一種基于半橋驅(qū)動芯片的功率驅(qū)動電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于半橋驅(qū)動芯片的功率驅(qū)動電路，包括：適用于產(chǎn)生PWM脈沖信號的單片機，所述PWM脈沖信號分別輸入至第一、第二傳輸門電路；所述第一傳輸門電路的輸出信號接入至半橋驅(qū)動芯片的第一控制輸入端，所述第二傳輸門電路的輸出信號通過一分頻電路后接入所述半橋驅(qū)動芯片的第二控制輸入端；所述半橋驅(qū)動芯片的兩輸出端分別與功率放大電路中的上、下MOS管相連。本實用新型通過控制功率放大電路中上、下MOS管的導通之間的死區(qū)時間，避免由于PWM脈沖信號上升和下降沿的時間過長而導致上下MOS管同時導通的情況，保證功率放大電路在非常大的電源電壓下也能安全、可靠的工作。
【專利說明】-種基于半橋驅(qū)動芯片的功率驅(qū)動電路

【技術(shù)領域】
[0001] 本實用新型涉及一種方波信號調(diào)制電路，特別是涉及一種基于半橋驅(qū)動芯片的功 率驅(qū)動電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 在多級放大電路中，輸出的信號往往是送去驅(qū)動一定的裝置。例如，這類裝置包括 收音機中的揚聲器音圈、電動機的控制繞組、計算機或電視機顯不器的掃描偏轉(zhuǎn)線圈、放射 超聲波的壓電陶瓷換能器等，這類多級放大電路除了應有的電壓放大級之外，還要求有一 個能輸出一定信號功率的輸出級，這類主要用于向負載提供功率的放大電路稱為功率放大 電路。
[0003] 高效率、低非線性失真、大功率是一般設計功率放大電路的原則。模擬功率放大電 路由于工作時晶體管或M0S管必須處于線性放大區(qū)，功率耗散較大，雖然可以采用推挽式 輸出，減少晶體管或M0S管的承受功率，但在高電源電壓和較大功率的情況下，仍對功率器 件有很大的威脅，所以模擬功率放大電路無法很好的解決高效率、大功率這兩個問題。而工 作在開關狀態(tài)下的D類功率放大器卻能很容易達到高效率，低非線性失真、大功率的效果。
[0004] D類功率放大電路基于PWM模式，將前級輸出的PWM波加到M0S管的柵極，控制其 開關，從而實現(xiàn)放大。D類功率放大電路工作于開關狀態(tài)，理論上的效率是100%，但實際上 由于在"關"狀態(tài)下，M0S管仍有微小的漏電流；在"開"的狀態(tài)下，M0S并非完全短路，仍有 一定的管壓降，所以實際功率有所損耗，但也有80%-90%之間。
[0005] 但是D類功率放大電路仍然存在一個問題，就是加到柵極的PWM脈沖信號的上 升沿和下降沿時間過長的情況下會導致瞬間上下兩個M0S管同時導通，電源正負極短路， 這是電流極大，會損壞功率器件，造成安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實用新型的目的是提供一種基于半橋驅(qū)動芯片的功率驅(qū)動電路，該功率驅(qū)動電 路結(jié)構(gòu)簡單，其解決了傳統(tǒng)的功率驅(qū)動電路容易造成損壞功率器件的技術(shù)問題。
[0007] 為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種基于半橋驅(qū)動芯片的功率驅(qū)動電 路，包括：適用于產(chǎn)生PWM脈沖信號的單片機，所述PWM脈沖信號分別輸入至第一、第二傳輸 門電路；所述第一傳輸門電路的輸出信號接入至半橋驅(qū)動芯片的第一控制輸入端，所述第 二傳輸門電路的輸出信號通過一分頻電路后接入所述半橋驅(qū)動芯片的第二控制輸入端；所 述半橋驅(qū)動芯片的兩輸出端分別與功率放大電路中的上、下M0S管相連。
[0008] 本實用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：本實用新型通過控制 功率放大電路中上、下M0S管的導通之間的死區(qū)時間，避免由于PWM脈沖信號上升和下降沿 的時間過長而導致上下M0S管同時導通的情況，保證功率放大電路在非常大的電源電壓下 也能安全、可靠的工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實施例并結(jié)合附 圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，其中
[0010] 圖1為本實用新型的基于半橋驅(qū)動芯片的功率驅(qū)動電路的電路框圖；
[0011] 圖2為本實用新型的半橋驅(qū)動芯片輸出的兩路脈沖波形圖。
[0012] 具體實施方法
[0013] 下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本 實用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。
[0014] 見圖1和圖2, 一種基于半橋驅(qū)動芯片的功率驅(qū)動電路，包括：適用于產(chǎn)生PWM脈 沖信號的單片機，所述PWM脈沖信號分別輸入至第一、第二傳輸門電路；所述第一傳輸門電 路的輸出信號接入至半橋驅(qū)動芯片的第一控制輸入端，所述第二傳輸門電路的輸出信號通 過一分頻電路后接入所述半橋驅(qū)動芯片的第二控制輸入端；所述半橋驅(qū)動芯片的兩輸出端 分別與功率放大電路中的上、下M0S管相連。
[0015] 所述單片機采用MSP430,其使用3. 3V直流電壓供電，所述直接產(chǎn)生PWM脈沖信號 的頻率為20 - 200kHz，占空比可調(diào)節(jié)，與所述第一、第二傳輸門電路相連。
[0016] 所述第一、第二傳輸門電路米用四雙向模擬開關芯片⑶4066,所述將輸入的PWM 脈沖信號的電壓幅值提升到+5V，提高方波信號的帶載能力。與所述半橋驅(qū)動芯片IR2104 的"IN"引腳相連接。其中，第二傳輸門電路與所述分頻電路相連。
[0017] 所述分頻電路采用4位計數(shù)器芯片74HC161，對所述傳輸門電路2產(chǎn) 生的PWM脈沖信號的頻率降至原有的二分一，與所述半橋驅(qū)動芯片IR2104的" 恧"引腳相連。
[0018] 由所述半橋驅(qū)動芯片IR2104內(nèi)部的高度集成電路將所述第一傳輸門電路與所述 分頻電路分別輸入的PWM脈沖信號進行處理，輸出兩路相同頻率、相同占空比但相位相差 90°的方波信號，與所述功率放大電路相連接。
[0019] 所述功率放大電路采用半橋D類功率放大電路形式，上、下M0S管工作在開關狀 態(tài)，所述M0S管采用IRFR460芯片。
[0020] 如圖1所示，基于IR2104的信號調(diào)制方法具體為：由MSP430單片機產(chǎn)生一路占空 比為35%-45%的PWM脈沖信號，由于MSP430單片機的電源電壓為3. 3V，所以通過第一傳輸 門電路將脈沖信號幅值提升至5V，耦合到半橋驅(qū)動芯片IR2104的"IN"引腳；另一側(cè)，由于 同樣的原因通過第二傳輸門電路后，脈沖信號的幅值提升至5V，并且通過分頻電路后，頻率 降至原有的二分之一，而后耦合到半橋驅(qū)動芯片IR2104的"涵"引腳。由于半橋驅(qū)動芯片 IR2104的一路輸出為耦合到"IN"引腳的同頻同相信號，另一路輸出為耦合到"IN"引腳信 號的反相信號，而當"恧"引腳為高電平時，IR2104芯片正常輸出信號，當"恧"端為低電 平時，IR2104芯片的兩路輸出均為低電平。由此，通過以上步驟將信號耦合到半橋驅(qū)動芯 片IR2104,當上M0S管即將關斷，下M0S管即將導通時，將"恧"引腳置為低電平，兩路輸出 均為低電平，如此，兩路輸出信號如圖2所示。由圖2可以看出，兩路輸出的高電平之間有 一段死區(qū)時間，有效避免由于方波上升和下降沿的時間過長而導致上下M0S管同時導通的 情況，保證功率放大電路在非常大的電源電壓下也能安全、可靠的工作。
[0021] 顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非是對本實 用新型的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎上還可 以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些 屬于本實用新型的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍 之中。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于半橋驅(qū)動芯片的功率驅(qū)動電路，包括：適用于產(chǎn)生PWM脈沖信號的單片機， 其特征在于還包括： 適于接入所述PWM脈沖信號的第一、第二傳輸門電路； 所述第一傳輸門電路的輸出信號接入至半橋驅(qū)動芯片的第一控制輸入端，所述第二傳 輸門電路的輸出信號通過一分頻電路后接入所述半橋驅(qū)動芯片的第二控制輸入端； 所述半橋驅(qū)動芯片的兩輸出端分別與功率放大電路中的上、下MOS管相連。
【文檔編號】G05B19/042GK203909528SQ201420131555
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】郭臣, 朱昌平, 趙俊陽, 張燕, 朱益鵬, 單鳴雷, 陳秉巖 申請人:河海大學常州校區(qū)