H桥驱动电路、控制方法及驱动电机技术

本发明专利技术公开了一种H桥驱动电路、控制方法及驱动电机，驱动电路包括两路相同的驱动模块，每路驱动模块均包括串联于第一电源端与接地端之间的上功率管和下功率管，以及第一驱动控制模块和第二驱动控制模块，所述第一驱动控制模块分别与所述上功率管的栅极和源极连接，接收外部控制信号，并根据外部控制信号和所述上功率管的源极电压调节所述上功率管的栅极电压，所述第二驱动模块与所述下功率管的栅极连接，用于控制所述下功率管在所述上功率管的关断状态下导通，其中，在所述上功率管关断状态下，所述上功率管的栅极与源极之间的电压差恒定。该桥驱动电路实现了功率管关断状态下H的安全保护。的安全保护。的安全保护。

【技术实现步骤摘要】
H桥驱动电路、控制方法及驱动电机


[0001]本专利技术涉及电力电子
，具体涉及一种H桥驱动电路、控制方法及驱动电机。

技术介绍

[0002]H桥(High Side，也称全桥)驱动电路，是一种典型的直流电机控制电路，通过开关的开合，由两路相同的电路组成，每一路中，由两个功率管，一个可以对正极导通实现上拉，另一个可以对负极导通实现下拉，或相反。两路总是保持相反的输出，这样可以在单电源的情况下使负载的极性倒过来。由于这样的接法加上中间的负载，画出来的形状像一个H的字样，故得名H桥。
[0003]现有的针对H桥功率管的驱动方案一般为直接驱动，如图1所示，图1示出现有的一种H桥驱动电路的电路结构图，其中每一路包括上功率管(Mpwr1、Mpwr2)和下功率管(Mpwr3、Mpwr4)，且上功率管和下功率管的连接点均对应一个输出节点(OUT1、OUT2)。晶体管M1和晶体管M2分别接收控制信号IN1和IN2，当晶体管M1开启，晶体管M2关断，节点A的电位被上拉为VCP(VCP为大于VCC的电荷泵电位)，上功率管Mpwr1的栅源电压Vgs大于其导通电压Vth，即上功率管Mpwr1开启；当晶体管M1关断，晶体管M2开启时，节点A的电位被下拉为GND，上功率管Mpwr1的栅源电压Vg小于其导通电压Vth，即上功率管Mpwr1关断。该方案能够实现对上功率管Mpwr1的开关控制，但其存在如下缺陷：
[0004]电机正常运转时，上功率管Mpwr2和下功率管Mpwr3开启，上功率管Mpwr1和下功率管Mpwr4关断，电机中的绕组线圈电流为Iload(如图一所示)，接下来立即关断所有功率管，其中节点A的电位被下拉为GND，由于电感线圈中的电流不能突变，即负载电流Iload需要经过上功率管Mpwr1和下功率管Mpwr4的体二极管续流，即第一输出节点OUT1会被电机负载电感中的能量给抬高，如果电感中储存的能量足够大，钳位管D1、D2不足以钳位保护上功率管Mpwr1，那么上功率管Mpwr1的源极(即第一输出节点OUT1)将被抬的很高(上限为VCC+Vdiod)，其源栅电压Vsg会远远大于安全电压如5.5V，导致上功率管Mpwr1损坏。
[0005]同时当节点A的电位被下拉为GND时，上功率管Mpwr1关断，此时第一输出节点OUT1被短路到VCC，这会使得上功率管Mpwr1的源栅电压Vsg远远大于安全电压如5.5V，导致上功率管Mpwr1损坏。
[0006]此种驱动方式，会使得钳位管D1、D2长时间(在大负载电感、大电流时，续流过程会持续一段时间)或始终(恒定短路VCC状态)处在大电流保护状态，对芯片内部公共源GND的冲击非常大，进而会对其它模块造成极大影响。
[0007]因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

技术实现思路

[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种H桥驱动电路、控制方法及驱动电机，实现了H桥功率管关断状态下的安全保护。
[0009]根据本专利技术提供的一种H桥驱动电路，包括两路相同的驱动模块，每路驱动模块均包括串联于第一电源端与接地端之间的上功率管和下功率管，以及控制所述上功率管的第一驱动控制模块和控制所述下功率管的第二驱动控制模块，其特征在于，所述第一驱动控制模块分别与所述上功率管的栅极和源极连接，接收外部控制信号，并根据外部控制信号和所述上功率管的源极电压调节所述上功率管的栅极电压，所述第二驱动模块与所述下功率管的栅极连接，用于控制所述下功率管在所述上功率管的关断状态下导通，其中，在所述上功率管关断状态下，所述上功率管的栅极与源极之间的电压差恒定。
[0010]优选地，所述H桥驱动电路还包括：钳位模块，所述钳位模块连接与所述上功率管的栅极和源极之间，用于对所述上功率管的栅极电压进行钳位。
[0011]优选地，所述第一驱动控制模块包括：第一晶体管，源极与第二电源端连接，栅极接收控制信号，漏极与所述上功率管的栅极连接；第二晶体管，漏极与所述上功率管的栅极连接，源极与所述上功率管的源极连接，栅极接收第一充电电流、第二充电电流、第一放电电流和第二放电电流的其中之一；第一电容，连接于所述第二晶体管的栅极与源极之间，其中，第一充电电流、第二充电电流、第一放电电流和第二放电电流对所述第一电容充、放电，以便于实现对所述第二晶体管的导通/关断控制。
[0012]优选地，所述第一驱动控制模块还包括：第一二极管，阴极与所述第二晶体管的栅极连接，阳极与所述第二晶体管的源极连接，其中，所述第一二极管为齐纳二极管。
[0013]优选地，所述第一晶体管为PMOS晶体管，所述第二晶体管为NMOS晶体管。
[0014]优选地，所述第一驱动控制模块还包括：第三晶体管，源极通过第一电流源与第二电源端连接，栅极接收第一驱动信号，漏极与所述第二晶体管的栅极连接；第四晶体管，源极通过第二电流源与接地端连接，栅极接收第二驱动信号，漏极与所述第二晶体管的栅极连接；第五晶体管，源极通过第三电流源与第二电源端连接，栅极接收第三驱动信号，漏极与所述第二晶体管的栅极连接；第六晶体管，源极通过第四电流源与接地端连接，栅极接收第四驱动信号，漏极与所述第二晶体管的栅极连接，其中，所述第一电流源用于提供第一充电电流，所述第二电流源用于提供第一放电电流，所述第三电流源用于提供第二充电电流，所述第四电流源用于提供第二放电电流。
[0015]优选地，对所述第一电容放电时，所述第三晶体管和所述第五晶体管关断，所述第四晶体管导通，由所述第一放电电流对所述第一电容放电，所述第六晶体管于所述第四晶体管关断后导通，由所述第二放电电流对所述第一电容放电；对所述第一电容充电时，所述第四晶体管和所述第六晶体管关断，所述第三晶体管导通，由所述第一充电电流对所述第一电容充电，所述第五晶体管于所述第三晶体管关断后导通，由所述第二充电电流对所述第一电容充电。
[0016]优选地，所述第一充电电流的强度大于所述第二充电电流的强度，所述第一放电电流的强度大于所述第二放电电流的强度。
[0017]优选地，所述第一驱动信号和所述第二驱动信号在一个周期内的有效时间远小于无效时间，其中，所述第一驱动信号有效时，所述第三晶体管导通，所述第二驱动信号有效时，所述第四晶体管导通。
[0018]优选地，所述第三晶体管和所述第五晶体管为PMOS晶体管，所述第四晶体管和所述第六晶体管为NMOS晶体管。
[0019]优选地，所述钳位模块包括：第二二极管，阳极与所述上功率管的栅极连接；第三二极管，阴极与所述第二二极管的阴极连接，阳极与所述上功率管的源极连接，其中，所述第二二极管和所述第三二极管为齐纳二极管。
[0020]根据本专利技术提供的一种H桥驱动电路的控制方法，该H桥驱动电路包括两路相同的驱动模块，每路驱动模块均包括串联于第一电源端与接地端之间的上功率管和下功率管，控制方法包括以下步骤：在导通所述上功率管时，断开所述上功率管的栅极与源极的电连接，并对所述上功率管的栅极电压进行上拉；在关断所述上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种H桥驱动电路，包括两路相同的驱动模块，每路驱动模块均包括串联于第一电源端与接地端之间的上功率管和下功率管，以及控制所述上功率管的第一驱动控制模块和控制所述下功率管的第二驱动控制模块，其特征在于，所述第一驱动控制模块分别与所述上功率管的栅极和源极连接，接收外部控制信号，并根据外部控制信号和所述上功率管的源极电压调节所述上功率管的栅极电压，所述第二驱动模块与所述下功率管的栅极连接，用于控制所述下功率管在所述上功率管的关断状态下导通，其中，在所述上功率管关断状态下，所述上功率管的栅极与源极之间的电压差恒定。2.根据权利要求1所述的H桥驱动电路，其特征在于，所述H桥驱动电路还包括：钳位模块，所述钳位模块连接与所述上功率管的栅极和源极之间，用于对所述上功率管的栅极电压进行钳位。3.根据权利要求2所述的H桥驱动电路，其特征在于，所述第一驱动控制模块包括：第一晶体管，源极与第二电源端连接，栅极接收控制信号，漏极与所述上功率管的栅极连接；第二晶体管，漏极与所述上功率管的栅极连接，源极与所述上功率管的源极连接，栅极接收第一充电电流、第二充电电流、第一放电电流和第二放电电流的其中之一；第一电容，连接于所述第二晶体管的栅极与源极之间，其中，第一充电电流、第二充电电流、第一放电电流和第二放电电流对所述第一电容充、放电，以便于实现对所述第二晶体管的导通/关断控制。4.根据权利要求3所述的H桥驱动电路，其特征在于，所述第一驱动控制模块还包括：第一二极管，阴极与所述第二晶体管的栅极连接，阳极与所述第二晶体管的源极连接，其中，所述第一二极管为齐纳二极管。5.根据权利要求4所述的H桥驱动电路，其特征在于，所述第一晶体管为PMOS晶体管，所述第二晶体管为NMOS晶体管。6.根据权利要求5所述的H桥驱动电路，其特征在于，所述第一驱动控制模块还包括：第三晶体管，源极通过第一电流源与第二电源端连接，栅极接收第一驱动信号，漏极与所述第二晶体管的栅极连接；第四晶体管，源极通过第二电流源与接地端连接，栅极接收第二驱动信号，漏极与所述第二晶体管的栅极连接；第五晶体管，源极通过第三电流源与第二电源端连接，栅极接收第三驱动信号，漏极与所述第二晶体管的栅极连接；第六晶体管，源极通过第四电流源与接地端连接，栅极接收第四驱动信号，漏极与所述第二晶体管的栅极连接，其中，所述第一电流源用于提供第一充电电流，所述第二电流源用于提供第一放电电流，所述第三电流源用于提供第二充电电流，所述第四电流源用于提供第二放电电流。7.根据权利要求6所述的H桥驱动电路，其特征在于，对所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长洪，袁莹莹，
申请(专利权)人：圣邦微电子北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：