[發(fā)明專利]用于高壓集成電路的保護(hù)電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210077758.6
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN102623950A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮宇翔;黃祥鈞
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東美的電器股份有限公司
• 主分類號: H02H3/08
• 分類號: H02H3/08
• 代理公司: 佛山市粵順知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 44264
• 代理人: 唐強(qiáng)熙;鄒濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種短路保護(hù)的電路技術(shù)，特別是一種用于高壓集成電路的保護(hù)電路，該保護(hù)電路還涉及到高壓集成電路中的高壓DMOS技術(shù)。

背景技術(shù)

高壓集成電路是一種帶有欠壓保護(hù)、邏輯控制等功能的柵極驅(qū)動電路，它將電力電子與半導(dǎo)體技術(shù)結(jié)合，逐漸取代傳統(tǒng)的分立元件，越來越多地被應(yīng)用在IGBT、大功率MOSFET的驅(qū)動領(lǐng)域。

高壓集成電路有低壓區(qū)和高壓區(qū)，在高壓集成電路工作過程中，其高壓區(qū)的最低電平需要在0～600V或0～1200V之間進(jìn)行高速切換，高壓區(qū)通過自舉電路提供能量進(jìn)行工作。

參見圖1，為目前應(yīng)用于高壓集成電路的自舉電路結(jié)構(gòu)：高壓集成電路107由低壓區(qū)101、電平轉(zhuǎn)換電路102、高壓區(qū)103和自舉二極管104組成；其中，低壓區(qū)101的供電電源的正極記為VCC，低壓區(qū)101的供電電源的負(fù)極記為GND，該GND接地；高壓集成電路107的輸入端記為HIN并進(jìn)入低壓區(qū)101；低壓區(qū)101的兩輸出端進(jìn)入電平轉(zhuǎn)換電路102；電平轉(zhuǎn)換電路102的兩輸出端分別連接高壓區(qū)103的兩輸入端；高壓區(qū)103的供電電源的正極記為VB，高壓區(qū)103的供電電源的負(fù)極記為VS，該VS分別接模擬開關(guān)106的固定端和自舉電容105的一端；自舉二極管104的陽極接VCC，自舉二極管104的陰極分別接VB和自舉電容105的另一端；模擬開關(guān)106的第一選擇端A接600V或1200V，模擬開關(guān)106的第二選擇端B接GND。

高壓區(qū)103的輸出端HO控制模擬開關(guān)106：當(dāng)輸出端HO為高電平時，模擬開關(guān)106連接第一選擇端A；當(dāng)輸出端HO為低電平時，模擬開關(guān)106連接第二選擇端B。其中，輸出端HO受輸入端HIN控制并與輸入端HIN同相位。

上述的電路的工作原理如下：

狀態(tài)(1)：VCC剛接入15V時，輸入端HIN接低電平，輸出端HO的初始值也為低電平，此時，所述模擬開關(guān)106的閘刀接第二選擇端B，VS與GND相連，即電壓為0V，則VCC通過所述自舉二極管104向所述自舉電容105充電，自舉二極管104自身的壓降為0.7V，則自舉電容105獲得14.3V的電壓；

狀態(tài)(2)：在自舉電容105的電壓穩(wěn)定在14.3V后，輸入端HIN變?yōu)橄鄬τ贕ND的高電平，則輸出端HO也變?yōu)橄鄬τ赩S的高電平，模擬開關(guān)106的閘刀接第一選擇端A，VS的電壓迅速從0V變成600V或1200V，VB的電壓迅速從14.3V變成614.3V或1214.3V，此時，自舉二極管104承受著599.3V或1199.3V的反向電壓，高壓區(qū)103依靠自舉電容105存儲的電荷進(jìn)行工作，隨著所述自舉電容105的電荷量的減少，自舉電容105兩端的電壓差緩慢下降；

狀態(tài)(3)：經(jīng)過一段時間，輸入端HIN重新變成相對于GND的低電平，設(shè)此時所述自舉電容105的兩端電壓下降為VBSM(此電壓小于14.3V)，則輸出端HO也變成相對于VS的低電平，模擬開關(guān)106的閘刀接第二選擇端B，VS的電壓迅速從600V或1200V變成0V，VB的電壓為VBSM，此時，所述自舉二極管104正向偏置，VCC通過自舉二極管104向自舉電容105充電，直到自舉電容105獲得14.3V的電壓后，充電停止。

以上三種狀態(tài)各關(guān)鍵點的波形如圖2所示。

從圖2中可以看出，在狀態(tài)(2)的過程中，自舉二極管104承受接近614.3V或1214.3V的耐壓，一旦發(fā)生故障擊穿，614.3V或1214.3V的電壓就會直接加載到15V的電源和低壓區(qū)101上，造成15V電源和高壓集成電路107損壞，高壓集成電路107損壞使輸出端HO的電平無法預(yù)計，如果輸出端HO的輸出為高電平，會使600V或1200V的電壓通過VS再次加載到已經(jīng)損壞的高壓集成電路107上，這時將會造成高壓集成電路爆炸。

目前應(yīng)用于高壓集成電路的自舉電路未采取短路保護(hù)措施，存在安全隱患；對于目前主流的高壓BCD工藝，高壓集成電路的耐壓失效有50％以上是內(nèi)藏的自舉二極管失效，而自舉二極管的失效狀態(tài)又多表現(xiàn)為短路，因此，目前的高壓集成電路在耐壓失效時，極容易引起爆炸，損壞周邊的電路，甚至引起火災(zāi)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡單合理、安全程度高的用于高壓集成電路的保護(hù)電路，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處。

按此目的設(shè)計的一種用于高壓集成電路的保護(hù)電路，高壓集成電路包括低壓區(qū)、電平轉(zhuǎn)換電路和高壓區(qū)，其特征是高壓集成電路還包括帶保護(hù)功能的自舉電路，