一种基于微处理器i/o口的驱动电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种驱动电路，尤其涉及一种基于微处理器I/O 口的驱动电路。
【背景技术】
[0002] 微处理器的供电电压通常为3. 3V，一般不超过5V，其数字输出I/O 口一般与供电 电压相同，而增强型MOSFET的饱和导通电压一般为12V，对于某些贴片封装的M0SFFET其饱 和导通压降为5V，这样从微处理器的I/O 口输出不具备直接驱动MOS管的条件。
[0003] 为达到驱动增强型MOSFET的目的，通常的做法是有以下几种：1.增加逻辑门电 路，例如非门；2.利用NPN或PNP的三极管增加一级驱动；3.利用达林顿管增强驱动信号。 为驱动耗尽型MOSFET还需要设计负电源转换电路进行供电。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种基于微处理器I/O 口的驱动电路，不需要外置电平转换 芯片和供电电源，电路更稳定，占用空间小，成本低。
[0005] 本发明的技术方案是一种基于微处理器I/O 口的驱动电路，包括微处理器、微处 理器的输出端口 INl和微处理器的输出端口 IN2,所述输出端口 INl通过电容Cl来连接二 极管D3的阴极，该二极管D3的阳极连接MOSFET管Ql的栅极；二极管Dl的阴极连接二极 管D2的阳极，二极管D3的阴极连接所述二极管Dl的阳极；所述输出端口 IN2通过电容C2 来连接二极管Dl的阴极，电容C3的负极连接所述二极管D3的阳极，电容C3的正极连接所 述二极管D2的阴极；电阻R2的一端连接所述MOSFET管Ql的栅极，另一端连接所述电容C3 的正极；所述MOSFET管Ql的源极连接所述电容C3的正极，漏极通过电阻Rl连接供电端； 所述微处理器的一输入端连接电源，所述微处理器的一输出端接地，所述电容C3的正极接 地。
[0006] 所述输出端口 INl和输出端口 IN2的供电电压为所述微处理器的输入电压VSS，所 述输出端口 INl和输出端口 IN2输出占空比为50%的互补PWM波。MOSFET管Ql为N沟道 耗尽型M0SFET。二极管D1、二极管D2和二极管D3都为肖特基二极管。
[0007] 微处理器通过输出端口 INl和输出端口 IN2发出I/O信号，输出端口 INl和输出 端口 IN2的开关频率不低于IMHz，MOSFET管Ql的关断有以下两个工作过程： (1)当INl输出为高电平时，IN2输出为低电平，二极管Dl正向导通，二极管D2和二极 管D3反向截止。INl通过电容C1、二极管Dl以及电容C2充电，则根据基尔霍夫电压定律 有以下等式成立： VIN1=VC1+VD1-VC2 (1) ⑵当输出端口 IN2输出高电平时，输出端口 INl输出为低电平，二极管Dl反向截止， 二极管D2和二极管D3正向导通。IN2通过电容C2、二极管D2、电容C3、二极管D3以及电 容Cl进行充电，则根据基尔霍夫电压定律有以下等式成立： VIN2=VC2+VD2+VC3+VD3-V C1 (2) 由于电容上的电压不能跃变，且输出端口 INl、输出端口 IN2的频率在IMHz以上，这样 电容Cl、电容C2上的电压可以视为不变。为保证切换过程中，二极管的恢复时间较短，需要 采用肖特基二极管。
[0008] 这样将（2)式带入（1)式中，可以得到： Vci-Vc2= Vini-Vdi (3) VC3=VIN2+VIN1_VD1_VD2 _VD3 ⑷ 若肖特基二极管D1、肖特基二极管D2、肖特基二极管D3的正向导通压降为0. 5V，微处 理器I/O 口端电压为3. 3V，则计算可得Vra=5. IV，而对于MOSFET管Ql的栅极电压VA=-VC3， 则MOSFET管Ql的栅极电压为-5. IV，在此栅极驱动电平条件下，耗尽型MOSFET管Ql工作 在截止区。
[0009] 反推得到电容C2上的承受的电压为5. 5V，电容Cl上承受的电压为2. 8V，则可以 得到图4所示的Vb、Vc两点的电压波形。
[0010] 当INI、IN2输出为低电平时，MOSFET管Ql的栅极电压为零电平，只要漏源极电压 Vcc建立，Ql就会导通。
[0011] 考虑到微处理器I/O 口的驱动电流只有10mA，则电容Cl和电容C2的容值满足以 下计算公式：
【主权项】
1. 一种基于微处理器I/O口的驱动电路，其特征在于：包括微处理器、微处理器的输出 端口INl和微处理器的输出端口IN2,所述输出端口INl通过电容Cl来连接二极管D3的 阴极，该二极管D3的阳极连接MOSFET管Ql的栅极；二极管Dl的阴极连接二极管D2的阳 极，二极管D3的阴极连接所述二极管Dl的阳极；所述输出端口IN2通过电容C2来连接二 极管Dl的阴极，电容C3的负极连接所述二极管D3的阳极，电容C3的正极连接所述二极管 D2的阴极；电阻R2的一端连接所述MOSFET管Ql的栅极，另一端连接所述电容C3的正极； 所述MOSFET管Ql的源极连接所述电容C3的正极，漏极通过电阻Rl连接供电端；所述微处 理器的一输入端连接电源，所述微处理器的一输出端接地，所述电容C3的正极接地。
2. 根据权利要求1所述的基于微处理器I/O口的驱动电路，其特征在于：二极管Dl、二 极管D2和二极管D3都为肖特基二极管。
3. 根据权利要求2所述的基于微处理器I/O口的驱动电路，其特征在于：所述输出端 口INl和输出端口IN2的供电电压为所述微处理器的输入电压Vss，所述输出端口INl和输 出端口IN2输出占空比为50%的互补PWM波。
4. 根据权利要求3所述的基于微处理器I/O口的驱动电路，其特征在于：MOSFET管Ql 为N沟道耗尽型MOSFET。
5. 根据权利要求4所述的基于微处理器I/O口的驱动电路，其特征在于：所述MOSFET 管Ql的材质为Si、SiC、GaN中任意一种。
6. 根据权利要求5所述的基于微处理器I/O口的驱动电路，其特征在于：所述MOSFET 管Ql的夹断电压高于-Vss。
【专利摘要】本发明公开了一种基于微处理器I/O口的驱动电路，包括微处理器、微处理器的输出端口IN1和输出端口IN2，输出端口IN1通过电容C1来连接二极管D3的阴极该二极管D3的阳极连接MOSFET管Q1的栅极；二极管D1的阴极连接二极管D2的阳极，二极管D3的阴极连接二极管D1的阳极；输出端口IN2通过电容C2来连接二极管D1的阴极，电容C3的负极连接二极管D3的阳极，电容C3的正极连接二极管D2的阴极；电阻R2的一端连接MOSFET管Q1的栅极，另一端连接电容C3的正极；所述MOSFET管Q1的源极连接电容C3的正极，漏极通过电阻R1连接供电端；电路更稳定，占用空间小，成本低。
【IPC分类】G06F13-20
【公开号】CN104731728
【申请号】CN201510118495
【发明人】谷宇
【申请人】深圳市航天新源科技有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月18日