本发明属于单片式桥路驱动电路设计领域，具体涉及一种内置高边电荷泵电路。
背景技术：
1、随着对直流电机驱动系统的小型化和高可靠等概念的提出，对单片式桥路驱动电路的工作模式也提出了更高层次的需求。直流电机驱动系统主要包括高低边双路、h桥以及三相桥这三种拓扑结构，采用单片式桥路驱动电路结合高、低边图腾柱式n型功率开关管而成。工作时需要充足的栅源电压以及开关速度驱动高、低边n型功率开关管的导通及关断。
2、图1所示为现有的高低边双路驱动电路，在高边功率管关断、低边功率管导通状态时，自举电容一端hs切换到公共地，另一端hb由vdd电源通过自举二极管对自举电容充电，同时为高边驱动芯片关断状态供电；在高边功率管导通、低边功率管关断状态时，自举电容一端hs切换到功率电源，另一端hb被自举提升一个vdd电压为高边驱动芯片导通状态供电。该电路结构的缺点是高边驱动电路在高边功率管导通状态时，完全由外部自举电容供电，随着高边驱动电路功耗以及功率开关管栅电容的需求，自举电容的存储电荷发生大量转移，若想保障充足的高边功率管栅源电压，自举电容必须周期性充电，即桥路驱动电路以脉冲宽度调整（pwm）的模式工作，驱动高、低边功率管交替开关。当低频驱动或者高边驱动电路处于高占空比时，自举电容得不到有效的充电周期，存储电荷无法保证合理的高边驱动导通状态输出，甚至低于高边驱动电路电源（hb-hs）欠压阈值，高边功率开关管无法有效开启。其应用在电机驱动系统中受到严重的限制。
技术实现思路
1、本发明目的是提供一种内置高边电荷泵电路设计。如图2所示，通过内置高边电荷泵实现高边驱动导通状态时，提供100ua的电流输出能力对外部自举电容进行电荷补充，保障外部自举电容具备一个稳定的hb-hs电压，用来解决低频驱动或者高边驱动电路处于高达100%占空比的电机驱动系统应用问题。作为一个共性应用技术，保障高边栅极驱动电路持续稳定工作，给各种拓扑结构的电机驱动系统提供稳定的高边供电。
2、本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
3、一种内置高边电荷泵电路，包括时钟控制电路、泵电路、限幅电路；所述时钟控制电路结构为不交叠时钟产生电路，将一定的方波信号clk产生两个不交叠时钟信号传送给泵电路，所述泵电路为开关管切换对二级电容交替充电和放电进而实现hs电位升压并传送至限幅电路，所述限幅电路由稳压管以及二极管级联组成，实现hb-hs电压稳定输出。
4、所述时钟控制电路具体包括反相器001、反相器002、反相器003、反相器004，与非门001、与非门002、与非门003，nmmos管nmos8、nmos12，pmos管pmos8、pmos12；具体连接方式如下：
5、反相器001的电源接vdd，反相器001的地接vss，反相器001的输入端接en使能信号，反相器001的输出端接与非门001的输入端a；
6、与非门001的电源接vdd，与非门001的地接vss，与非门001的输入端b接方波信号clk，与非门001的输出端接反相器002输入端和与非门003的输入端a；
7、反相器002的电源接vdd，反相器002的地接vss，反相器002的输出端接与非门002的输入端a；
8、与非门002的电源接vdd，与非门002的地接vss，与非门002的输入端b接与非门003输出端，与非门002的输出端接反相器003的输入端和与非门003的输入端a；
9、反相器003的电源接vdd，反相器003的地接vss，反相器003的输出端接nmos8的栅极；
10、nmos8的源极接地vss，pmos8的源极接电源vdd，pmos8的栅极连接至与非门003的输出端，nmos8和pmos8的漏极短接作为时钟控制电路输出端y2接至泵电路；
11、与非门003的电源接vdd，与非门003的地接vss，与非门003的输出端接反相器004的输入端；
12、反相器004的电源接vdd，反相器004的地接vss，反相器004的输出端接nmos12的栅极；
13、nmos12的源极接地vss，pmos12的源极接电源vdd，pmos12的栅极连接至与非门002的输出端，nmos12和pmos12的漏极短接作为时钟控制电路输出端y1接至泵电路。
14、所述泵电路包括电容c1、c2，npn管q1、q2、q3；c1上极板连接时钟控制电路输出端y1，c1下极板与q1的基极、集电极，q2的发射极连接在一起，q1的发射极连接至高边驱动悬浮电源hb引脚；c2上极板连接时钟控制电路输出端y2，c2下极板与q2的基极、集电极，q3的发射极连接在一起，q3的发射极连接至高边驱动悬浮地hs引脚。
15、所述限幅电路包括齐纳二极管d0、d1，电容c3，n个串联的正向导通二极管dn；dn的阳极连接至hb引脚，dn的阴极连接至d0的阴极，d0的阳极连接至d1的阴极，d1的阳极连接至hs引脚；c3上极板连接至hb引脚，c3下极板连接至hs引脚。
16、所述的en输入端控制方法是，en端施加高电平“1”，时钟控制电路处于禁用状态，整个内置高边电荷泵电路不工作。en端施加低电平“0”，时钟控制电路处于使能状态，将振幅0～vdd，频率1mhz的方波信号clk产生两个不交叠时钟信号，通过开关管周期性切换电容电位。
17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果及优点：
18、1. 充分利用内置高边电荷泵电路作为辅助电源的特点，补充外接自举电容供电时的电荷损耗，不影响芯片外接器件的拓扑结构。
19、2. 本发明能够应用于高边栅极驱动芯片在低频或高占空比导通pwm，甚至恒定导通的工作模式下，有效地解决高边栅极驱动器输出导通状态时的供电稳定性问题。
20、3. 本发明设计的内置高边电荷泵电路结构简单，原理清晰，工艺兼容性好，能够同现有的高边栅极驱动器实现单片集成，可广泛用在不同拓扑结构的桥路驱动器的高边栅极驱动芯片中。
1.一种内置高边电荷泵电路，其特征在于，包括时钟控制电路、泵电路、限幅电路；所述时钟控制电路结构为不交叠时钟产生电路，将方波信号clk产生两个不交叠时钟信号传送给泵电路，所述泵电路为开关管切换对二级电容交替充电和放电进而实现hs电位升压并传送至限幅电路，所述限幅电路由稳压管以及二极管级联组成，实现hb-hs电压稳定输出。
2.根据权利要求1所述的一种内置高边电荷泵电路，其特征在于，所述时钟控制电路具体包括反相器001、反相器002、反相器003、反相器004，与非门001、与非门002、与非门003，nmmos管nmos8、nmos12，pmos管pmos8、pmos12；具体连接方式如下：
3.根据权利要求2所述的一种内置高边电荷泵电路，其特征在于，所述泵电路包括电容c1、c2，npn管q1、q2、q3；c1上极板连接时钟控制电路输出端y1，c1下极板与q1的基极、集电极，q2的发射极连接在一起，q1的发射极连接至高边驱动悬浮电源hb引脚；c2上极板连接时钟控制电路输出端y2，c2下极板与q2的基极、集电极，q3的发射极连接在一起，q3的发射极连接至高边驱动悬浮地hs引脚。
4.根据权利要求3所述的一种内置高边电荷泵电路，其特征在于，所述限幅电路包括齐纳二极管d0、d1，电容c3，n个串联的正向导通二极管dn；dn的阳极连接至hb引脚，dn的阴极连接至d0的阴极，d0的阳极连接至d1的阴极，d1的阳极连接至hs引脚；c3上极板连接至hb引脚，c3下极板连接至hs引脚。
5.根据权利要求4所述的一种内置高边电荷泵电路，其特征在于，所述时钟控制电路包括pmos管pmos1，pmos管pmos2，pmos管pmos3，pmos管pmos4，pmos管pmos5，pmos管pmos6，pmos管pmos7，pmos管pmos8，pmos管pmos9，pmos管pmos10，pmos管pmos11，pmos管pmos12；nmos管nmos1，nmos管nmos2，nmos管nmos3，nmos管nmos4，nmos管nmos5，nmos管nmos6，nmos管nmos7，nmos管nmos8，nmos管nmos9，nmos管nmos10，nmos管nmos11，nmos管nmos12；连接方式如下：pmos1和nmos1组成反相器001，pmos1的源极作为反相器001的电源接vdd，nmos1的源极作为反相器001的地接vss，pmos1的栅极和nmos1的栅极短接作为反相器001的输入端接en使能信号，pmos1的漏极和nmos1的漏极短接作为反相器001的输出端接与非门001的输入端a；
6.根据权利要求5所述的一种内置高边电荷泵电路，其特征在于，所述n个串联的正向导通二极管dn在串联时，n=(hb-hs-vm*2)/vbe，其中vm为稳压管电压值，vbe为正向二极管压降。
