[发明专利]高端栅极场效应管的驱动电路及其方法

权利要求书

1.一种高端栅极场效应管的驱动电路，包括由四个N型场效应管MOS1、MOS2、MOS3和MOS4组成的H型全桥、两第一电压驱动器和两第二电压驱动器，两第一电压驱动器分别与MOS1和MOS3连接，两第二电压驱动器分别与MOS2和MOS4连接，其特征在于，所述MOS1和MOS3的漏极与所述H型全桥的电源电压相连接；所述MOS2和MOS4的源极接地；所述第一电压驱动器能够输出至少三个状态，高电平、低电平和可承受高压的高阻状态；所述MOS1的栅极与MOS4的栅极之间连接有电容C2；所述MOS2的栅极与MOS3的栅极之间连接有电容C1。

2.根据权利要求1所述的高端栅极场效应管的驱动电路，其特征在于，所述可承受高压的高阻状态由浮阱电路实现，所述第一电压驱动器包括驱动器逻辑控制电路、HV NMOS管、HV PMOS管以及浮阱电路；所述HV NMOS管和HV PMOS通过漏极相连，所述HV NMOS管和HVPMOS分别通过栅极与所述驱动器逻辑控制电路相连，所述浮阱电路连接所述HV PMOS管的N阱，以及输出端口和驱动器逻辑控制电路；当输出端口的电压超过HV时，N阱升压，由于N阱反相PN结的作用阻止了高电压向HV倒灌电流，保证了HV驱动器的输出端能够承受高于HV的电压。

3.根据权利要求1-2任一项所述的高端栅极场效应管的驱动电路，其特征在于，

所述MOS1和MOS3的栅极还分别与两第一电压驱动器的输出端IO1和IO3相连接；

所述MOS2和MOS4的栅极还分别与两第二电压驱动器的输出端IO2和IO4相连接；

所述MOS1的源极和MOS2的漏极与负载的一端相连接，所述MOS3的源极和MOS4的漏极与负载的另一端相连接。

4.根据权利要求1所述的高端栅极场效应管的驱动电路，其特征在于，所述电路集成于一块芯片上。

5.根据权利要求1所述的一种高端栅极场效应管的驱动电路的驱动方法，其特征在于，包括如下步骤：设置AHI为一第一电压驱动器的高端输入、AOE为一第一电压驱动器的输出使能、ALI为一第二电压驱动器的低端输入、BHI为另一第一电压驱动器的高端输入、BOE另一第一电压驱动器的输出使能、BLI为另一第二电压驱动器的低端输入、HV为第一电压、LV为第二电压，且满足HV≥LV；

S1、全关闭状态；

AOE=1、AHI=0且BLI=0，使得IO1=0且IO4=0，此期间MOS1、MOS4的栅极电压为0V，MOS1、MOS4关断；BOE=1、BHI=0且ALI=0，使得IO2=0且IO3=0；此期间MOS2、MOS3的栅极电压为0V，MOS2、MOS3关断；四个MOS管关断，没有电流流过负载；

S2、给C2充电；

AOE=1、AHI=1且BLI=0，使得IO1=HV且IO4=0；C2两端为HV和0，HV向C2充电，直到C2两端的电压为HV，此时IO1的电压为HV，IO4的电压为0，此期间MOS4的栅极电压为0V，MOS4关断；

BOE=1、BHI=0且ALI=0，使得IO2=0且IO3=0；此期间MOS2、MOS3的栅极电压为0V，MOS2、MOS3关断；

三个MOS管关断，没有电流流过负载；

S3、第一端驱动负载；

AOE=0、BLI=1，其中AOE=0使得一第一电压驱动器输出高阻态，BLI=1使得IO4=LV，MOS4导通；C2一端IO1为高阻，另一端IO4跳变到LV；由于C2一端为高阻，所以C2上的电荷会保持，C2两端的电压差仍为HV，IO4电压由0V跳变为LV，使得IO1电压由HV跳变到HV+LV，MOS1导通，此时，负载一端通过MOS1连接HV，另一端通过MOS4连接地，HV向负载提供电流，负载开始工作；

IO1的电压为HV+LV，这个电压比第一电压驱动器的电源电压HV还要高，所以第一电压驱动器在高阻状态下其输出端要能承受高于HV的高电压；

BOE=1、BHI=0且ALI=0，使得IO2=0且IO3=0，此期间MOS2、MOS3的栅极电压为0V，MOS2、MOS3关断；

S4、C1充电；

BOE=1、BHI=1且ALI=0，使得IO3=HV且IO2=0；C1两端为HV和0，HV向C1充电，直到C1两端的电压为HV，此时IO3的电压为HV，IO2的电压为0，此期间MOS2的栅极电压为0V，MOS2关断；

AOE=1、AHI=0且BLI=0，使得IO1=0且IO4=0，此期间MOS1、MOS4的栅极电压为0V，MOS1、MOS4关断；

三个MOS管关断，没有电流流过负载；

S5、第二端驱动负载；

BOE=0、ALI=1，其中BOE=0使得另一第一电压驱动器输出高阻态，ALI=1使得IO2=LV，MOS2导通；C1一端IO3为高阻，另一端IO2跳变到LV；由于C1一端为高阻，所以C1上的电荷会保持，C1两端的电压差仍为HV，IO2电压由0V跳变为LV，使得IO3电压由HV跳变到HV+LV，MOS3导通，此时，负载一端通过MOS3连接HV，另一端通过MOS2连接地，HV向负载提供电流，负载开始工作；

IO3的电压为HV+LV，这个电压比第一电压驱动器的电源电压HV还要高，所以第一电压驱动器在高阻状态下其输出端要能承受高于HV的高电压。

6.根据权利要求5所述的高端栅极场效应管的驱动电路的 驱动方法，其特征在于，当IO1或IO3的电压为HV+LV时，采用浮阱电路以承受高于HV的高电压。