專利名稱：一種用于驅動容性負載的橋式驅動電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于驅動容性負載的橋式驅動電路。
背景技術：
橋式驅動電路廣泛用于驅動容性負載，要求滿足無極性容性負載驅動，例如電池充電無極性要求。無論負載以何種極性接入，通過控制信號改變橋式驅動電路的狀態，都可以正常驅動。負載反切是指在橋式驅動電路正常工作時，取下負載，然后以相反的極性接入。傳統的橋式驅動電路在負載反切時，會產生一個很大的瞬間電流，很容易燒壞驅動元件。圖I為一種傳統的橋式驅動電路簡化圖。MP1、MP2、MN1、MN2為橋式驅動功率MOS管，其中MP1、MP2為P型功率管，MN1、MN2為N型功率管。CTRL1、CTRL2、CTRL3、CTRL4為驅動管柵控制信號，POS和NEG為負載連接端·口，負載接在POS和NEG之間，且負載正端接POS、負端接NEG為正接，反之為反接。VDD為控制電源端，GND為接地端，負載正接時，CTRLl和CTRL2為低電平“0”、CTRL3和CTRL4為高電平“ 1”，因此MPI和麗2導通、MP2和麗I關斷，驅動電流流向為從VDD流經MPI、LOAD、MN2到GND0負載反接時，CTRLl和CTRL2為“1”、CTRL3和CTRL4為“0”，因此MPl和MN2關斷、MP2和麗I導通，驅動電流流向為從VDD流經MP2、LOAD、麗I到GND。通常驅動電流要很大，例如對電池充電，因此功率管的寬長比很大、導通阻抗很小。負載反切過程及各階段等效電路如圖2所示。反切時，橋式驅動電路要從“正接”狀態切換到“反接”狀態，控制信號CTRLl和CTRL2由“0”變“1”，CTRL3和CTRL4由“I”變“O”。但由于功率管尺寸很大，寄生柵電容也很大，控制信號不能迅速翻轉，狀態轉換需要一定時間，因此反切過程存在圖2中“反接瞬間”這一狀態。反切過程各信號波形如圖3所示，Vpos和Vnk為連接端口 POS和NEG的電壓、Idkivek為流過功率管的電流。開始時，負載正接，等效電路如圖2中“正接”所示。Rpi和Rn2分別為MPl和MN2的導通阻抗，BDni和BDp2分別為MP2和麗I的體二極管，此時，BDni和BDp2反偏，流過功率管的
電流為，Vum為負載兩端電壓。tl時刻，將負載移開，等效電路如圖2中“去掉負載”所示，此時POS端電壓被拉高到VDD，NEG端電壓為GND，流過功率管的電流Idkivek為O。t2時刻，負載反接，等效電路如圖2中“反接瞬間”，在t3時刻之前功率管控制信號CTRL1-4還未翻轉，POS電壓開始下降，NEG電壓開始上升，當NEG上升到一定程度時，BDni正偏、BDp2反偏，此時POS端電壓為_VBE、NEG端電壓為V__VBE，流過麗2的電流Idkivek
為^1_1L，由于MN2尺寸很大，導通阻抗只有幾個歐姆，這樣如果VuM = 3. 8V、Vdd = 6V
時，流過MN2的電流將達到I. 5A左右，如圖3中Ipi，這是一個很大的電流，很容易燒壞功率管。t 3時刻，功率管控制信號CTRL1-4開始翻轉，在翻轉過程中，同側的功率管，MPl和麗I之間、MP2和麗2之間會有一個較大的串通電流，如圖3中Ip2，這個電流也有可能燒
壞功率管。t4時亥IJ，功率管控制信號CTRL1-4翻轉完成，MPl和麗2關斷、MP2和麗I導通，等效電路如圖2中“反接”所示，流過MPI和麗2的電流變為0。

實用新型內容本實用新型為了克服現有技術的不足，提供一種用于驅動容性負載的橋式驅動電路，采用該驅動電路可以有效避免功率管燒壞。為了實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案一種用于驅動容性負載的橋式驅動電路，包括電橋連接的第一功率管、第二功率管、第三功率管、第四功率管，在第一功率管與第二功率管的漏極之間連接負載，其還包括一第一保護管，并接與所述的第三功率管的漏源極之間，用于減小負載反接瞬間的峰值電流；一第二保護管，并接于第四功率管的漏源極之間，用于減小負載反接瞬間的峰值電流。進一步的，還包括一第一防串通電路，其第一輸出端與第一功率管的柵極連接，第二輸出端通過一與邏輯運算單元與第三功率管的柵極連接；一第二防串通電路，其第一輸出端與第二功率管的柵極連接，第二輸出端通過一與邏輯運算單元與第四功率管的柵極連接；所述的第一防串通電路、第二防串通電路用于避免極性轉換時串通電流過大。進一步的，所述第一功率管、第二功率管為P型MOS管；第三功率管、第四功率管為N型MOS管。進一步的，所述第一保護管、第二保護管為N型MOS管。本實用新型的具有以下優點本實用新型通過設置保護管，有效減小負載反接瞬間峰值電流，有效避免功率管燒壞；通過設置防串通電路，避免極性轉換時串通電流過大而燒壞功率管。

圖I是傳統橋式驅動電路圖。圖2是傳統橋式驅動電路負載反切過程的等效電路圖。圖3是傳統橋式驅動電路負載反切過程各種信號波形圖。圖4為本實用新型一種實施例的電路框圖。圖5為本實用新型防串通電路波形圖。圖6為本實用新型反切過程各信號波形圖。
具體實施方式
為了使本技術領域的人員更好的理解本實用新型方案，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述。如圖4-6所示，一種用于驅動容性負載的橋式驅動電路，包括電橋連接的第一功率管MP1、第二功率管MP2、第三功率管麗I、第四功率管麗2，第一功率管MP1、第二功率管MP2均為P型驅動功率MOS管，第三功率管麗I、第四功率管麗2為N型驅動功率MOS管，在第一功率管MPl與第二功率管MP2的漏極之間連接負載，CTRLl、CTRL2、CTRL3、CTRL4為各驅動管柵控制信號，POS和NEG為負載連接端口，負載接在POS和NEG之間，且負載正端接P0S、負端接NEG為正接，反之為反接；其還包括第一保護管麗3，其并接與第三功率管麗I的漏源極之間；第二保護管MN4，并接于第四功率管麗2的漏源極之間。在麗3、MN4均為N型MOS管，MN3的柵極與第一負載檢測模塊連接，第一負載檢測模塊通過一非邏輯運算單元21與使能端EN連接；MN4的柵極與第二負載檢測模塊連接，第二負載檢測模塊與使能端EN連接。本電路還包括一第一防串通電路，其第一輸出端與第一功率管MPl的柵極連接，第二輸出端通過一與邏輯運算單元11與第三功率管MNl的柵極連接；一第二防串通電路，其第一輸出端與第二功率管MP2的柵極連接，第二輸出端通過一與邏輯運算單元22與第四功率管麗2的柵極連接。原理本實用新型增加了保護管麗3和MN4，由于它們的寬長比小，導通阻抗大，柵由各自的負載檢測電路控制。其中，Vpos和Vnk為連接端口 POS和NEG的電壓，Ideivee為流過功率管的電流，'_為負載兩端電壓。以正接到反接為例，正接時，使能端EN信號使第一負載檢測模塊不工作，輸出始終為“0”，麗3始終關斷；第二負載檢測模塊輸出為“0”，MN4關斷；tl時刻，去掉負載時，第二負載檢測模塊輸出V_2為“1”，MN4迅速導通，同時關斷麗2 ；在t2時刻負載反接時，由于MN4的尺寸很小，導通阻抗很大，因此峰值電流Ipi很小，避免燒壞功率管。當極性檢測完成后，第二負載檢測模塊輸出變為“0”，結束保護狀態，橋式驅動電路進入正常工作狀態。為了減小串通峰值電流Ip2，增加了第一、第二防串通電路，避免極性轉換時串通電流過大。防串通電路實現的功能是CTRLl由“0”變“I”后，MPl立刻關斷，CTRL2由“0”變“I”后，必須在CTRLl變“I”后才能使麗I導通，也就是說在MPl關斷后，麗I才能導通。同樣，CTRL3變“0”后，必須在CTRL4變“0”后，才能使MP2導通，即MN2關斷后，MP2才能導通。防串通電路的輸入輸出波形如圖5所示，INI、IN2為第一、第二防串通電路的輸入端，0UTU0UT2為第一、第二防串通電路的輸出端。如果INl和IN2同時開始變“1”，則在tl時刻，OUTl開始變“1”，等OUTl上升到一定值時(t2時刻)，0UT2開始變“I” ；IN1和IN2同時開始變“0”時，則在t3時刻，0UT2開始變“0”，等0UT2下降到一定值時(t4時刻)，OUTl開始下降。實際結果表明，增加防串通可以有效降低串通電流Ip2，避免功率管燒壞。圖6為本實用新型反切過程各信號波形圖，Vras和Vnk為連接端口 POS和NEG的電壓，Ideivee為流過功率管的電流。本實用新型通過設置保護管，有效減小負載反接瞬間峰值電流，有效避免功率管燒壞；通過設置防串通電路，避免極性轉換時串通電流過大而燒壞功率管。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實施例任何形式上限制。任何熟悉本領域的人員，在不脫離本實用新型技術方案范圍情況下，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本實用新型做出許多可能的變動和修飾，或者修改為等同變化的等效實施例，均仍屬于本實用新型保護的范圍內。
權利要求1.一種用于驅動容性負載的橋式驅動電路，包括電橋連接的第一功率管、第二功率管、第三功率管、第四功率管，在第一功率管與第二功率管的漏極之間連接負載，其特征在于其還包括一第一保護管，并接與所述的第三功率管的漏源極之間，用于減小負載反接瞬間的峰值電流；一第二保護管，并接于第四功率管的漏源極之間，用于減小負載反接瞬間的峰值電流。
2.根據權利要求I所述的一種用于驅動容性負載的橋式驅動電路，其特征在于還包括一第一防串通電路，其第一輸出端與第一功率管的柵極連接，第二輸出端通過一與邏輯運算單元與第三功率管的柵極連接；一第二防串通電路，其第一輸出端與第二功率管的柵極連接，第二輸出端通過一與邏輯運算單元與第四功率管的柵極連接；所述的第一防串通電路、第二防串通電路用于避免極性轉換時串通電流過大。
3.根據權利要求2所述的一種用于驅動容性負載的橋式驅動電路，其特征在于所述第一功率管、第二功率管為P型MOS管；第三功率管、第四功率管為N型MOS管。
4.根據權利要求2所述的一種用于驅動容性負載的橋式驅動電路，其特征在于所述第一保護管、第二保護管為N型MOS管。
專利摘要本實用新型公開了一種用于驅動容性負載的橋式驅動電路，包括電橋連接的第一功率管、第二功率管、第三功率管、第四功率管，在第一功率管與第二功率管的漏極之間連接負載，其還包括一第一保護管，并接與所述的第三功率管的漏源極之間，用于減小負載反接瞬間的峰值電流；一第二保護管，并接于第四功率管的漏源極之間，用于減小負載反接瞬間的峰值電流。本實用新型通過設置保護管，有效減小負載反接瞬間峰值電流，有效避免功率管燒壞；通過設置防串通電路，避免極性轉換時串通電流過大而燒壞功率管。
文檔編號H02M1/36GK202586737SQ201220080930
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月5日 優先權日2012年3月5日
發明者田劍彪, 王慶斌, 鄧春興, 胡俊材 申請人:紹興光大芯業微電子有限公司