[发明专利]基于电容自举升压的NMOS高侧开关控制电路及方法

权利要求书

1.一种基于电容自举升压的NMOS高侧开关控制电路，包括微控器(1)以及定时器(2)，其特征在于：在微控器(1)上连接有开关控制电路(3)，所述的开关控制电路(3)包括由微控器(1)通过定时器(2)定时设置输出的方波电平(V2)、第三快速二极管(D3)、第三小信号开关NMOS管(M3)、小信号PNP型三极管(Q1)、自举电容(C1)、第一开关NMOS管(M1)、第二开关NMOS管(M2)、小信号NPN型三极管(Q2)、第一旁路电容(C2)、第一快速二极管(D1)、第二快速二极管(D2)以及为微控器(1)、开关NMOS管、负载及各分立元件工作提供稳压电能的直流稳压源(V1)，其中，所述的方波电平(V2)的输出端正极通过第三快速二极管(D3)连接第三开关NMOS管(M3)的栅极G，所述的方波电平(V2)的输出端正极还通过第四电阻(R4)连接小信号NPN型三极管(Q2)的基极，所述小信号NPN型三极管(Q2)的集电极通过第一电阻(R1)连接所述直流稳压源(V1)的正极端，所述小信号NPN型三极管(Q2)的集电极与小信号PNP型三极管(Q1)的基极连接，所述小信号PNP型三极管(Q1)的发射极与所述直流稳压源(V1)的正极端连接，所述第一快速二极管(D1)、自举电容(C1)和第五电阻(R5)串联在所述直流稳压源(V1)的正极端与接地端(GND)之间，所述第一快速二极管(D1)、自举电容(C1)的公共端通过串联的第二快速二极管(D2)、限流电阻(R3)与第一开关NMOS管(M1)的栅极G连接，自举电容(C1)和第五电阻(R5)的公共端与所述小信号PNP型三极管(Q1)的集电极连接，第二快速二极管(D2)、限流电阻(R3)的公共端与接地端(GND)之间连接有所述第一旁路电容(C2)，所述第一开关NMOS管(M1)的漏极D连接所述直流稳压源(V1)的正极端，第二开关NMOS管(M2)的漏极D连接所述第一开关NMOS管(M1)的栅极G，第二开关NMOS管(M2)的栅极G通过第二电阻(R2)连接所述直流稳压源(V1)的正极端，第二开关NMOS管(M2)的栅极G还与第三小信号开关NMOS管(M3)的漏极D连接，第一开关NMOS管(M1)的源极S与接地端(GND)之间连接有第六电阻(R6)，所述的第三小信号开关NMOS管(M3)和第二开关NMOS管(M2)的源极S均连接接地端(GND)，所述第一开关NMOS管(M1)的源极S作为负载输出。

2.根据权利要求1所述的基于电容自举升压的NMOS高侧开关控制电路，其特征在于：所述的自举电容(C1)能够根据小信号PNP型三极管(Q1)的状态进行降压充电及升压放电，当小信号PNP型三极管(Q1)处于饱和导通时，自举电容(C1)升压放电，当小信号PNP型三极管(Q1)处于截止时，自举电容(C1)降压充电。

3.根据权利要求2所述的基于电容自举升压的NMOS高侧开关控制电路，其特征在于：所述的第一旁路电容(C2)为第一开关NMOS管(M1)饱和导通提供持续稳定的正向偏置电压，当小信号PNP型三极管(Q1)饱和导通时，第一旁路电容(C2)在自举电容(C1)正极电位升高时充电；当小信号PNP型三极管(Q1)截止时，第一旁路电容(C2)在自举电容(C1)正极电位回落时放电。

4.根据权利要求3所述的基于电容自举升压的NMOS高侧开关控制电路，其特征在于：在第三开关NMOS管(M3)的栅极G与接地端GND之间连接有第二旁路电容(C3)，所述第二旁路电容(C3)为第三开关NMOS管(M3)饱和导通提供持续稳定的正向偏置电压，当方波电平(V2)处于高电平时，第二旁路电容(C3)进行充电，当方波电平(V2)处于低电平时，第二旁路电容(C3)进行放电。

5.根据权利要求3所述的基于电容自举升压的NMOS高侧开关控制电路，其特征在于：所述第一快速二极管(D1)能够在小信号PNP型三极管(Q1)饱和导通时防止自举电容(C1)升压放电过程中，电流倒灌至直流稳压源(V1)，当小信号PNP型三极管(Q1)截止时为自举电容(C1)建立充电回路信号，所述第二快速二极管(D2)在小信号PNP型三极管(Q1)饱和导通时，对第一旁路电容(C2)进行充电，当小信号PNP型三极管(Q1)截止时，防止第一旁路电容(C2)对前级电路反向放电。