[实用新型]数字电平转换电路、半桥预驱动器、半桥预驱动芯片及无刷直流电机控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及高压驱动技术领域，尤其涉及一种可以应用于高压MOS或IGBT的预驱动的数字电平转换电路、半桥预驱动器、半桥预驱动芯片及无刷直流电机控制系统。

背景技术

数字电平转换电路通常将在低电压输入电源产生的数字信号转换为可从低输入电压偏移到快速改变的相对高的电压的数字信号。集成数字电平转换器通常由高电压MOS器件实现，用以将信号从低端转换到高端，或者从高端转换到低端。

参考图1，现有数字电平转换电路示意图。该电路用输入数字信号直接控制一组互补的下拉NMOS开关M1、M2，由电阻R1、R2上拉到输出高电平VOH。该电路优点是结构简单、转换速度快；缺点是无论输入高电平VIH还是输入低电平VIL(图1中为输入端GND)，始终有一个MOS开关打开，故始终有电流流过对应的上拉电阻，从而带来了额外的功耗。

在高压MOS或者IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)的驱动中，往往通过自举二极管和自举电容来获得控制高压管栅极的输出低电平VOH(图1中为输出端GND端口输出电压)和输出高电平VOH(图1中为输出端VOH端口输出电压)。由于输出高电平VOH电压是由自举电容的储能来供电，任何静态电流都会消耗自举电容上的能量，从而使得控制电源电压降低，所以高压的MOS和IGBT驱动电路对数字电平转换电路的功耗非常敏感。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对现有技术中数字电平转换电路始终有电流流过对应的上拉电阻，从而带来了额外的功耗的技术问题，提供一种数字电平转换电路、半桥预驱动器、半桥预驱动芯片及无刷直流电机控制系统，实现电路功耗低、可靠性高。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种数字电平转换电路，包括：边沿脉冲产生模块，用于接收输入数字信号，在所述输入数字信号的上升沿输出第一脉冲信号，在所述输入数字信号的下降沿输出第二脉冲信号；第一电压生成单元，用于根据所述第一脉冲信号输出第一电压信号；第二电压生成单元，用于根据所述第二脉冲信号输出第二电压信号；输出控制模块，用于分别接收所述第一电压信号或所述第二电压信号并输出相应的输出数字信号。

为实现上述目的，本实用新型还提供了用于无刷直流电机控制系统的半桥预驱动器，所述半桥预驱动器包括本实用新型所述的数字电平转换电路。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种用于无刷直流电机控制系统的半桥预驱动芯片，所述半桥预驱动芯片包括本实用新型所述的数字电平转换电路。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种无刷直流电机控制系统，包括微控制单元、无刷直流电机以及数量与所述无刷直流电机端子数相适配的半桥预驱动芯片，所有所述半桥预驱动芯片的VCC引脚电性连接所述系统的低压电源，所有所述半桥预驱动芯片的HIN 引脚电性连接所述微控制单元，所有所述半桥预驱动芯片的VB引脚通过一自举二极管电性连接所述系统的低压电源同时通过一自举电容电性连接相应半桥预驱动芯片的VS引脚，每一所述半桥预驱动芯片的HO引脚电性连接一半桥MOS上管的控制端，每一所述半桥预驱动芯片的VS引脚进一步电性连接相应半桥MOS上管的第二端以及所述无刷直流电机的一端子；所有所述半桥MOS上管的第一端电性连接所述系统的高压电源，每一所述半桥 MOS上管的第二端进一步电性连接一半桥MOS下管的第一端；所述半桥预驱动芯片包括本实用新型所述的数字电平转换电路；所述数字电平转换电路的边沿脉冲产生模块中用于接收输入数字信号的端口电性连接所述HIN引脚、用于接收输入高电平电压的端口电性连接所述VCC引脚、用于接收输入低电平电压的端口接地；所述数字电平转换电路中输出高电平电压的输出端口电性连接所述VB引脚；所述数字电平转换电路中输出低电平电压的输出端口电性连接所述VS引脚；所述数字电平转换电路中输出数字信号的输出端口电性连接一PMOS管的栅极以及一NMOS管的栅极；所述PMOS管与所述NMOS管共漏极，所述PMOS管的源极电性连接所述VB引脚，所述NMOS管的源极电性连接所述VS引脚。

本实用新型的优点在于：通过先将输入高/低电平电压信号转换成边沿脉冲信号，然后对边沿脉冲信号做电平转换并还原成输出高/低电平电压信号并输出。由于高压NMOS开关 M2和M1只在开关的边沿时刻有短暂的开启，所以消耗的电流大大减小，实现了低功耗的目的。该电路功耗低、可靠性高，特别适用于高压的MOS和IGBT驱动电路。

附图说明

图1，现有数字电平转换电路示意图；