H桥门控制电路的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请主张2013年10月4日提交的第61/886,677号美国临时专利申请的权益;所 述申请的内容通过引用结合在此。
技术领域
[0003] 本专利申请大体上涉及电子电路，且更确切地说涉及一种H桥门控制电路。
【背景技术】
[0004] 在通用电子设计中，微处理器(MCT)是用于产生满足时序要求的控制信号的常用 选择。然而，需要考虑一些问题。例如，对于低成本解决方案，MCU将被完全用于多个任务。 MCU中的软件的复杂性将导致实施方案的低可靠性。如果MCU仅用于控制信号产生，那么实 施方案的成本会非常高，且需要谨慎地分配定时器中断处理以便实现高可靠性。可能需要 高速MCU来实现高速操作，但它们相对较昂贵。
【发明内容】
[0005] 本专利申请涉及一种用于控制H桥电路的至少半侧的门的门控制电路。在一个方 面中，所述门控制电路包含:输入端子，其经配置以连接到PWM信号；电源端子，其经配置以 连接到供应正电压的电压源;接地端子，其经配置以连接到接地参考；以及控制电路，其与 输入端子、电源端子以及接地端子连接。控制电路包含:两个高侧开关，其经配置以分别地 通过电源端子与电压源连接;两个低侧开关，其经配置以分别地通过接地端子与接地参考 连接;第一反相器，其连接两个高侧开关;第二反相器，其连接两个低侧开关;第一电阻器和 第二电阻器，其分别地将两个高侧开关连接到两个低侧开关;第一电容器，其连接在电源端 子和第一反相器的输入之间；以及第二电容器，其连接在接地端子和第二反相器的输入之 间。高侧开关中的一个和低侧开关中的一个分别地与输入端子连接且经配置以由PWM信号 控制。高侧开关分别地在将高输入馈送到其门时打开且在将低输入馈送到其门时闭合，而 低侧开关分别地在将低输入馈送到其门时打开且在将高输入馈送到其门时闭合。
[0006] 在另一方面中，本专利申请提供一种用于控制H桥电路的至少半侧的门的门控制 电路。门控制电路包含:输入端子，其经配置以连接到PWM信号；电源端子，其经配置以连接 到供应正电压的电压源;接地端子，其经配置以连接到接地参考；以及控制电路，其与输入 端子、电源端子以及接地端子连接。控制电路包含:两个高侧开关，其经配置以分别地通过 电源端子与电压源连接;两个低侧开关，其经配置以分别地通过接地端子与接地参考连接； 第一反相器，其连接两个高侧开关;第二反相器，其连接两个低侧开关；以及第一电阻器和 第二电阻器，其分别地将两个高侧开关连接到两个低侧开关。高侧开关中的一个和低侧开 关中的一个分别地与输入端子连接且经配置以由PWM信号控制。高侧开关分别地在将高输 入馈送到其门时打开且在将低输入馈送到其门时闭合，而低侧开关分别地在将低输入馈送 到其门时打开且在将高输入馈送到其门时闭合。高侧开关、低侧开关以及反相器通过场效 应晶体管或双极结型晶体管实施。
[0007] 在又一方面中，本专利申请提供一种用于控制H桥电路的至少半侧的门的门控制 电路。门控制电路包含:输入端子，其经配置以连接到PWM信号；电源端子，其经配置以连接 到供应正电压的电压源;接地端子，其经配置以连接到接地参考；以及控制电路，其与输入 端子、电源端子以及接地端子连接。控制电路包含:两个高侧开关，其经配置以分别地通过 电源端子与电压源连接;两个低侧开关，其经配置以分别地通过接地端子与接地参考连接； 第一反相器，其连接两个高侧开关;第二反相器，其连接两个低侧开关；以及第一电阻器和 第二电阻器，其分别地将两个高侧开关连接到两个低侧开关。高侧开关中的一个和低侧开 关中的一个分别地与输入端子连接且经配置以由PWM信号控制。
【附图说明】
[0008] 图1是根据本专利申请的实施例的具有门控制电路的H桥电路的示意性电路图。
[0009] 图2是根据本专利申请的实施例的门控制电路的示意性电路图。
[0010]图3是根据本专利申请的另一实施例的门控制电路的示意性电路图。
[0011]图4A示出在PffM接通(0N)工作周期期间的左侧H桥门控制信号。
[0012]图4B示出在P丽接通工作周期期间的右侧H桥门控制信号。
[0013 ]图4C示出在P丽接通工作周期期间的左侧和右侧H桥门控制信号。
[0014] 图5示出PffM信号和其与两个门控制信号的关系。
[0015] 图6示出根据本专利申请的实施例的门控制电路的场效应晶体管(FET)实施方案。
[0016] 图7示出根据本专利申请的实施例的门控制电路的双极结晶体管(BJT)实施方案。
【具体实施方式】
[0017] 现将详细参考在本专利申请中揭示的H桥门控制电路的优选实施例，其实例也在 以下描述中提供。在本专利申请中揭示的H桥门控制电路的示例性实施例得到详细的描述， 但所属领域的技术人员将清楚，为清楚起见，可以不示出对H桥门控制电路的理解并非特别 地重要的一些特征。
[0018] 此外，应理解，在本专利申请中揭示的H桥门控制电路不限于下文描述的精确实施 例，且在不脱离保护的精神或范围的情况下可以由所属领域的技术人员实现所述实施例的 各种变化和修改。例如，在本发明的范围内，不同的说明性实施例的元件和/或特征可以与 彼此组合和/或替代彼此。
[0019] 图1是根据本专利申请的实施例的具有门控制电路110或130的H桥电路120的示意 性电路图。参考图1，门控制电路110或130包含：四个输出端子111、114、112以及113,其分别 地经配置以（经由可选的门缓冲器116、117、118以及119)连接到H桥电路120的两个高侧 (即，开关121和124)以及两个低侧（即，开关122和123);输入端子，其经配置以连接到PffM信 号115;电源端子，其经配置以连接到供应正电压的电压源VPWR104;接地端子，其经配置以 连接到接地参考GND 107;以及控制电路(如图2中更详细示出），其经配置以通过上述端子 与PffM信号115、电压源VCC 106、接地参考GND 107以及H桥电路120连接。PffM信号115是脉宽 调制PffM信号。PffM接通(0N)工作周期(Duty eye I e)加 PffM断开(OFF)工作周期是PffM周期。
[0020] 参考图1，H桥电路120的操作通过闭合和打开四个开关121、122、123以及124来执 行。当开关123和124闭合而开关121、122打开时，负载105在节点108处施加有对应于节点 109的正电压。另一方面，当开关121和122闭合而开关123、124打开时，负载105在节点108处 施加有对应于节点109的负电压。
[0021] 然而，开关122和124同时闭合的情况或开关121和123同时闭合的情况将引起直通 电流，所述直通电流是可能损害开关的过大电流。
[0022] 参考图1，具有单一输入PffM信号115的门控制电路110或130经配置以通过以下操 作防止H桥电路120具有直通电流:在端子111、112、113以及114处产生控制信号，所述控制 信号分别地经由缓冲器116、118、119、117而具有用于!1桥120的开关121、122、123以及124的 门的相对时序。
[0023] 图2是根据本专利申请的实施例的门控制电路110的示意性电路图。参考图2,门控 制电路110包含：两个高侧开关201和207,其经配置以分别地通过电源端子与电压源VCC 106连接;两个低侧开关202和208，其经配置以分别地通过接地端子与接地参考GND 107连 接;第一反相器310，其连接两个高侧开关201和207;第二反相器320，其连接两个低侧开关 202和208;以及两个电阻器209和210,其分别地将两个高侧开关201和207连接到两个低侧 开关202和208。两个开关201、208经配置以与PffM信号115连接。
[0024]高侧开关201和207分别地在将高输入馈送到其门时打开且在将低输入馈送到其 门时闭合。低侧开关202和208分别地