功率驱动器的制作方法

专利名称：功率驱动器的制作方法
技术领域：
功率驱动器
技术领域：
本实用新型涉及功率驱动器，尤其涉及由电控开关控制的大功率感性负载的功率 驱动器。
背景技术：
长期以来，直流电机以其良好的线性特性、优异的控制性能等特点成为大多数变 速运动控制和闭环位置伺服控制系统的最佳选择。特别随着高开关频率、全控型的第二代 电力半导体器件的发展，计算机在控制领域的发展，以及脉宽调制(PWM)直流调速技术的 应用，直流电机得到广泛应用。为适应小型直流电机的使用需求，各半导体厂商推出了直流电机控制专用IC(集 成电路)，构成基于微处理器控制的直流电机伺服系统。但是，专用集成电路构成的直流电 机驱动器的输出功率有限，不适合大功率直流电机驱动需求。电子行业产品中，大量的使用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)作为电 控开关用于驱动大功率的负载，特别是感性负载(比如电机)。因此采用增强型场效应管， 可直接与微处理器接口，应用PWM技术实现直流电机调速控制，满足大功率直流电机驱动 控制需求，并具有快速、精确、高效、低功耗等特点。但是若要控制各个MOSFET，各MOSFET的源极与栅极之间的电压必须足够高。通常 MOSFET因为驱动特性的要求，当源极的电位变化时，栅极电位需要有相应高度的变化，才能 维持源极与栅极之间的足够高电压以驱动M0SFET，故几乎都需要很复杂的驱动电路和复杂 的供电电路，特别是用于驱动MOSFET矩阵以及多电位MOSFET矩阵时，复杂的驱动电路和配 套的多路隔离电源则是一个很头疼的问题。对于上述问题，各大IC厂商都开发了专用的驱动芯片和模块，但是，价格高昂，并 且都是针对某种特定环境和需求进行的设计，所以，直接用专用的驱动芯片和模块势必造 成成本高并且很多情况下都限制于芯片厂商的设计。同时，因为品种众多并且应用面很窄， 所以也附带的产生采购等一系列问题。因此，迫切需要低成本并且可靠地解决上述问题。

实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是，提供一种低成本的功率驱动器，即使被控制的 电控开关的电位相对于地电位变化，功率驱动器仍可以控制输出一定的控制电压以驱动电 控开关。为解决上述技术问题，本实用新型的功率驱动器采用如下技术方案本实用新型提供一种具有高位控制电路的功率驱动器，用于根据控制信号驱动大 功率负载，该高位控制电路包括电荷池、信号输入端、直流电源端、控制端及比较端，直流电 源端连接到相对于地电位具有一定电势差的电位。当信号输入端接收到“断”控制信号时， 电荷池被直流电源端充电而储存电荷，但此时控制端与比较端之间保持小于一定的触发电压的电势差。当信号输入端接收到“通”控制信号时，电荷池通过分别连接控制端与比较端 的电路放电，使控制端与比较端之间电势差大于所述触发电压。本实用新型的功率驱动器利用电路驱动信号本身的规律，对电荷池充、放电，由于 电荷池两端电压不能突变，电荷池放电时使控制端可以在比较端的基础电位上叠加，使比 较端电位升高一定幅度的情况下，控制端的电位也能升高相应的幅度，从而保持控制端与 比较端之间电势差大于所述触发电压，实现了控制端相对于比较端电压的提升，进而实现 了在直流电源端低电压条件下，对高驱动压控型电子元器件的驱动。在一种优选的实施例中，本实用新型的功率驱动器还包括低位控制电路，包括信 号输入端、直流电源端及控制端，直流电源端连接到相对于地电位具有预定电势差的电位， 在该低位控制电路中当信号输入端接收到“断”控制信号时，控制端与地之间的电势差小 于前述触发电压；当信号输入端接收到“通”控制信号时，控制端与地之间的电势差大于前 述触发电压。这样低位控制电路可以做得比较简单而成本比较低，当高、低位控制电路被用于 驱动多个压控型电子元器件的矩阵时，低位控制电路可以用于驱动电位相对于地电位固定 的压控型电子元器件，而只有用于驱动电位相对于地电位浮动的压控型电子元器件时，才 使用高位控制电路。由于高位控制电路相对低位控制电路更复杂而成本比较高，这样当减 少高位控制电路的数量时，从而降低了整体的成本。在优选的实施例中，高位控制电路的信号输入端接收到的控制信号变化时，其比 较端电位存在变化。在本实用新型的实施例中，不管比较端电位如何变化，高位控制电路仍 可在控制端与比较端之间输出一定的驱动电压，高位控制电路的优势得以充分体现。在又一种优选的实施例中，在直流电源端与电荷池之间连接有单向导电元件，当 高位控制电路的信号输入端接收到“通”控制信号时，单向导电元件截止，当高位控制电路 的信号输入端接收到“断”控制信号时，单向导电元件导通。单向导电元件可以采用常用的 晶体二极管，其技术成熟，结构简单而性能稳定，成本亦低，可以在低成本的前提下，实现对 电荷池的充、放电控制。在又一种优选的实施例中，在高位控制电路中，控制端与比较端之间连接有控制 元件，当信号输入端接收到“断”控制信号时，该控制元件使控制端与比较端之间处于导通 状态，当信号输入端接收到“通”控制信号时，该控制元件使控制端与比较端之间处于截止 状态。该控制元件可以提高对高位控制电路中控制端与比较端之间输出的驱动电压的控制 的稳定度。在又一种优选的实施例中，在低位控制电路中，控制端与地之间连接有控制元件， 当信号输入端接收到“断”控制信号时，该控制元件使控制端与地之间处于导通状态，当信 号输入端接收到“通”控制信号时，该控制元件使控制端与地之间处于截止状态。该控制元 件可以提高对低位控制电路中控制端电位的控制的稳定度。在又一种优选的实施例中，在高位控制电路中，电荷池的与比较端相连接的一极 相对的另一极与控制端之间连接有控制元件，当信号输入端接收到“通”控制信号时，该控 制元件使控制端与电荷池之间处于导通状态，当信号输入端接收到“断”控制信号时，该控 制元件使控制端与电荷池之间处于截止状态。该控制元件可以用常用的晶体三极管实现， 其技术成熟，结构简单而性能稳定，成本亦低，可以在低成本的前提下，实现对电荷池的充、放电控制。在又一种优选的实施例中，在低位控制电路中，控制端与直流电源端之间连接有 控制元件，当信号输入端接收到“通”控制信号时，该控制元件使控制端与直流电源端之间 处于导通状态，当信号输入端接收到“断”控制信号时，该控制元件使控制端与直流电源端 之间处于截止状态。该对直流电源端的通断电的控制电路简单，且该控制元件可以用常用 的晶体三极管实现，其技术成熟，结构简单而性能稳定，成本亦低，可以在低成本的前提下， 实现控制端电位的控制。在又一种优选的典型实施例中，其包括两个高位控制电路及两个低位控制电路， 每个控制电路控制至少一个电控开关，每个电控开关包括栅极、源极及漏极，在栅极与源极 之间的电压达到前述的触发电压时，源极及漏极导通，否则源极及漏极截止；在高位控制电 路控制的电控开关中，漏极都电性连接到直流驱动电源的一极，源极分别连接到相应高位 控制电路的比较端并且分别连接到负载的相对第一负载极及第二负载极，栅极则分别连接 到相应高位控制电路的控制端；在两个低位控制电路控制的电控开关中，漏极分别连接到 所述负载的相对两极，源极都连接到地，栅极则分别连接到相应低位控制电路的控制端。这 样，源极连接到地电位的电控开关用低位控制电路驱动，其他电控开关才使用高位控制电 路，合理的组合降低了整体的成本。在又一种优选的实施例中，与所述第一负载极直接连接的受高位控制电路控制的 电控开关导通时，与所述第二负载极直接连接的受低位控制电路控制的电控开关也导通， 其他两个电控开关则截止；与所述第一负载极直接连接的受高位控制电路控制的电控开关 截止时，与所述第二负载极直接连接的受低位控制电路控制的电控开关也截止，其他两个 电控开关则导通。这种典型的控制方式，简单地实现了负载的相对两极的电源方向的切换， 电控开关具有快速、精确、高效、低功耗等特点，可直接与微处理器接口，应用PWM技术实现 直流电机调速控制，该驱动电路能够低成本地满足各种类型直流电机需求。需要说明的是，“电荷池”在本文中是指一种包括两端的电路元件，其可以充放电， 而且两端电压不能突变。例如，对电荷有积累效应的电容就是一种很好的电荷池。下面的说明中以说明和举例的方式披露了本实用新型的实施方案，从下面结合附 图的说明本实用新型的其他目标和优势将变得更加明显。

以下参考附图更充分地描述本实用新型的实施方案，其中图1是根据本实用新型一种功率驱动器的实施方案的电路图，其接在一个直流电 机上。
具体实施方式
现在参考附图描述本实用新型优选的实施方案，其中相同的标号始终用来指引相 同的元素。为解释的目的，在下面的说明中提供了许多具体细节，以便对本实用新型提供深 入了解。然而，这可能是显而易见的，没有这些具体细节，该实用新型仍可以实施。图1显示了根据本实用新型一种功率驱动器100的实施方案的电路图，其接在一 个负载即直流电机Ml上。功率驱动器100包括两个高位控制电路10、12及两个低位控制 电路20、22。每个控制电路控制一个电控开关MFl、MF2、MF3、MF4，具体是第一高位控制电路10控制第一电控开关MFl，第二高位控制电路12控制第二电控开关MF2，第一低位控制 电路20控制第三电控开关MF3，第二低位控制电路22控制第四电控开关MF4。每个电控开 关]\^1、]\^2、]\^3、]\^4包括栅极 102、122、202、222、源极 104,124,204,224 及漏极 106、126、 206,226o在根据本实用新型的实施方案中，该电控开关MF1、MF2、MF3、MF4是功率M0SFET， 功率MOSFET是压控元件，具有输入阻抗大、开关速度快、无二次击穿现象等特点，能满足高 速开关动作需求，在栅极102、122、202、222与源极104、124、204、224之间的电压达到额定 的触发电压时，源极104、124、204、224及漏极106,126,206,226导通，否则源极104、124、 204,224 及漏极 106、126、206、226 截止。驱动电源是直流电源，其负极接地，正极连接到驱动电源端Vs。在两个高位控制电 路10、12控制的电控开关MFl、MF2中，漏极106、126都电性连接到直流驱动电源端Vs ；源极 104、124分别连接到相应高位控制电路10,12的比较端Bi、B2，同时，源极104,124还分别 连接到直流电机Ml的第一负载极50及相对的第二负载极52 ；栅极102、122则分别连接到 相应高位控制电路10、12的控制端DH1、DH2。在两个低位控制电路20、22控制的电控开关 MF 3、MF4中，漏极206、226分别连接到所述直流电机Ml的相对两极50、52，源极204、224 都连接到地，栅极202、222则分别连接到相应低位控制电路20、22的控制端DL1、DL2。本实用新型功率驱动器100的实施方案的一个特点是，源极连接到地电位的电控 开关MF3、MF4用低位控制电路20、22驱动，其他电控开关MFl、MF2才使用高位控制电路10、 12驱动。高位控制电路10、12及低位控制电路20、22的结构将在下面详细描述，总的来说， 高位控制电路10、12的结构比低位控制电路20、22复杂，就成本而言，高位控制电路10、12 比低位控制电路20、22相对较高。根据本实用新型实施方案，合理使用有区别的高、低位控 制电路的组合，有效地控制了功率驱动器100整体的成本。每个控制电路10、12、20、22有一个信号输入端HI、H2、Li、L2可直接与微处理器 (未图示)接口，微处理器应用PWM技术输出用方波代表的“通”和“断”的控制信号。在本 实施方案中，低电平的方波代表“通”的控制信号，高电平的方波代表“断”的控制信号。表 1显示图1所示功率驱动器100的输入、输出真值表，典型地，在本实施方案中，输入本实用 新型功率驱动器100的真值有两组，每组真值经过本实用新型功率驱动器100的处理和相 关电路的作用后输出相应的一组真值，后面还将详细描述电路的工作原理和细节。真值表 中1代表高电位，0代表低电位。表1图1所示功率驱动器的输入、输出真值表 在本实施方案中，该电路的基本目的是实现对直流电机Ml绕组两个相反方向的 供电的切换。结合参照图1，当从微处理器向本实用新型功率驱动器100输入表1所示第一 组真值时，根据对应的输出真值可见，由于DHl为高电位，第一电控开关MFl的触发电压可 以达到，故第一电控开关MFl导通；由于DH2为低电位，第二电控开关MF2的触发电压不能 达到，故第二电控开关MF2截止；相应地，DLl为低电位，第三电控开关MF3截止；DL2为高电位，第四电控开关MF4导通。结果，电流将从驱动电源端Vs依次通过第一电控开关MFl、 第一负载极50、直流电机Ml、第二负载极52及第四电控开关MF4流到地。同理，当从微处 理器向本实用新型功率驱动器100输入表1所示第二组真值时，根据对应的输出真值可知， DHl为低电位，第一电控开关MFl截止；DH2为高电位，第二电控开关MF2导通；DLl为高电 位，第三电控开关MF3导通；DL2为低电位，第四电控开关MF4截止。结果，电流将从驱动电 源端Vs依次通过第二电控开关MF2、第二负载极52、直流电机Ml、第一负载极50及第三电 控开关MF3流到地。假设电流经过直流电机Ml时，从第一负载极50到第二负载极52是正 向，直流电机Ml正转，则从第二负载极52到第一负载极50是反向，直流电机Ml反转。因 此，输入第一组真值时，直流电机Ml正转，输入第二组真值时，直流电机Ml反转。这种典型 的控制方式，简单地实现了对直流电机的相对两极的电源方向的切换，电控开关具有快速、 精确、高效、低功耗等特点，可直接与微处理器接口，应用PWM技术实现直流电机调速控制， 该驱动电路能够低成本地满足各种类型直流电机需求。第一高位控制电路10与第二高位控制电路12结构相同，为表达简单起见，在图1 中，第二高位控制电路12的内部电路结构被省略。下面仅以第一高位控制电路10为例，说 明高位控制电路10、12的电路结构。高位控制电路10包括三个控制元件Ql、Q2、Q5、一个 电荷池Cl、一个信号输入端Hl、一个第一直流电源端DCl、一个第二直流电源端DC2、一个控 制端DHl及一个比较端Bl。第一直流电源端DCl及第二直流电源端DC2分别连接到相对于 地电位具有一定电势差的电位，在本实施方案中，第二直流电源端DC2的电位大于电控开 关MF1、MF2的触发电压，第一直流电源端DCl的电位低于第二直流电源端DC2。第一直流 电源端DCl的电位与微处理器输出的高电平的“断”控制信号的电位基本相当。当信号输入端Hl接收到“断”控制信号时，信号输入端Hl因接收到高电平的方波 而处于高电位状态，该高电位通过串连的电阻R2传递到控制元件Ql的发射极，故控制元件 Ql的发射极的电位与第一直流电源端DCl通过串连的电阻Rl传递到控制元件Ql的基极的 电位相当，控制元件Ql截止，因此控制元件Ql的集电极通过串连电阻R5及单向导电元件 Dl与第二直流电源端DC2连接的电路基本没有电流，电阻R5两端基本不存在压降，亦即， 控制元件Q2的发射极与基极之间基本不存在电势差，故控制元件Q2亦截止。典型地，在本 实施方案中，单向导电元件Dl采用常用的晶体二极管，其技术成熟，结构简单而性能稳定， 成本亦低，可以在低成本的前提下，实现对电荷池Cl的充、放电控制。此时，如前所述，第三 电控开关MF3是导通的，控制端Bl将通过第三电控开关MF3接地，故，高于地电位的第二直 流电源端DC2将通过单向导电元件Dl向电荷池Cl充电。在本实施方案中，电荷池Cl是电 容，典型地，是容量比较大的电解电容。电荷池Cl被第二直流电源端DC2充电而储存电荷。 同时，由于控制元件Q2截止，基本没有电流通过电阻R8，电阻R8上基本没有压降，故控制元 件Q5的基极与集电极基本与比较端Bl的电位相同，而保持低电位状态。若控制端DHl电 位高于比较端Bi，控制元件Q5将导通，使控制端DHl与比较端Bl之间的电势差保持低水 平，远小于电控开关MFl的额定触发电压。因此，控制元件Q5可以将控制端DHl与比较端 Bl之间的电势差稳定地锁定低水平。当信号输入端Hl接收到“通”控制信号时，相反地，信号输入端Hl处于低电位状 态，控制元件Ql的发射极的电位低于第一直流电源端DCl及与之相连的基极的电位，控制 元件Ql导通，因此控制元件Ql的集电极有电流，导致电阻R5两端产生压降，亦即，控制元件Q2的发射极与基极之间存在电势差，故控制元件Q2导通。如前所述，根据表1所示第一 组真值，第四电控开关MF4导通，从而第二负载极52相当于接地，其电位基本为零。但是， 由于电机Ml的绕组是很大的电感元件，当通过其中的电流切换方向或者突变时，将产生很 大的反向电动势。当信号输入端Hl接收到“通”控制信号时，由于电机Ml的绕组中电流突 变而在两负载极50、52之间产生电势差，故第一负载极50的电位将远高于与相当于接地的 第二负载极52，故第一负载极50及与其相连的比较端Bl将远高于地电位，实践上比较端 Bl的电位往往远高过第二直流电源端DC2的电位。由于电荷池Cl两端电压不能突变，电 荷池Cl正极电位高于与其负极相连的比较端Bi，故电荷池Cl正极更高于第二直流电源端 DC2的电位，单向导电元件Dl截止。故，电流依次经过电荷池Cl的正极、控制元件Q2、二极 管D2、电阻R7达到控制端DHl，故控制端DHl与比较端Bl之间电势差等于电荷池Cl两极之 间的电压减去在控制元件Q2、二极管D2及电阻R7上的压降，本领域技术人员可以理解，通 过选择合适的参数，仍可保持控制端DHl与比较端Bl之间电势差大于电控开关MFl的额定 触发电压。优选地，在控制端DHl与比较端Bl之间还连接有并联的电容C2及齐纳管ZD1， 用于稳定控制端DHl的与比较端Bl之间的电压。对于控制元件Q5，由于此时二极管D2及 电阻R7上的压降，基极电位高于发射极，故控制元件Q5是截止的。第一低位控制电路20和第二低位控制电路22结构相同，为表达简单起见，在图1 中，第二低位控制电路22的内部电路结构被省略。下面仅以第一低位控制电路20为例，说 明低位控制电路20、22的电路结构。低位控制电路20包括三个控制元件Q3、Q4、Q6、一个 信号输入端Li、一个第一直流电源端DC1、一个第二直流电源端DC2、及一个控制端DL1，第 一直流电源端DCl及第二直流电源端DC2分别连接到两个相对于地电位具有预定电势差的 电位，在本实施方案中，第二直流电源端DC2大于电控开关MF3、MF4的触发电压，第一直流 电源端DCl的电位低于第二直流电源端DC2。第一直流电源端DCl的电位与微处理器输出 的高电平的“断”控制信号的电位基本相当。当低位控制电路20的信号输入端Ll接收到“断”控制信号时，信号输入端Ll因接 收到高电平的方波而处于高电位状态，该高电位通过串连的电阻R3传递到控制元件Q3的 发射极，故控制元件Q3的发射极的电位与第一直流电源端DCl传递到控制元件Q3的基极 的电位基本相当，控制元件Q3截止，因此控制元件Q3的集电极基本没有电流，亦即通过串 连电阻R6与第二直流电源端DC2连接的电路基本没有电流，电阻R6两端基本不存在压降， 亦即，控制元件Q4的发射极与基极之间基本不存在电势差，故控制元件Q4亦截止，亦即，第 二直流电源端DC2的电位不会通过控制元件Q4并通过电阻R9传递到控制端DL1。更进一 步，信号输入端Ll的高电位通过串连的电阻R4传递到控制元件Q6的基极，由于控制元件 Q6的发射极连接到地，故控制元件Q6的基极与发射极之间存在正向的电压，从而控制元件 Q6处于导通状态，亦即，控制端DLl与地导通而基本处于零电位，或者说控制端DLl与地之 间存在很小电势差(等于控制元件Q6的集电极与发射极之间的压降)，控制端DLl与地之 间的电势差被锁定于远小于电控开关MF3的触发电压的状态。因而，电控开关MF3不会触 发，从而处于截止状态。相反，当信号输入端Ll接收到“通”控制信号时，控制元件Q3导通，控制元件Q4 亦导通，控制元件Q6截止。控制端DLl的电位等于第二直流电源端DC2的电位减控制元件 Q4及电阻R9的压降，由于该压降很小，控制端DLl的电位基本等于第二直流电源端DC2的电位，由于第二直流电源端DC2的电位大于电控开关MF3的触发电压，故控制端DLl与地之 间的电势差大于电控开关MF3的触发电压，电控开关MF3触发而导通。其中，该控制元件Q6 根据控制信号而实现的切换，可以提高对低位控制电路20中控制端DLl电位的控制的稳定 度。优选地，在控制端DLl与地之间还连接有电容C3，用于稳定控制端DLl的电位。由前述说明可以看到，低位控制电路20做得比高位控制电路10简单而成本比较 低。如本实施方案所示，当高、低位控制电路被用于驱动四个压控型电子元器件MF1、MF2、 MF3、MF4的矩阵时，成本较低的低位控制电路20、22可以用于驱动源极204、224连接在地 电位而电位相对于地电位固定的压控型电子元器件MF3、MF4，而只有用于驱动电位相对于 地电位浮动的压控型电子元器件MF1、MF2时，才使用高位控制电路10、12。由于高位控制 电路10、12相对低位控制电路20、22更复杂而成本比较高，这样当减少高位控制电路10、12 的数量时，从而降低了功率驱动器100整体的成本。根据本实用新型的功率驱动器100的实施方案，其利用微处理器输出的控制信 号，根据驱动信号本身的规律，对电荷池Cl充、放电，由于电荷池Cl两端电压不能突变，电 荷池Cl放电时使控制端DHl可以在比较端Bl的基础电位上叠加，使比较端Bl电位升高一 定幅度的情况下，控制端DHl的电位也能升高相应的幅度，从而保持控制端DHl与比较端Bl 之间的电势差大于额定的触发电压，实现了控制端DHl相对于比较端Bl电压的提升，进而 实现了在直流电源端DC2低电压条件下，对高驱动压控型电子元器件MFl的驱动。也就是说，当高位控制电路10、12的信号输入端H1、H2接收到的控制信号变化时， 其比较端B1、B2电位存在变化，但不管比较端B1、B2电位如何变化，高位控制电路10、12仍 可在控制端DH1、DH2与比较端B1、B2之间输出一定的驱动电压。典型地，在本实施方案中，控制元件Ql至Q6用常用的晶体三极管实现，其技术成 熟，结构简单而性能稳定，成本亦低，可以在低成本的前提下，实现对电荷池的充、放电控 制。从整体来说，本功率驱动器100均采用常见的三极管、电阻、二极管和电容，易于采购并 且成本低廉。从前述说明可以理解，由于本功能驱动器100的特点，对于驱动电源端Vs、第一 直流电源端DCl及第二直流电源端DC2，可以使用同一个直流电源采用已知的成熟的分压 技术分压后进行供电，从而省略多个隔离电源，只需要单个电源即可实现多个MOSFET的驱 动，特别是用于驱动MOSFET矩阵以及多电位MOSFET矩阵，则大大简化了驱动电路和电源电 路，并且避免了通常驱动方式中需要的多个隔离电源之间耐压问题，大大降低了成本并且 大大提高了可靠性。虽然本实用新型已经在此显示和描述，其中设想是最实际和优选的实施方案，可 以认识到，在本实用新型的范围内可以做出改变，并非只限于此处所述的细节，而是要符合 所附权利要求的全部范围，以包含任何和所有等同装置和设备。例如，虽然参考本实用新型 这种极性的晶体管的配置已经说明本实用新型实施方案，本实用新型技术方案同样可以适 用于相反极性晶体管的配置。又例如，根据本实用新型的实施方案，功能驱动器100是用于 驱动直流电机M1，实际上，也适用于驱动其他的大功率感性负载，如步进电机、泵电机等。而 进一步，例如本实用新型的实施方案中，高位控制电路10与低位控制电路20分别采用三个 晶体三极管Ql至Q6做控制元件实现，但是控制元件400也可以用相同功能的其他电路代 替，实现与前述相似的功能。对于本领域技术人员，这些都是等同的。
权利要求一种功率驱动器(100)，用于根据控制信号驱动大功率负载(M1)，其特征在于其包括高位控制电路(10、12)，包括电荷池(C1)、信号输入端(H1、H2)、直流电源端(DC2)、控制端(DH1、DH2)及比较端(B1、B2)，直流电源端(DC2)连接到相对于地电位具有一定电势差的电位；当信号输入端(H1、H2)接收到“断”控制信号时，电荷池(C1)被直流电源端(DC2)充电而储存电荷，但此时控制端(DH1、DH2)与比较端(B1、B2)之间保持小于一定的触发电压的电势差；当信号输入端(H1、H2)接收到“通”控制信号时，电荷池(C1)通过分别连接控制端(DH1、DH2)与比较端(B1、B2)的电路放电，使控制端(DH1、DH2)与比较端(B1、B2)之间电势差大于所述触发电压。
2.如权利要求1所述的功率驱动器(100)，其特征在于其包括低位控制电路(20、 22)，包括信号输入端(Li、L2)、直流电源端(DC2)及控制端(DLU DL2)，直流电源端(DC2) 连接到相对于地电位具有预定电势差的电位，在该低位控制电路(20、22)中当信号输入端(L1、L2)接收到“断”控制信号时，控制端(DL1、DL2)与地之间的电势差 小于前述触发电压；当信号输入端(L1、L2)接收到“通”控制信号时，控制端(DL1、DL2)与地之间的电势差 大于前述触发电压。
3.如权利要求1所述的功率驱动器(100)，其特征在于当高位控制电路(10、12)的信 号输入端(H1、H2)接收到的控制信号变化时，其比较端(B1、B2)电位存在变化。
4.如权利要求3所述的功率驱动器(100)，其特征在于在直流电源端(DC2)与电荷 池之间连接有单向导电元件(Dl)，当高位控制电路(10、12)的信号输入端(H1、H2)接收到 “通”控制信号时，单向导电元件(Dl)截止，当高位控制电路(10、12)的信号输入端(H1、H2) 接收到“断”控制信号时，单向导电元件(Dl)导通。
5.如权利要求1所述的功率驱动器(100)，其特征在于在高位控制电路(10、12)中， 控制端(DH1、DH2)与比较端(B1、B2)之间连接有控制元件(Q5)，当信号输入端(H1、H2)接 收到“断”控制信号时，该控制元件(Q5)使控制端(DH1、DH2)与比较端(B1、B2)之间处于导 通状态，当信号输入端(H1、H2)接收到“通”控制信号时，该控制元件(Q5)使控制端(DH1、 DH2)与比较端(B1、B2)之间处于截止状态。
6.如权利要求2所述的功率驱动器(100)，其特征在于在低位控制电路(20、22)中， 控制端(DL1、DL2)与地之间连接有控制元件(Q6)，当信号输入端(L1、L2)接收到“断”控制 信号时，该控制元件(Q6)使控制端(DL1、DL2)与地之间处于导通状态，当信号输入端(Li、 L2)接收到“通”控制信号时，该控制元件(Q6)使控制端(DL1、DL2)与地之间处于截止状 态。
7.如权利要求1所述的功率驱动器(100)，其特征在于在高位控制电路(10、12)中， 电荷池(Cl)的与比较端(B1、B2)相连接的一极相对的另一极与控制端(DH1、DH2)之间连 接有控制元件(Q2)，当信号输入端(H1、H2)接收到“通”控制信号时，该控制元件(Q2)使控 制端(DH1、DH2)与电荷池(Cl)之间处于导通状态，当信号输入端(H1、H2)接收到“断”控 制信号时，该控制元件(Q2)使控制端(DH1、DH2)与电荷池(Cl)之间处于截止状态。
8.如权利要求2所述的功率驱动器(100)，其特征在于在低位控制电路(20、22)中， 控制端(DL1、DL2)与直流电源端(DC2)之间连接有控制元件(Q4)，当信号输入端(L1、L2) 接收到“通”控制信号时，该控制元件(Q4)使控制端(DL1、DL2)与直流电源端(DC2)之间 处于导通状态，当信号输入端(L1、L2)接收到“断”控制信号时，该控制元件(Q6)使控制端 (DL1、DL2)与直流电源端(DC2)之间处于截止状态。
9.如权利要求2到8中任一项所述的功率驱动器(100)，其特征在于其包括两个高 位控制电路(10、12)及两个低位控制电路(20、22)，每个控制电路控制至少一个电控开关 (MFU MF2、MF3、MF4)，每个电控开关(MFU MF2、MF3、MF4)包括栅极(102,122,202,222)、 源极(104、124、204、224)及漏极(106、126、206、226)，在栅极(102,122,202,222)与源极 (104、124、204、224)之间的电压达到前述的触发电压时，源极(104,124,204,224)及漏极 (106、126、206、226)导通，否则源极(104,124,204,224)及漏极(106,126,206,226)截止； 在两个高位控制电路(10,12)控制的电控开关(MF1、MF2)中，漏极(106,126)都电性连接 到直流驱动电源的一极(VS)，源极(104、124)分别连接到相应高位控制电路(10、12)的比 较端(B1、B2)并且分别连接到负载(Ml)的相对第一负载极(50)及第二负载极(52)，栅极 (102,122)则分别连接到相应高位控制电路(10、12)的控制端(DH1、DH2)；在两个低位控 制电路(20,22)控制的电控开关(MF3、MF4)中，漏极(206,226)分别连接到所述负载(Ml) 的相对两极(50、52)，源极(204、224)都连接到地，栅极(202、222)则分别连接到相应低位 控制电路(20、22)的控制端(DL1、DL2)。
10.如权利要求9所述的功率驱动器(100)，其特征在于与所述第一负载极(50)直接 连接的受高位控制电路(10)控制的电控开关(MFl)导通时，与所述第二负载极(52)直接 连接的受低位控制电路(22)控制的电控开关(MF4)也导通，其他两个电控开关(MF2、MF3) 则截止；与所述第一负载极(50)直接连接的受高位控制电路(10)控制的电控开关(MFl) 截止时，与所述第二负载极(52)直接连接的受低位控制电路(22)控制的电控开关(MF4) 也截止，其他两个电控开关(MF2、MF3)则导通。
专利摘要一种功率驱动器，用于根据控制信号驱动大功率负载，其高位控制电路包括电荷池、信号输入端、直流电源端、控制端及比较端。直流电源端连接到相对于地电位具有一定电势差的电位。当信号输入端接收到“断”控制信号时，电荷池被直流电源端充电而储存电荷，但此时控制端与比较端之间保持小于一定的触发电压的电势差。当信号输入端接收到“通”控制信号时，电荷池通过分别连接控制端与比较端的电路放电，使控制端与比较端之间电势差大于所述触发电压。
文档编号H02P7/28GK201639533SQ200920219269
公开日2010年11月17日 申请日期2009年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者尚巍 申请人:依必安派特风机(上海)有限公司