CN107967021B - 一种mos管驱动电压的控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种MOS管驱动电压的控制电路，该控制电路包括第一MOS管、稳压电路和微控芯片，还包括升压电路和第二MOS管；其中微控芯片的第一输出端与第二MOS管的栅极相连，用于输出控制信号控制第二MOS管的开关状态；微控芯片的第二输出端与升压电路相连，用于输出方波信号；升压电路的输出端分别与第一MOS管的栅极和第二MOS管的漏极相连，用于根据方波信号产生第一MOS管的目标驱动电压；目标驱动电压与第二MOS管的开关状态相结合，用于控制第一MOS管的开关状态。通过采用上述技术方案，第一MOS管的驱动电压得到提升。当第一MOS管导通时，其内阻降低，耐温度特性增强，同时也达到了降低功耗的效果。

Description

一种MOS管驱动电压的控制电路
技术领域
本发明实施例涉及控制电路领域，尤其涉及一种MOS管驱动电压的控制电路。
背景技术
MOS管作为开关器件是各种控制***中常见的组件，利用MOS管可以使电路中的电流中断、导通或者流到其它的电路中，从而控制机电设备的工作状态。
一般情况下，基于行业标准，对于像MOS管等大多数电子元器件的供电电压为5V。对于NPN型MOS管，当栅极和源极之间的电压Vgs＝5V时，MOS管导通；当Vgs＝0V时，MOS管关断。
然而，当MOS管的工作电压为5V时，MOS管的内阻较大，进而导致MOS管的热功率较大。若MOS管导通时的工作电流也较大时，MOS管由于热功率过高很容易被烧毁。同时，当MOS管的工作电压为5V时，MOS管的内阻受温度的影响也较大，即当温度发生较大的变化时，MOS管的内阻也会随之发生较大的变化，不利于MOS管性能的稳定。因此，参照MOS管工作时的功耗以及耐温度特性，当MOS管的驱动电压为5V时，MOS管的功耗较大，同时其耐温性能也较差。
发明内容
为解决相关技术问题，本发明提供一种MOS管驱动电压的控制电路，使得MOS管的驱动电压增加，进而降低MOS管的内阻，提升MOS管的耐温度特性。
为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供了一种MOS管驱动电压的控制电路，包括：第一MOS管、稳压电路和微控芯片，其中，还包括：升压电路和第二MOS管；其中，所述稳压电路的输入端与电源相连，输出端分别与所述微控芯片和所述升压电路相连，用于将电源电压转化为供电电压，分别给所述微控芯片和所述升压电路供电；
所述微控芯片的第一输出端与所述第二MOS管的栅极相连，用于输出控制信号控制所述第二MOS管的开关状态；所述微控芯片的第二输出端与所述升压电路相连，用于基于所述供电电压输出方波信号；
所述升压电路的输出端分别与所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的漏极相连，用于根据所述方波信号产生所述第一MOS管的目标驱动电压；所述目标驱动电压与所述第二MOS管的开关状态相结合，用于控制所述第一MOS管的开关状态。
进一步的，当所述微控芯片的第一输出端输出高电平信号时，所述第二MOS管导通；当所述微控芯片的第一输出端输出低电平信号时，所述第二MOS管关断。
进一步的，所述升压电路包括分压电阻，分别与所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的漏极相连；
当所述第二MOS管导通时，所述分压电阻通过所述第二MOS管接地，所述第一MOS管关断；
当所述第二MOS管关断时，所述第一MOS管在所述目标驱动电压的驱动下导通。
进一步的，所述控制电路还包括：电机，与所述第一MOS管的漏极相连；
当所述第一MOS管导通时，控制所述电机转动；
当所述第一MOS管关断时，控制所述电机停止转动。
进一步的，所述升压电路为二倍压整流电路。
进一步的，所述稳压电路输出端的供电电压为5V；通过所述二倍压整流电路，产生的所述第一MOS管的目标驱动电压为10V。
进一步的，所述升压电路包括：第一电容、第二电容、第一二极管和第二二极管，其中，
所述第一二极管的阳极与所述稳压电路的输出端相连，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极相连；
所述第二二极管的阴极作为所述升压电路的输出端，通过所述第二电容接地；
所述第一电容的输入端与所述微控芯片相连，输出端与所述第二二极管的阳极相连。
进一步的，所述稳压电路为稳压器。
进一步的，所述第一MOS管和所述第二MOS管均为NPN型MOS管。
本发明实施例的技术方案中，稳压电路的输入端与电源相连，输出端分别与微控芯片和升压电路相连，用于将电源电压转化为供电电压，分别给微控芯片和升压电路供电。通过将微控芯片的第一输出端与第二MOS管的栅极相连，用于输出控制信号控制第二MOS管的开关状态。通过将微控芯片的第二输出端与升压电路相连，用于基于供电电压输出方波信号。升压电路的输出端分别与第一MOS管的栅极和第二MOS管的漏极相连，用于根据方波信号产生第一MOS管的目标驱动电压；目标驱动电压与第二MOS管的开关状态相结合，用于控制第一MOS管的开关状态。通过采用上述技术方案，驱动第一MOS管导通的目标驱动电压相对于现有技术的驱动电压得到有效提升，当第一MOS管导通时，其内阻降低，第一MOS管的耐温度特性增强，进而有利于第一MOS管性能的稳定。此外，第一MOS管内阻的降低也可达到降低功耗的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一提供的一种MOS管驱动电压的控制电路的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的一种优选的MOS管驱动电压的控制电路示意图；
图3为本发明实施例二提供的一种升压电路的示意图。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种MOS管驱动电压的控制电路的结构示意图。如图1所示，该控制电路100包括第一MOS管110、稳压电路120、微控芯片130、升压电路140和第二MOS管150。其中，
稳压电路120的输入端与电源相连，输出端分别与微控芯片130和升压电路140相连，用于将电源电压转化为供电电压，分别给微控芯片130和升压电路140供电。
微控芯片130的第一输出端与第二MOS管150的栅极相连，用于输出控制信号控制第二MOS管150的开关状态；微控芯片130的第二输出端与升压电路140相连，用于基于供电电压输出方波信号。
升压电路140的输出端分别与第一MOS管110的栅极和第二MOS管150的漏极相连，用于根据方波信号产生第一MOS管110的目标驱动电压。目标驱动电压与第二MOS管的开关状态相结合，用于控制第一MOS管110的开关状态。
示例性的，微控芯片可以为如单片机等微控制单元。微控芯片的第一输出端输出的控制信号可以为类似于方波信号的高低电平信号，用于控制第二MOS管的导通和关断。例如，当微控芯片的第一输出端输出高电平信号时，第二MOS管导通；当微控芯片的第一输出端输出低电平信号时，第二MOS管关断。
示例性的，升压电路可以为二倍压整流电路，即可以将较低的交流电压，通过耐压较高的整流二极管和电容器，得到一个较高的直流电压。而如果二倍压整流电路的输入为直流电压时，则该二倍压整流电路在控制电路中所起到的作用是：提升二倍压整流电路的输出电压，使得输出电压增大到输入电压的二倍。例如，当稳压电路输出端的供电电压为5V时，通过二倍压整流电路，输出的第一MOS管的目标驱动电压为10V。因此，通过二倍压整流电路，第一MOS管的驱动电压得到有效提升。当第一MOS管的驱动电压由现有技术中的5V提升到10V(即Vgs＝10V)时，第一MOS管的内阻可得到有效降低，例如，可以降低到原来内阻的五分之一。根据MOS管的耐温特性，当第一MOS管的Vgs为10V时，MOS管的内阻随温度变化并不明显。当温度发生较大变化时，其内阻也可保持稳定，进而增强了第一MOS管性能的稳定性。此外，若将该第一MOS管应用到汽车等大功率的场景时，第一MOS管内阻的降低也可以有效降低第一MOS管的功耗，从而降低第一MOS管的发热量，减少第一MOS管烧毁的风险。
进一步的，图2为本发明实施例一提供的一种优选的MOS管驱动电压的控制电路示意图。如图2所示，本发明实施例中的稳压电路120为稳压器，该稳压器用于为微控芯片130和二倍压整流电路140提供稳定的供电电压。本实施例中的升压电路可包括分压电阻R1和二倍压整流电路140，如图2所示，该分压电阻R1的一端与二倍压整流电路140相连，另一端分别与第一MOS管110的栅极和第二MOS管150的漏极相连。当第二MOS管导通时，分压电阻R1通过第二MOS管接地，此时，第一MOS管关断；当第二MOS管关断时，第一MOS管在目标驱动电压的驱动下导通。
进一步的，本发明实施例提供的控制电路可用于电机的控制中。如图2所示，电机160与第一MOS管110的漏极相连。当第一MOS管110导通时，可以控制电机160转动；当第一MOS管110关断时，可以控制电机160停止转动。
进一步的，第一MOS管和第二MOS管均可以为NPN型MOS管。
本发明实施例提供了一种MOS管驱动电压的控制电路，通过将微控芯片的第二输出端与升压电路相连，微控芯片可输出方波信号可以控制升压电路输出第一MOS管栅极的目标驱动电压。相对于现有技术提供的MOS管的驱动电压，本发明实施例在现有技术的基础上通过增加升压电路，可使得第一MOS管栅极的目标驱动电压大于现有技术提供的驱动电压。当第一MOS管导通时，可使得第一MOS管的内阻降低，提升了第一MOS管的耐温特性。此外，第一MOS管驱动电压的增大也可达到有效降低第一MOS管的功耗的效果。
实施例二
本实施例对上述实施例的基础上进行了进一步的细化，图3为本发明实施例二提供的一种升压电路的示意图，本实施例中的升压电路以二倍压整流电路为例进行具体说明。如图3所示，该升压电路包括：第一电容C1、第二电容C2、第一二极管D1和第二二极管D2，其中，
第一二极管D1的阳极与稳压电路的输出端相连，第一二极管D1的阴极与第二二极管D2的阳极相连；第二二极管D2的阴极作为升压电路的输出端，通过第二电容C2接地；第一电容C1的输入端与微控芯片(图中所示为MCU)相连，第二端与第二二极管D2的阳极相连。
示例性的，本实施例中稳压电路输出端的电压为5V，通过该二倍压整流电路，第二电容两端的电压(即二倍压整流电路的输出电压)为10V。
具体的，本实施例中提供的升压电路的具体工作原理如下：当MCU输出低电平信号时，第一二极管D1和第二二极管D2均导通，稳压电路输出到第一二极管D1阳极的电压(图中为5V)，通过第一二极管D1和第二二极管D2给第一电容C1和第二电容C2充电，直到充电到5V。此外第一电容C1左边的电压为0V，右边的电压为5V。
当MCU输出高电平时，第一电容C1两端的电压差不能突变，则第一电容左边的电压为5V，右边电压为10V。此时，由于第一二极管D1阳极的电压(5V)低于阴极的电压(10V)，因此，第一二极管D1不导通。第一电容C1右边的电压通过第二二极管D2为第二电容C2充电，直到充电到10V。当第二电容C2两端的电压为10V时，由于第二二极管D2阳极和阴极的电压均为10V，因此，第二二极管D2截止。此时，升压电路输出的电压为10V。
需要说明的是，在方波信号开始的几个周期第二电容两端的电压并不能真正达到10V，但是由于MCU一直输出方波信号给升压电路，因此经过几个周期后，第二电容两端的电压可以逐渐稳定到10V，即升压电路输出的恒定电压为10V，也即第一MOS管的目标驱动电压升高到10V。当第一MOS管导通时，由于第一MOS管栅极与源极之间(Vgs)的电压为10V，此时，相对于Vgs为5V时，第一MOS管的内阻得到有效降低，第一MOS管的耐温特性增强，同时其功耗也得到有效降低。
本实施例对上述实施例进行了细化，若稳压电路输出端的电压为5V，则通过升压电路，可以输出10V的稳定电压，作为第一MOS管的目标驱动电压。当第一MOS管导通时，其内阻得到有效降低，达到了增强第一MOS管的耐温特性以及降低第一MOS管功耗的效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种MOS管驱动电压的控制电路，包括：第一MOS管、稳压电路和微控芯片，其特征在于，还包括：升压电路和第二MOS管；其中，
所述稳压电路的输入端与电源相连，输出端分别与所述微控芯片和所述升压电路相连，用于将电源电压转化为供电电压，分别给所述微控芯片和所述升压电路供电；
所述微控芯片的第一输出端与所述第二MOS管的栅极相连，用于输出控制信号控制所述第二MOS管的开关状态；所述微控芯片的第二输出端与所述升压电路相连，用于基于所述供电电压输出方波信号；
所述升压电路的输出端分别与所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的漏极相连，用于根据所述方波信号产生所述第一MOS管的目标驱动电压；所述目标驱动电压与所述第二MOS管的开关状态相结合，用于控制所述第一MOS管的开关状态；
其中，所述升压电路包括分压电阻，分别与所述第一MOS管的栅极和所述第二MOS管的漏极相连；
当所述第二MOS管导通时，所述分压电阻通过所述第二MOS管接地，所述第一MOS管关断；
当所述第二MOS管关断时，所述第一MOS管在所述目标驱动电压的驱动下导通；
其中，所述升压电路包括：第一电容、第二电容、第一二极管和第二二极管，其中，所述第一二极管的阳极与所述稳压电路的输出端相连，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极相连；
所述第二二极管的阴极作为所述升压电路的输出端，通过所述第二电容接地；
所述第一电容的第一端与所述微控芯片相连，第二端与所述第二二极管的阳极相连。
2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：
当所述微控芯片的第一输出端输出高电平信号时，所述第二MOS管导通；
当所述微控芯片的第一输出端输出低电平信号时，所述第二MOS管关断。
3.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，还包括：
电机，与所述第一MOS管的漏极相连；
当所述第一MOS管导通时，控制所述电机转动；
当所述第一MOS管关断时，控制所述电机停止转动。
4.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：
所述升压电路为二倍压整流电路。
5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于：
所述稳压电路输出端的供电电压为5V；
通过所述二倍压整流电路，产生的所述第一MOS管的目标驱动电压为10V。
6.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：
所述稳压电路包括稳压器。
7.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于：
所述第一MOS管和所述第二MOS管均为NPN型MOS管。
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