[发明专利]一种自举驱动电路

说明书

本发明涉及电学领域，公开了一种自举驱动电路，包括输入滤波及保护电路、PWM信号生成电路、能量传递电路、自举电压反馈电路、自举电压转换及储能电路；输入滤波及保护电路实现电源纹波抑制及过压、欠压保护；PWM信号生成电路采集自举输出电压，动态调整PWM信号振荡及占空比，调节开关开闭时间；能量传递电路产生交流信号，将电源输入能量传递至自举驱动电路；自举电压反馈电路反馈自举电压信号电平至PWM信号生成电路；自举电压转换及储能电路将能量信号整形转换，实现自举驱动电路功率输出；本发明有益效果为：宽电源适用范围，结构易于实现，驱动能力强，耐压值高，可靠性高，适用于高于电源输入电压的大功率、高效率开关应用场合。

技术领域

本发明涉及电学领域，特别涉及一种自举驱动电路。

背景技术

随着微电子技术的发展，N沟道MOSFET和IGBT相较于三极管和P沟道MOSFET在高频率，大功率和高效率的开关应用场合表现出越来越明显的优势。根据其应用特性，需要在栅极增加相对于源极的高压信号，才能实现有效的导通控制。高压侧功率管导通后，其源极一般接电源正极，因此栅极需要随电源电压波动的固定压差驱动控制信号。在大多数的开关应用场合，通常需要高速开关控制，因此从功耗、速度和效率等方面考虑需要强驱动电流。

目前，针对高压驱动一般采取以下两种方案：

1、电容自举驱动法。该种方法利用电容的充放电特性以及二极管的单向导通特性，实现持续高压驱动，图1示出了一种典型的实现方式，通常采用一个具有PWM输出功能的芯片，产生固定频率和占空比的PWM信号，从而控制电容和二极管进行自举升压，此种方法电路结构简单，但存在以下缺点：

A、输出驱动电流受限于隔离电容的性能参数，通常驱动能力较弱；

B、自举电压只取决于PWM信号的电平强度和占空比，如果要实现自举电压VOUT随输入电源VCC2随动输出固定压差，必须额外增加一路电源系统VCC1（如12V），设计复杂度提高，增加电路体积。

此种电路的一种衍生形式就是桥驱动电路，其典型应用如图2所示，当IN为低电平时，芯片导通MOS管Q2，同时通过二极管D1对C1进行充电，充电电压为芯片电源电压（12V），形成自举电压，为高侧MOS管Q1的导通做好准备；当IN为高电平时，利用C1上的自举电压导通MOS管Q1。此种电路可良好的应用于需要高频率导通关断的控制电路，如电机转动控制中，但仍存在以下缺点：

A、在持续高压侧Q1导通控制方面无法应用；

B、电荷泵电路的稳定输出有一定的时延，对于电机的快速启动有一定的影响。

2、隔离电源法。如图3所示，利用隔离电源的输出地连接至电源输入端正极，这样可保证连续输出高于电源电压的驱动电压。该驱动方法能够提供连续驱动，但存在以下问题：

A、增加一路隔离电源系统，增加了电路复杂度和成本；

B、增加隔离电源开关振荡电路对系统电磁兼容性有一定影响。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种自举驱动电路，具有宽电源适应范围，驱动能力强、耐压高、可靠性高的高压驱动电路，以满足高于电源输入电压的大功率、高效率开关应用场合。

本发明一种自举驱动电路，包括输入滤波及保护电路、PWM信号生成电路、能量传递电路、自举电压反馈电路、自举电压转换及储能电路；

所述输入滤波及保护电路，包括电容、电感滤波网络，以及瞬态抑制二极管、压敏电阻、热敏电阻、汇流二极管，实现电源纹波抑制，过压、欠压保护；热敏电阻和瞬态抑制二极管保护芯片超压条件下工作需求，汇流二极管实现输入保护或欠压条件下的供电需求；