專利名稱：Mos管驅(qū)動電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及驅(qū)動電路，尤其涉及一種MOS管驅(qū)動電路。
背景技術：
MOS管有兩種類型，一類是nMOS管，另一類是pMOS管。以nMOS管為例，若柵極和 源極之間的電壓大于等于閾值電壓，則nMOS管就導通，若柵極和源極之間的電壓小于閾值 電壓，則nMOS管就斷開。利用MOS管這種導通和斷開的特性，可將MOS管用于開關電源或 者馬達的驅(qū)動，具體做法是，使用MOS管驅(qū)動電路控制MOS管導通或斷開，從而達到控制開 關電源或者馬達接通或斷開。一般認為使MOS管導通不需要電流，只要柵極和源極之間的電壓高于閾值電壓。 在MOS管的結構中可以看到，在柵極和源極之間以及柵極和漏極之間存在寄生電容，MOS管 的導通和斷開實際上是對電容的充放電，為了提高MOS管的導通速度需要足夠的電流驅(qū)動 MOS管，現(xiàn)有技術的MOS管驅(qū)動電路沒有考慮這一因素。導通nMOS管時，其柵極電壓大于源極電壓，而nMOS管的源極通常連接電源(如電 池或電池組)的正極，此時柵極的驅(qū)動電壓就需要比電源的輸出電壓大，如此高的驅(qū)動電 壓是不易得到的，這要專門的升壓電路，因此，現(xiàn)有技術的MOS管驅(qū)動電路通常配備電荷泵 或?qū)Ｓ蒙龎盒酒?，這樣增加了 MOS管驅(qū)動電路的復雜性和成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種MOS管驅(qū)動電路，結構簡單，能提供高輸出電壓，輸出 驅(qū)動電流，提高MOS管導通速度，且成本低。為了達到上述的目的，本發(fā)明提供一種MOS管驅(qū)動電路，包括第一 NPN三極管、第 一 PNP型三極管、第二 PNP型三極管和第二 NPN三極管；所述第一 NPN三極管的發(fā)射極與所 述第一 PNP型三極管的發(fā)射極連接后串聯(lián)第一電阻形成該MOS管驅(qū)動電路的輸入端，該輸 入端接收外部數(shù)字信號；所述第一 NPN三極管的基極與所述第一 PNP型三極管的基極連接 后并聯(lián)接入第二電阻和第三電阻，所述第二電阻的另一端與外部低電壓電源連接，所述第 三電阻的另一端接地；所述第二PNP型三極管的基極與所述第一NPN三極管的集電極連接； 所述第二 NPN三極管的基極與所述第一 PNP型三極管的集電極連接；所述第二 PNP型三極 管的集電極與所述第二 NPN三極管的集電極連接后串聯(lián)第四電阻形成該MOS管驅(qū)動電路的 輸出端，該輸出端與MOS管的柵極連接；所述第二PNP型三極管的發(fā)射極與外部高電壓電源 連接；所述第二 NPN三極管的發(fā)射極接地；上述外部數(shù)字信號通過控制所述第一 NPN三極 管、第一 PNP型三極管、第二 PNP型三極管和第二 NPN三極管的導通和斷開來控制上述MOS 管的導通和斷開。上述MOS管驅(qū)動電路，其中，上述外部高電壓電源輸出的電壓大于等于上述外部 低電壓電源輸出的電壓。上述MOS管驅(qū)動電路，其中，還包括一反相器，該反相器連接在該MOS管驅(qū)動電路的輸出端與MOS管的柵極之間。上述MOS管驅(qū)動電路，其中，還包括一電壓限制單元，該電壓限制單元采樣該MOS 管驅(qū)動電路輸出端輸出的電壓，并反饋給所述第一 NPN三極管和第一 PNP型三極管的基極， 從而對該MOS管驅(qū)動電路輸出端輸出的電壓進行限制。上述MOS管驅(qū)動電路，其中，若該MOS管驅(qū)動電路用于驅(qū)動nMOS管，所述電壓限制 單元包括第三NPN三極管、第五電阻和第六電阻；所述第三NPN三極管的基極并聯(lián)接入所 述第五電阻和所述第六電阻，所述第五電阻的另一端接地，所述第六電阻的另一端與該MOS 管驅(qū)動電路的輸出端連接；所述第三NPN三極管的集電極與所述第一 NPN三極管的基極連 接；所述第三NPN三極管的發(fā)射極接地。上述MOS管驅(qū)動電路，其中，若該MOS管驅(qū)動電路用于驅(qū)動pMOS管，所述電壓限制 單元包括第三PNP型三極管、第五電阻和第六電阻；所述第三PNP型三極管的基極并聯(lián)接 入所述第五電阻和第六電阻，所述第五電阻的另一端與所述第二 PNP型三極管的發(fā)射極連 接，所述第六電阻的另一端與該MOS管驅(qū)動電路的輸出端連接；所述第三PNP型三極管的集 電極與所述第一 NPN三極管的基極連接；所述第三PNP型三極管與所述第二 PNP型三極管 的發(fā)射極連接。本發(fā)明的MOS管驅(qū)動電路包含兩個外部電源輸入端，即高電壓電源輸入端和低電 壓電源輸入端，可保證即使低電壓電源輸入的電壓小、該MOS管驅(qū)動電路輸入端接收的外 部數(shù)字信號弱，也能驅(qū)動需要高驅(qū)動電壓的MOS管，不需要配置電荷泵或?qū)Ｓ蒙龎盒酒?，?大簡化電路，降低成本；設置用以給MOS管提供驅(qū)動電流的第二 PNP型三極管和第二 NPN三 極管，提高了 MOS管驅(qū)動電路導通MOS管的速度；設置電壓限制單元，可將該MOS管驅(qū)動電 路輸出的電壓限制在一個有限的數(shù)值，提高了 MOS管驅(qū)動電路的穩(wěn)定性，該有限的數(shù)值可 通過第五電阻和第六電阻來調(diào)節(jié)，增強使用MOS管驅(qū)動電路的靈活性。


本發(fā)明的MOS管驅(qū)動電路由以下的實施例及附圖給出。圖1是本發(fā)明的MOS管驅(qū)動電路(不含電壓限制單元)的電路圖。圖2是本發(fā)明含電壓限制單元的MOS管驅(qū)動電路實施例一的電路圖。圖3是本發(fā)明含電壓限制單元的MOS管驅(qū)動電路實施例二的電路圖。
具體實施例方式以下將結合圖1 圖3對本發(fā)明的MOS管驅(qū)動電路作進一步的詳細描述。參見圖1，本發(fā)明的MOS管驅(qū)動電路包括第一 NPN三極管Ql、第一 PNP型三極管 Q2、第二 PNP型三極管Q3和第二 NPN三極管Q4 ；所述第一 NPN三極管Ql的基極與所述第一 PNP型三極管Q2的基極連接，所述第 一 NPN三極管Ql的發(fā)射極與所述第一 PNP型三極管Q2的發(fā)射極連接；所述第二 PNP型三極管Q3的基極與所述第一 NPN三極管Ql的集電極連接；所述第二 NPN三極管Q4的基極與所述第一 PNP型三極管Q2的集電極連接；所述第二 PNP型三極管Q3的集電極與所述第二 NPN三極管Q4的集電極連接；所述第二 PNP型三極管Q3的發(fā)射極為高電壓電源輸入端VH，該高電壓電源輸入端VH與外部高電壓電源連接；所述第二 NPN三極管Q4的發(fā)射極接地；一電阻R2的一端與另一電阻R3的一端并聯(lián)后接入所述第一 NPN三極管Ql的基 極；所述電阻R2的另一端形成低電壓電源輸入端VL，該低電壓電源輸入端VL與外部 低電壓電源連接；所述電阻R3的另一端接地；所述第一 NPN三極管Ql的發(fā)射極串聯(lián)一電阻Rl后形成該MOS管驅(qū)動電路的輸入 端PWM，該輸入端PWM接收外部數(shù)字信號用以控制MOS管導通和斷開；所述第二 PNP型三極管Q3的集電極串聯(lián)一電阻R4后形成該MOS管驅(qū)動電路的輸 出端GATE，該輸出端GATE與MOS管的柵極(圖中未示)連接。本發(fā)明的MOS管驅(qū)動電路包含兩個電源輸入端，即上述高電壓電源輸入端VH和上 述低電壓電源輸入端VL，輸入上述高電壓電源輸入端VH的電壓應大于等于輸入上述低電 壓電源輸入端VL的電壓；輸入上述高電壓電源輸入端VH的電壓可高達48伏，而輸入上述 低電壓電源輸入端VL的電壓通常在5伏左右；本發(fā)明的MOS管驅(qū)動電路的高電壓電源輸入 端VH可保證即使上述低電壓電源輸入端VL輸入的電壓小、所述輸入端PWM接收的外部數(shù) 字信號弱，也能驅(qū)動需要高驅(qū)動電壓的MOS管。所述第一 NPN三極管Ql和第一 PNP型三極管Q2組成一圖騰柱電路，但在本發(fā)明 中，該圖騰柱電路的輸出端(所述第一 NPN三極管Ql的發(fā)射極與所述第一 PNP型三極管Q2 的發(fā)射極的結點)是用作本發(fā)明MOS管驅(qū)動電路的輸入端，因此，本發(fā)明中所述第一 NPN三 極管Ql和第一 PNP型三極管Q2實質(zhì)上組成一反置的圖騰柱電路；所述圖騰柱電路用以控 制所述第二 PNP型三極管Q3和第二 NPN三極管Q4的導通和斷開。調(diào)整所述電阻R2和所述電阻R3的阻值，可調(diào)整通過所述輸入端PWM輸入的數(shù)字 信號(該數(shù)字信號通常近似為方波)，使本發(fā)明MOS管驅(qū)動電路工作在數(shù)字信號波形比較陡 直的位置。所述電阻Rl對所述第二 PNP型三極管Q3和第二 NPN三極管Q4的基極電流起限 制作用。所述第二 PNP型三極管Q3和第二 NPN三極管Q4用以給MOS管提供驅(qū)動電流，提 高了 MOS管驅(qū)動電路導通MOS管的速度，所述電阻R4對所述輸入端PWM輸出的電流起限制 作用，必要時，可加一加速電容與所述電阻R4并聯(lián)。本發(fā)明的MOS管驅(qū)動電路的工作原理是，當所述輸入端PWM輸入高電平時，所述第
一PNP型三極管Q2導通，所述第一 NPN三極管Ql截止，所述第二 PNP型三極管Q3截止，所 述第二 NPN三極管Q4導通，所述輸出端GATE輸出低電平；當所述輸入端PWM輸入低電平 時，所述第一 PNP型三極管Q2截止，所述第一 NPN三極管Ql導通，所述第二 PNP型三極管 Q3導通，所述第二 NPN三極管Q4截止，所述輸出端GATE輸出高電平。若本發(fā)明MOS管驅(qū)動電路的輸出端GATE接nMOS管的柵極，當所述輸入端PWM輸 入高電平時，該nMOS管斷開；當所述輸入端PWM輸入低電平，該nMOS管導通，此時，所述第
二PNP型三極管Q3處于導通狀態(tài)，可通過外部高電壓電源向nMOS管的柵極輸出較高的電 壓，故使用發(fā)明MOS管驅(qū)動電路驅(qū)動nMOS管時，不需要配置電荷泵或?qū)Ｓ蒙龎盒酒?，大大簡化了電路，也降低了成本。若本發(fā)明MOS管驅(qū)動電路的輸出端GATE接pMOS管的柵極，當所述輸入端PWM輸 入高電平時，該PMOS管導通；當所述輸入端PWM輸入低電平，該pMOS管斷開?？梢姡景l(fā)明MOS管驅(qū)動電路輸出的電壓與輸入的電壓反相，對nMOS管而言，可在 該MOS管驅(qū)動電路的輸出端GATE與nMOS管的柵極之間連接一反相器。為了進一步提高本發(fā)明MOS管驅(qū)動電路的性能，本發(fā)明的MOS管驅(qū)動電路還可以 包含一電壓限制單元10。參見圖2，本發(fā)明MOS管驅(qū)動電路的輸出端GATE接nMOS管的柵極，所述電壓限制 單元10包括第三NPN三極管Q5、電阻R5和電阻R6 ；所述電阻R5的一端與所述電阻R6的一端并聯(lián)后接入所述第三NPN三極管Q5的
基極；所述電阻R5的另一端接地；所述電阻R6的另一端與所述輸出端GATE連接；所述第三NPN三極管Q5的集電極與所述第一 NPN三極管Ql的基極連接；所述第三NPN三極管Q5的發(fā)射極接地。所述電阻R5和所述電阻R6為反饋電阻，對所述輸出端GATE的電壓進行采樣，采 樣后的電壓通過所述第三NPN三極管Q5對所述第一 NPN三極管Ql和第一 PNP型三極管Q2 的基極產(chǎn)生一個強烈的負反饋，從而把所述輸出端GATE的電壓限制在一個有限的數(shù)值，這 個數(shù)值可通過所述電阻R5和所述電阻R6來調(diào)節(jié)。參見圖3，本發(fā)明MOS管驅(qū)動電路的輸出端GATE接pMOS管的柵極，所述電壓限制 單元20包括第三PNP型三極管Q5'、電阻R5'和電阻R6'；所述電阻R5'的一端與所述電阻R6'的一端并聯(lián)后接入所述第三PNP型三極管 Q5'的基極；所述電阻R5'的另一端與所述第二 PNP型三極管Q3的發(fā)射極連接；所述電阻R6'的另一端與所述輸出端GATE連接；所述第三PNP型三極管Q5'的集電極與所述第一 NPN三極管Ql的基極連接；所述第三PNP型三極管Q5 ‘與所述第二 PNP型三極管Q3的發(fā)射極連接。所述電阻R5'和所述電阻R6'為反饋電阻，對所述輸出端GATE的電壓進行采樣， 采樣后的電壓通過所述第三PNP型三極管Q5 ‘對所述第一 NPN三極管Ql和第一 PNP型三 極管Q2的基極產(chǎn)生一個強烈的負反饋，從而把所述輸出端GATE的電壓限制在一個有限的 數(shù)值，這個數(shù)值可通過所述電阻R5'和所述電阻R6'來調(diào)節(jié)。
權利要求
1.一種MOS管驅(qū)動電路，其特征在于，包括第一 NPN三極管、第一 PNP型三極管、第二 PNP型三極管和第二 NPN三極管；所述第一 NPN三極管的發(fā)射極與所述第一 PNP型三極管的發(fā)射極連接后串聯(lián)第一電阻 形成該MOS管驅(qū)動電路的輸入端，該輸入端接收外部數(shù)字信號；所述第一 NPN三極管的基極與所述第一 PNP型三極管的基極連接后并聯(lián)接入第二電 阻和第三電阻，所述第二電阻的另一端與外部低電壓電源連接，所述第三電阻的另一端接 地；所述第二 PNP型三極管的基極與所述第一 NPN三極管的集電極連接； 所述第二 NPN三極管的基極與所述第一 PNP型三極管的集電極連接； 所述第二 PNP型三極管的集電極與所述第二 NPN三極管的集電極連接后串聯(lián)第四電阻 形成該MOS管驅(qū)動電路的輸出端，該輸出端與MOS管的柵極連接； 所述第二 PNP型三極管的發(fā)射極與外部高電壓電源連接； 所述第二 NPN三極管的發(fā)射極接地；上述外部數(shù)字信號通過控制所述第一 NPN三極管、第一 PNP型三極管、第二 PNP型三極 管和第二 NPN三極管的導通和斷開來控制上述MOS管的導通和斷開。
2.如權利要求1所述的MOS管驅(qū)動電路，其特征在于，上述外部高電壓電源輸出的電壓 大于等于上述外部低電壓電源輸出的電壓。
3.如權利要求2所述的MOS管驅(qū)動電路，其特征在于，還包括一反相器，該反相器連接 在該MOS管驅(qū)動電路的輸出端與MOS管的柵極之間。
4.如權利要求2所述的MOS管驅(qū)動電路，其特征在于，還包括一電壓限制單元，該電壓 限制單元采樣該MOS管驅(qū)動電路輸出端輸出的電壓，并反饋給所述第一 NPN三極管和第一 PNP型三極管的基極，從而對該MOS管驅(qū)動電路輸出端輸出的電壓進行限制。
5.如權利要求4所述的MOS管驅(qū)動電路，其特征在于，若該MOS管驅(qū)動電路用于驅(qū)動 nMOS管，所述電壓限制單元包括第三NPN三極管、第五電阻和第六電阻；所述第三NPN三極管的基極并聯(lián)接入所述第五電阻和所述第六電阻，所述第五電阻的 另一端接地，所述第六電阻的另一端與該MOS管驅(qū)動電路的輸出端連接； 所述第三NPN三極管的集電極與所述第一 NPN三極管的基極連接； 所述第三NPN三極管的發(fā)射極接地。
6.如權利要求4所述的MOS管驅(qū)動電路，其特征在于，若該MOS管驅(qū)動電路用于驅(qū)動 PMOS管，所述電壓限制單元包括第三PNP型三極管、第五電阻和第六電阻；所述第三PNP型三極管的基極并聯(lián)接入所述第五電阻和第六電阻，所述第五電阻的另 一端與所述第二 PNP型三極管的發(fā)射極連接，所述第六電阻的另一端與該MOS管驅(qū)動電路 的輸出端連接；所述第三PNP型三極管的集電極與所述第一 NPN三極管的基極連接； 所述第三PNP型三極管與所述第二 PNP型三極管的發(fā)射極連接。
全文摘要
本發(fā)明的MOS管驅(qū)動電路包括第一NPN三極管、第一PNP型三極管、第二PNP型三極管和第二NPN三極管；所述第一NPN三極管和第一PNP型三極管組成一反置的圖騰柱電路，該反置的圖騰柱電路的輸入端為該MOS管驅(qū)動電路的輸入端，該反置的圖騰柱電路的輸出端連接外部低電壓電源；所述第二PNP型三極管的基極與第一NPN三極管的集電極連接；所述第二NPN三極管的基極與第一PNP型三極管的集電極連接；所述第二PNP型三極管的集電極連接外部高電壓電源；所述第二PNP型三極管的集電極和第二NPN三極管的集電極連接后形成該MOS管驅(qū)動電路的輸出端。
文檔編號H03K19/0185GK102098039SQ20091020027
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權日2009年12月10日
發(fā)明者周璟 申請人:上海晨興希姆通電子科技有限公司