一种N沟MOS管驱动升压电路的制作方法

本实用新型涉及N沟MOS管驱动升压领域，具体涉及一种二轮车用N沟道MOS管升压电路。

背景技术：

随着现代两轮车电器技术的发展，越来越多的电器部件安装到两轮车车上，导致电器控制开关不断增加，车辆的开关布局已成为车辆开发中的一项重要课题。为了解决这一重大课题，使用MOS或继电器等功率控制器件取代现有的电器控制开关，从而可以使用体积更小的信号开关取代传统的开关，达到方便车辆布局的目的。

传统的两轮车型上的电器部件控制开关都是安装在正极端上，这些传统的两轮车目前市场上的保有量有数千万；而他们希望减轻骑行的操作负荷，提高行车安全，并且对前照灯的手动启动提出了自动开启的升级要求，同时又不能接受很高的升级成本。近年来，国内几大两轮车厂根据市场需求都纷纷推出过相应的升级部件，可由于不能改变原车的主电缆线速，所以基本上都采用了继电器驱动方案或P沟道MOS正极安装的驱动方案。然而，这种方案的市场接受度不尽人意，市场普遍认为继电器方案效果好，不会影响前照灯的亮度，但缺点是成本高，且继电器的触点容易氧化失效，故障率高。市场对P沟道MOS正极安装的驱动方案的反馈是：1、使用高成本晶体管，管子压降小，灯光亮度不受影响，故障率高；2、使用低成本晶体管，管子压降大，灯光亮度减弱，故障率低。由于上述原因，市场用户观望居多，升级居少。

N沟道MOS管具有成本低和寿命长的优势，将取代继电器成为主流使用的功率器件。根据N沟道MOS管的导通特性，需要在G极与S极之间施加4V～10V的导通电压，这就要求N沟道MOS管必须安装到电器部件的负极端(电池的负极)，才能实现电器部件的控制。但这样做的缺点也是很明显的，由于断开了电气部件与电池负极的连接，使得这个电器部件相对其他断开正极(负极连接良好的)的部件，是处于带电状态的；通常由于各个电器部件之间还有些通信的总线，例如CAN、RS485或link等。只要这种带有总线连接的两个或多个电器部件中的任何一个被MOS切断负极后，电源的电压通过这一部件由通信总线CAN、RS485或link总线加到其他所有的电器部件的总线芯片上，会导致总线通信网络通信失败，严重的话还会烧毁其他部件的总线芯片。为了防止上述问题的发生，对于这一类带有总线通信的电器部件的要求是，将控制功率器件安装在正极端。

如果直接将N沟道的MOS安装到电器部件的正极端(电源正极)，由于MOS驱动电压与用电器使用的电源相同，导致MOS管开启电压Vgs就等于MOS的压降Vds,只有几十毫伏到零点几伏，根本达不到4V～10V的要求，即MOS无法正常工作。这种情况工程师只能选用P沟道MOS管或继电器的驱动方案，这使得控制管的成本将大幅提升，不利于技术的推广应用。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种N沟道MOS能安装到电器部件的正极端，发挥其内阻低，成本低的优势，本实用新型提供一种可靠的低成本解决方案。

为实现上述目的，本实用新型按以下技术方案予以实现的：

一种N沟MOS管驱动升压电路，该升压电路包括PWM波形产生单元、升压器上管、升压器下管、电压升举单元、高压输出单元、上管驱动电源、上管隔离驱动单元；所述电压升举单元与所述高压输出单元电连接，所述上管隔离驱动单元与上管驱动电源和升压器上管电连接，所述PWM波形产生单元的输出端与上管隔离驱动单元和升压器下管电连接，上管驱动电源与电压升举单元电连接，所述电压举升单元在所述升压器上管和所述升压器下管的共同作用下实现电源电压的提升。

进一步地，所述上管隔离驱动单元和所述下管工作连接的是同一个PWM波形产生单元的输出端。

进一步地，所述高压输出单元的电压及输出功率随所述PWM波形产生单元输出波形的频率和占空比的改变而改变。

进一步地，所述升压器上管和升压器下管为相同类型的同一型号的功率管。

进一步地，所述上管隔离单元采用光电隔离器件或变压器隔离器件。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型的N沟MOS管的驱动升压电路提高N沟MOS管的应用范围；

2.本实用新型中上、下升压管采用隔离方式驱动，避免了开启时的相互干扰，保证了电路的稳定性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本实用新型的升压电路整体结构示意图；

图2是本实用新型的升压电路在自动开启大灯控制器控制器的应用图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型所述的升压电路包括PWM波形产生单元1、升压器上管2、升压器下管3、上管隔离驱动单元4、上管驱动电源5、电压升举单元6、高压输出单元7，所述电压升举单元6与所述高压输出单元7电连接，所述上管隔离驱动单元4与上管驱动电源5和升压器上管2电连接，所述PWM波形产生单元1的输出端与上管隔离驱动单元4和升压器下管3电连接，上管驱动电源5与电压升举单元6电连接，所述电压举升单元在所述升压器上管和所述升压器下管的共同作用下实现电源电压的提升。

使用中，将升压电路安装到电源电压上，PWM波产生单元1，根据控制功率管的需求产生一定频率和占空比的PWM波形；PWM波形加到升电路的上下管驱动器，驱动上、下管交替工作，将电压举升单元的电容电压抬升到电源电压以上，送到高压输出单元的高压电容上储存起来，当驱动功率管需要工作时，送到功率MOS的G极，让功率管导通、工作。

在使用中，本升压电路只需要PWM波产生单元产生一路的PWM波形，便可以满足上、下升压管升压工作的需求。因为上、下升压管工作时使用同一路PWM波形，PWM波形的高、低电压变化，不存在有重叠区域，也就避免了上、下升压管同时导通短路的风险，大大提高了电路的可靠性。因此电路上也无需对上、下管的导通死区做任何处理，电路变得简单可靠。

在使用中，本实用新型中，上、下升压管使用相同型号的管子，可以保证其参数的一致性，同时也降低了成本。此外，上、下升压管采用隔离驱动的方式，从而避免开启时的相互干扰，保证了电路的可靠性。

同时，需要指出的是，由于设置了本升压电路，使得本实用新型中配套使用的功率驱动器——N沟道MOS管，作为快速开关功率器件P沟道MOS管的取代方案成为可能，克服了P沟道MOS管相较于N沟道MOS管内阻大、单价高的缺点，保证了功率驱动器件的性能和经济效益。

本实用新型配套价格低廉N沟道MOS管，在升级传统两轮车灯光或其他电器部件自动控制上且具备体积小、成本低、稳定可靠、易安装的特点，适合在传统二轮车上大范围安装使用。

图2是本实用新型的升压电路在自动开启大灯控制器的应用图。

如图2所示，集成电路IC1组成PWM波形产生单元，三极管Q8为升压器下管，三极管Q7升压器上管，光电耦合器U1、三极管Q11、二极管D6、电阻R23、电阻R32组成上管隔离驱动单元，二极管D4、电容C15、电阻R17组成上管驱动电源，二极管D3、电容C11组成电压举升单元，二极管D5、电容C12、电容C13组成高压输出单元，电池电压VCC+12V直接加到上三极管Q7的C极、分别经过二极管D3、二极管D4加到电容C11、电容C15上。IC1产生的PWM波形一路经过电阻R26加到升压器下管Q8的b极，另一路经过电阻R32加到升压器上管隔离驱动单元中Q11的b极。

当PWM波为正半周时，升压器下管Q8导通，电源VCC+12V经过二极管D3、二极管D4同时为电压举升电容C11、上管驱动电源电容C15充电。此时Q11、光电耦合器U1、升压器上管Q7截止。

PWM波为负半周时，升压器下管Q8截止。此时Q11、光电耦合器U1导通，上管驱动电源C15的电压经过电阻R17、光电耦合器U1加到升压器上管Q7的b极，使升压器上管Q7导通。由于升压器上管Q7导通，将举升电容C11上的电压叠加到VCC+12V的电源上一起通过二极管D5向高压输出电容C12充电，这样子电容C12就会得到电源VCC 1倍至2倍的电压，实现电压的抬升。

根据功率驱动管的不同要求，可以调整PWM波的频率、占空比得到不同的电压输出值。

图上的ICI除产生PWM波外，还能根据光敏采样单元Q3采集到的光线强度，通过7号引脚输出自动开、关灯的控制信号，经过电阻R33、电阻R31、三极管Q12、三极管Q4、电阻R13、电阻R15控制前照灯的功率MOS管Q5，实现前照灯的自动开启和关闭功能。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，故凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。