一种快速导通的高压驱动半桥电路的制作方法
1.本发明属于半导体混合集成电路技术领域，涉及一种快速导通的高压驱动半桥电路。
背景技术：
2.半桥驱动电路广泛应用于各类功率开关，作为功率输出级、实现一定的功率放大。通常由两个nmos组成或者一个nmos、一个pmos组成。双nmos管组成的驱动电路，采用自举驱动或者隔离驱动来实现上管的驱动。pmos和nmos组成的半桥驱动电路，pmos管的驱动则为一个难题。
3.专门用于pmos管的驱动电路很少见。近年来，随着mosfet工艺的升级，pmos管的参数有了很大提升，pmos管作为半桥的上管应用越来越多。因此，需要开展pmos管的驱动电路设计。
4.目前pmos管驱动电路，大多采用三极管导通时电阻分压来驱动的方式，该方法存在电源电压较高时，需重新计算电阻功耗，更改阻值的问题，此外，该方法驱动电流小、开关速度慢的问题。
技术实现要素：
5.本发明的目的在于解决现有技术中的pmos管驱动电路，采用三极管导通时电阻分压驱动方式，存在电源电压较高，并且需要重新计算电阻功耗和更改阻值的问题，提供一种快速导通的高压驱动半桥电路。
6.为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
7.一种快速导通的高压驱动半桥电路，包括nmos管驱动电路、pmos管驱动电路和功率半桥驱动电路；
8.所述nmos管驱动电路包括pmos管t1、nmos管t2和电阻r1；所述pmos管驱动电路包括nmos管t3、nmos管t5、nmos管t8、pmos管t6、pmos管t7、j型场效应管t4、二极管z1和电阻r2；所述功率半桥电路包括pmos管t7和nmos管t8；
[0009]vin
分别输入到pmos管t1、nmos管t2和nmos管t3的栅极，pmos管t1的漏极通过电阻r1与nmos管t2的漏极连接，pmos管t1的源极接电源v1，nmos管t3的源极通过电阻r2接地，nmos管t3的漏极连接j型场效应管t4的源极，j型场效应管t4的源极与栅极相连接，j型场效应管t4的漏极连接至电源v2，j型场效应管t4的栅极分别与nmos管t5、pmos管t6的栅极相连，并经由二极管z1的阳极连接到电源v2；nmos管t5的源极与pmos管t6的源极相接后连接pmos管t7的栅极，nmos管t5漏极和pmos管t7的源极连接到v2，pmos管t1的漏极输入到nmos管t8，nmos管t2源极、pmos管t6漏极和nmos管t8的源极均连接到地；pmos管t7的漏极与nmos管t8的漏极相连，t7的漏极为高压驱动半桥电路的输出vo。
[0010]
本发明的进一步改进在于：
[0011]
所述电源v1的电压范围为9v～15v，所述电源v2的电压范围为15v～100v。
[0012]
所述pmos管t1和nmos管t2均为漏源耐压电压≥2v1的mosfet。
[0013]
所述nmos管t3、nmos管t5和nmos管t8以及pmos管t6、pmos管t7均为漏源耐压电压≥2v2的mosfet。
[0014]
所述j型场效应管t4为漏源耐压电压≥v1的场效应管。
[0015]
所述t1～t8均采用抗电离总剂量≥3
×
103gy(si)器件。
[0016]
所述电阻r1和电阻r2的阻值范围均为100ω～500ω。
[0017]
所述二极管z1为稳压二极管，稳压值范围为10v～18v。
[0018]
所述nmos管t5采用npn三极管替代，所述pmos管t6采用pnp三极管替代。
[0019]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0020]
本发明提出了一种快速导通的高压驱动半桥电路，包括nmos管驱动电路、pmos管驱动电路和功率半桥驱动电路，其中pmos管驱动电路通过选取常规元器件进行驱动，无需再计算电阻的功耗更改阻值，省略了专用的带电荷泵自举的栅极驱动，简化了电路结构，易于实现。
[0021]
进一步的，通过对电路中的器件采用抗总剂量芯片，能够实现整个电路的抗总剂量、抗中子辐照和抗瞬时剂量率辐照，有效的增强了高压驱动半桥电路的辐照适用性。
附图说明
[0022]
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0023]
图1为本发明中快速导通的高压驱动半桥电路结构图。
具体实施方式
[0024]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0025]
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0027]
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0028]
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0029]
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0030]
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
[0031]
参见图1，为本发明中快速导通的高压驱动半桥电路结构图，包括nmos管驱动电路、pmos管驱动电路和功率半桥驱动电路；所述nmos管驱动电路包括pmos管t1、nmos管t2和电阻r1；所述pmos管驱动电路包括nmos管t3、nmos管t5、nmos管t8、pmos管t6、pmos管t7、j型场效应管t4、二极管z1和电阻r2；所述功率半桥电路包括pmos管t7和nmos管t8；v
in
分别输入到pmos管t1、nmos管t2和nmos管t3的栅极，pmos管t1的漏极通过电阻r1与nmos管t2的漏极连接，pmos管t1的源极接电源v1，nmos管t3的源极通过电阻r2接地，nmos管t3的漏极连接j型场效应管t4的源极，j型场效应管t4的源极与栅极相连接，j型场效应管t4的漏极连接至电源v2，j型场效应管t4的栅极分别与nmos管t5、pmos管t6的栅极相连，并经由二极管z1的阳极连接到电源v2；nmos管t5的源极与pmos管t6的源极相接后连接pmos管t7的栅极，nmos管t5漏极和pmos管t7的源极连接到v2，pmos管t1的漏极输入到nmos管t8，nmos管t2源极、pmos管t6漏极和nmos管t8的源极均连接到地；pmos管t7的漏极与nmos管t8的漏极相连，t7的漏极为高压驱动半桥电路的输出vo。
[0032]
其中，电源v1的电压范围为9v～15v；电源v2的电压范围为15v～100v。pmos管t1和nmos管t2可选择漏源耐压电压≥2v1的mosfet。nmos管t3、nmos管t5和nmos管t8以及pmos管t6、pmos管t7可选择漏源耐压电压≥2v2的mosfet。j型场效应管t4可选择漏源耐压电压≥v1的场效应管。t1～t8均采用抗电离总剂量≥3
×
103gy(si)器件，可实现整个电路的抗总剂量、抗中子辐照、抗瞬时剂量率辐照。电阻r1～r2的阻值为100ω～500ω。二极管z1为稳压二极管，稳压值在10v～18v。nmos管t5可采用npn三极管替代，pmos管t6可采用pnp三极管替代。
[0033]
实施例
[0034]
设定电源电压v1为12v，电源电压v2为28v，电路内部限流电阻r1～r2为300ω，二极管z1的稳压值取15v，场效应管t4为3dj6f，i
dss
为1.0～3.5ma，在本电路中取为2ma进行说明。
[0035]
若v
in
为高电平，pmos管t1截止、nmos管t2导通，nmos管t2漏极电压为低电平，使nmos管t8截止。与此同时，nmos管t3导通，j型场效应管t4栅源短接，则近似为一恒流源，电阻r2上电压为2ma
×
300ω＝0.6v，则t3漏源上承受的电压为(v2-0.6v-15v)＝12.4v。二极管z1处于稳压状态，nmos管t5的栅极电压对于地为v
2-vz，即为13v，经过nmos管t5、pmos管t6组成的扩流电路，驱动pmos管t7导通，电路的输出vo为高电平。
[0036]
若v
in
为低电平，pmos管t1导通、nmos管t2截止，nmos管t2漏极电压为高电平，使nmos管t8导通。与此同时，nmos管t3截止，nmos管t5的栅极电压对于地为v2，pmos管t7截止，
电路的输出vo为低电平。
[0037]
该电路中元器件替换为抗电离总剂量≥3
×
103gy(si)器件，可实现整个电路的抗总剂量辐照；由于电路中所用的mosfet均为多子导电的器件，具有良好的抗中子辐射性能，可实现抗中子。经过辐照试验验证，该电路可在总剂量、瞬时电离剂量率、中子辐射环境中可正常工作，抗电离总剂量≥3
×
103gy(si)，抗瞬时电离辐射剂量率≥1
×
109gy(si)/s，抗中子≥1
×
10
14
n/cm2。
[0038]
本发明中的快速导通的高压驱动半桥电路，无需电荷泵及自举驱动，结构简单，器件选型为常规元器件，无需专用的栅极驱动芯片，易于实现。并且可以采用抗总剂量芯片，能够实现整个电路的抗总剂量、抗中子辐照、抗瞬时剂量率辐照，电路的辐照适用性强。功率半桥电路采用导通电阻较小、开关速度快、输出电流大的vdmos管实现，具有高速关断、大电流驱动的特点。
[0039]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种快速导通的高压驱动半桥电路，其特征在于，包括nmos管驱动电路、pmos管驱动电路和功率半桥驱动电路；所述nmos管驱动电路包括pmos管t1、nmos管t2和电阻r1；所述pmos管驱动电路包括nmos管t3、nmos管t5、nmos管t8、pmos管t6、pmos管t7、j型场效应管t4、二极管z1和电阻r2；所述功率半桥电路包括pmos管t7和nmos管t8；v
in
分别输入到pmos管t1、nmos管t2和nmos管t3的栅极，pmos管t1的漏极通过电阻r1与nmos管t2的漏极连接，pmos管t1的源极接电源v1，nmos管t3的源极通过电阻r2接地，nmos管t3的漏极连接j型场效应管t4的源极，j型场效应管t4的源极与栅极相连接，j型场效应管t4的漏极连接至电源v2，j型场效应管t4的栅极分别与nmos管t5、pmos管t6的栅极相连，并经由二极管z1的阳极连接到电源v2；nmos管t5的源极与pmos管t6的源极相接后连接pmos管t7的栅极，nmos管t5漏极和pmos管t7的源极连接到v2，pmos管t1的漏极输入到nmos管t8，nmos管t2源极、pmos管t6漏极和nmos管t8的源极均连接到地；pmos管t7的漏极与nmos管t8的漏极相连，t7的漏极为高压驱动半桥电路的输出v
o
。2.如权利要求1所述的一种快速导通的高压驱动半桥电路，其特征在于，所述电源v1的电压范围为9v～15v，所述电源v2的电压范围为15v～100v。3.如权利要求1所述的一种快速导通的高压驱动半桥电路，其特征在于，所述pmos管t1和nmos管t2均为漏源耐压电压≥2v1的mosfet。4.如权利要求1所述的一种快速导通的高压驱动半桥电路，其特征在于，所述nmos管t3、nmos管t5和nmos管t8以及pmos管t6、pmos管t7均为漏源耐压电压≥2v2的mosfet。5.如权利要求1所述的一种快速导通的高压驱动半桥电路，其特征在于，所述j型场效应管t4为漏源耐压电压≥v1的场效应管。6.如权利要求1所述的一种快速导通的高压驱动半桥电路，其特征在于，所述t1～t8均采用抗电离总剂量≥3
×
103gy(si)器件。7.如权利要求1所述的一种快速导通的高压驱动半桥电路，其特征在于，所述电阻r1和电阻r2的阻值范围均为100ω～500ω。8.如权利要求1所述的一种快速导通的高压驱动半桥电路，其特征在于，所述二极管z1为稳压二极管，稳压值范围为10v～18v。9.如权利要求1所述的一种快速导通的高压驱动半桥电路，其特征在于，所述nmos管t5采用npn三极管替代，所述pmos管t6采用pnp三极管替代。
技术总结
本发明公开了一种快速导通的高压驱动半桥电路，包括MOS管驱动电路、PMOS管驱动电路和功率半桥驱动电路；PMOS管驱动电路为V
