D1的阳极；所述输出端口IN2通过电容C2来连接二极管D1的阴极，电容C3的负极连接所述二极管D3的阳极，电容C3的正极连接所述二极管D2的阴极；电阻R2的一端连接所述MOSFET管Q1的栅极，另一端连接所述电容C3的正极；所述MOSFET管Q1的源极连接所述电容C3的正极，漏极通过电阻R1连接供电端；所述微处理器的一输入端连接电源,所述微处理器的一输出端接地，所述电容C3的正极接地。

所述输出端口IN1和输出端口IN2的供电电压为所述微处理器的输入电压VSS，所述输出端口IN1和输出端口IN2输出占空比为50%的互补PWM波。MOSFET管Q1为N沟道耗尽型MOSFET。二极管D1、二极管D2和二极管D3都为肖特基二极管。

微处理器通过输出端口IN1和输出端口IN2发出I/O信号，输出端口IN1和输出端口IN2的开关频率不低于1MHz，MOSFET管Q1的关断有以下两个工作过程：

（1）当IN1输出为高电平时，IN2输出为低电平，二极管D1正向导通，二极管D2和二极管D3反向截止。IN1通过电容C1、二极管D1以及电容C2充电，则根据基尔霍夫电压定律有以下等式成立：

V_IN1=V_C1+V_D1-V_C2(1)

(2)当输出端口IN2输出高电平时，输出端口IN1输出为低电平，二极管D1反向截止，二极管D2和二极管D3正向导通。IN2通过电容C2、二极管D2、电容C3、二极管D3以及电容C1进行充电，则根据基尔霍夫电压定律有以下等式成立：

V_IN2=V_C2+V_D2+V_C3+V_D3-V_C1（2）

由于电容上的电压不能跃变，且输出端口IN1、输出端口IN2的频率在1MHz以上，这样电容C1、电容C2上的电压可以视为不变。为保证切换过程中，二极管的恢复时间较短，需要采用肖特基二极管。

这样将（2）式带入（1）式中，可以得到：

V_C1-V_C2= V_IN1-V_D1（3）

V_C3=V_IN2+V_IN1-V_D1-V_D2-V_D3（4）

若肖特基二极管D1、肖特基二极管D2、肖特基二极管D3的正向导通压降为0.5V，微处理器I/O口端电压为3.3V,则计算可得V_C3=5.1V，而对于MOSFET管Q1的栅极电压V_A=-V_C3，则MOSFET管Q1的栅极电压为-5.1V，在此栅极驱动电平条件下，耗尽型MOSFET管Q1工作在截止区。

反推得到电容C2上的承受的电压为5.5V，电容C1上承受的电压为2.8V，则可以得到图4所示的V_B、V_C两点的电压波形。