一种基于半桥驱动芯片的功率驱动电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于半桥驱动芯片的功率驱动电路，包括：适用于产生PWM脉冲信号的单片机，所述PWM脉冲信号分别输入至第一、第二传输门电路；所述第一传输门电路的输出信号接入至半桥驱动芯片的第一控制输入端，所述第二传输门电路的输出信号通过一分频电路后接入所述半桥驱动芯片的第二控制输入端；所述半桥驱动芯片的两输出端分别与功率放大电路中的上、下MOS管相连。本实用新型通过控制功率放大电路中上、下MOS管的导通之间的死区时间，避免由于PWM脉冲信号上升和下降沿的时间过长而导致上下MOS管同时导通的情况，保证功率放大电路在非常大的电源电压下也能安全、可靠的工作。
【专利说明】-种基于半桥驱动芯片的功率驱动电路
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种方波信号调制电路，特别是涉及一种基于半桥驱动芯片的功 率驱动电路。
【背景技术】
[0002] 在多级放大电路中，输出的信号往往是送去驱动一定的装置。例如，这类装置包括 收音机中的扬声器音圈、电动机的控制绕组、计算机或电视机显不器的扫描偏转线圈、放射 超声波的压电陶瓷换能器等，这类多级放大电路除了应有的电压放大级之外，还要求有一 个能输出一定信号功率的输出级，这类主要用于向负载提供功率的放大电路称为功率放大 电路。
[0003] 高效率、低非线性失真、大功率是一般设计功率放大电路的原则。模拟功率放大电 路由于工作时晶体管或M0S管必须处于线性放大区，功率耗散较大，虽然可以采用推挽式 输出，减少晶体管或M0S管的承受功率，但在高电源电压和较大功率的情况下，仍对功率器 件有很大的威胁，所以模拟功率放大电路无法很好的解决高效率、大功率这两个问题。而工 作在开关状态下的D类功率放大器却能很容易达到高效率，低非线性失真、大功率的效果。
[0004] D类功率放大电路基于PWM模式，将前级输出的PWM波加到M0S管的栅极，控制其 开关，从而实现放大。D类功率放大电路工作于开关状态，理论上的效率是100%，但实际上 由于在"关"状态下，M0S管仍有微小的漏电流；在"开"的状态下，M0S并非完全短路，仍有 一定的管压降，所以实际功率有所损耗，但也有80%-90%之间。
[0005] 但是D类功率放大电路仍然存在一个问题，就是加到栅极的PWM脉冲信号的上 升沿和下降沿时间过长的情况下会导致瞬间上下两个M0S管同时导通，电源正负极短路， 这是电流极大，会损坏功率器件，造成安全隐患。
【发明内容】
[0006] 本实用新型的目的是提供一种基于半桥驱动芯片的功率驱动电路，该功率驱动电 路结构简单，其解决了传统的功率驱动电路容易造成损坏功率器件的技术问题。
[0007] 为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于半桥驱动芯片的功率驱动电 路，包括：适用于产生PWM脉冲信号的单片机，所述PWM脉冲信号分别输入至第一、第二传输 门电路；所述第一传输门电路的输出信号接入至半桥驱动芯片的第一控制输入端，所述第 二传输门电路的输出信号通过一分频电路后接入所述半桥驱动芯片的第二控制输入端；所 述半桥驱动芯片的两输出端分别与功率放大电路中的上、下M0S管相连。
[0008] 本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本实用新型通过控制 功率放大电路中上、下M0S管的导通之间的死区时间，避免由于PWM脉冲信号上升和下降沿 的时间过长而导致上下M0S管同时导通的情况，保证功率放大电路在非常大的电源电压下 也能安全、可靠的工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附 图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
[0010] 图1为本实用新型的基于半桥驱动芯片的功率驱动电路的电路框图；
[0011] 图2为本实用新型的半桥驱动芯片输出的两路脉冲波形图。
[0012] 具体实施方法
[0013] 下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本 实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
[0014] 见图1和图2, 一种基于半桥驱动芯片的功率驱动电路，包括：适用于产生PWM脉 冲信号的单片机，所述PWM脉冲信号分别输入至第一、第二传输门电路；所述第一传输门电 路的输出信号接入至半桥驱动芯片的第一控制输入端，所述第二传输门电路的输出信号通 过一分频电路后接入所述半桥驱动芯片的第二控制输入端；所述半桥驱动芯片的两输出端 分别与功率放大电路中的上、下M0S管相连。
[0015] 所述单片机采用MSP430,其使用3. 3V直流电压供电，所述直接产生PWM脉冲信号 的频率为20 - 200kHz，占空比可调节，与所述第一、第二传输门电路相连。
[0016] 所述第一、第二传输门电路米用四双向模拟开关芯片⑶4066,所述将输入的PWM 脉冲信号的电压幅值提升到+5V，提高方波信号的带载能力。与所述半桥驱动芯片IR2104 的"IN"引脚相连接。其中，第二传输门电路与所述分频电路相连。
[0017] 所述分频电路采用4位计数器芯片74HC161，对所述传输门电路2产 生的PWM脉冲信号的频率降至原有的二分一，与所述半桥驱动芯片IR2104的" 恧"引脚相连。
[0018] 由所述半桥驱动芯片IR2104内部的高度集成电路将所述第一传输门电路与所述 分频电路分别输入的PWM脉冲信号进行处理，输出两路相同频率、相同占空比但相位相差 90°的方波信号，与所述功率放大电路相连接。
[0019] 所述功率放大电路采用半桥D类功率放大电路形式，上、下M0S管工作在开关状 态，所述M0S管采用IRFR460芯片。
[0020] 如图1所示，基于IR2104的信号调制方法具体为：由MSP430单片机产生一路占空 比为35%-45%的PWM脉冲信号，由于MSP430单片机的电源电压为3. 3V，所以通过第一传输 门电路将脉冲信号幅值提升至5V，耦合到半桥驱动芯片IR2104的"IN"引脚；另一侧，由于 同样的原因通过第二传输门电路后，脉冲信号的幅值提升至5V，并且通过分频电路后，频率 降至原有的二分之一，而后耦合到半桥驱动芯片IR2104的"涵"引脚。由于半桥驱动芯片 IR2104的一路输出为耦合到"IN"引脚的同频同相信号，另一路输出为耦合到"IN"引脚信 号的反相信号，而当"恧"引脚为高电平时，IR2104芯片正常输出信号，当"恧"端为低电 平时，IR2104芯片的两路输出均为低电平。由此，通过以上步骤将信号耦合到半桥驱动芯 片IR2104,当上M0S管即将关断，下M0S管即将导通时，将"恧"引脚置为低电平，两路输出 均为低电平，如此，两路输出信号如图2所示。由图2可以看出，两路输出的高电平之间有 一段死区时间，有效避免由于方波上升和下降沿的时间过长而导致上下M0S管同时导通的 情况，保证功率放大电路在非常大的电源电压下也能安全、可靠的工作。
[0021] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实 用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些 属于本实用新型的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围 之中。
【权利要求】
1. 一种基于半桥驱动芯片的功率驱动电路，包括：适用于产生PWM脉冲信号的单片机， 其特征在于还包括： 适于接入所述PWM脉冲信号的第一、第二传输门电路； 所述第一传输门电路的输出信号接入至半桥驱动芯片的第一控制输入端，所述第二传 输门电路的输出信号通过一分频电路后接入所述半桥驱动芯片的第二控制输入端； 所述半桥驱动芯片的两输出端分别与功率放大电路中的上、下MOS管相连。
【文档编号】G05B19/042GK203909528SQ201420131555
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】郭臣, 朱昌平, 赵俊阳, 张燕, 朱益鹏, 单鸣雷, 陈秉岩 申请人:河海大学常州校区