[發明專利]一種用于半橋結構的高壓側柵驅動電路

有效

• 申請號: 201710675218.0
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN107689787B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 祝靖;張允武;陸揚揚;孫偉鋒;陸生禮;時龍興
• 申請（專利權）人: 東南大學;東南大學—無錫集成電路技術研究所
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

一種用于半橋結構的高壓側柵驅動電路，其中的脈沖濾波電路包括兩條信號通路，兩條通路均設有緩沖電路、倒相器單元和整形電路，兩個倒相器單元均有四個端口，兩個倒相器單元的第一端口為輸入端，兩個倒相器單元的第二端口分別為輸出端，兩個倒相器單元的第三端口為固定電位端，兩個倒相器單元的第四端口為浮動電位端；若第一端口和第四端口的電壓差的絕對值高于倒相器單元閾值電壓VTH，第四端口的電信號可以通過第一倒相器單元或第二倒相器單元傳遞至第二端口；若第一端口和第四端口的電壓差絕對值不高于倒相器單元閾值電壓VTH，則第四端口的電信號無法通過第一倒相器單元或第二倒相器單元傳遞至第二端口。

技術領域

本發明涉及高壓驅動技術，特別涉及一種具有高抗噪聲能力，用于半橋結構的高壓浮柵驅動電路，屬于集成電路技術領域。

背景技術

高壓側柵驅動電路是一種以低壓信號控制高壓功率開關器件開啟與關斷的集成電路，因其可以有效地控制橋式連接的功率開關器件，所以被廣泛應用于電機驅動與諧振電源等領域。

高壓側柵驅動電路常被用于驅動半橋結構中的高側開關器件，而半橋結構中的低側開關器件由低壓側柵驅動電路驅動。其基本拓撲結構如圖1所示，M_H、M_L分別為半橋結構的高側功率開關器件與低側功率開關器件，半橋拓撲外接高壓母線電壓和HV，半橋驅動電路(100)包含高壓側柵驅動電路(101)和低壓柵驅動電路(102)，高壓側柵驅動電路(101)的輸出信號HO驅動高側功率開關器件M_H，低壓側柵驅動電路(102)的輸出信號LO驅動低側功率開關器件M_L。為了提高電源的利用效率，半橋驅動電路(100)采用單電源供電模式，低壓側柵驅動電路(102)和高壓側柵驅動電路(101)中的低壓區電路采用低側固定電源VCC供電，VCC通過自舉二極管D_B和自舉電容C_B對高壓側柵驅動電路(101)中的高壓區電路進行供電，高壓側柵驅動電路(101)中的高壓區電路的電源電壓VB和參考地VS為浮動電壓，當高壓側柵驅動電路(101)的輸出信號HO為高電平(VB)并且低壓側柵驅動電路(102)的輸出LO為低電平(COM)時，高側功率開關器件M_H導通，低側功率開關器件M_L關斷，VS電壓升高，VB電壓也隨VS電壓升高而升高；反之，當HO為低電平而LO為高電平時，M_H截止，M_L導通，VS和VB電壓下降。在高壓側柵驅動電路(101)中，為了減小功耗并提高電路的可靠性，常采用雙窄脈沖控制高壓功率開關器件的方式以實現高壓電平移位，即將高側輸入信號轉換為兩路窄脈沖，分別代表高側輸入信號的上升沿和下降沿，大大減小了高壓功率開關器件的導通時間。

如圖2a所示，一種高壓側柵驅動電路(101)，包括窄脈沖產生電路(200)、高壓電平移位電路(201)、脈沖濾波電路(202)、RS觸發器(203)和柵驅動電路(204)。其中，窄脈沖產生電路(200)分別將高側輸入信號HIN的上升沿和下降沿轉換為兩路窄脈沖信號SET和RESET，SET和RESET分別控制高壓電平移位電路(201)中的高壓功率開關器件LDM1和LDM2，高壓電平移位電路(201)的兩路輸出信號與脈沖濾波電路(202)的兩個輸入信號相連接，脈沖濾波電路(202)的兩個輸出信號分別作為RS觸發器(203)的置位輸入端和復位輸入端RS觸發器(203)的輸出端與柵驅動電路(204)的輸入端相連接，柵驅動電路(204)的輸出信號為HO。窄脈沖產生電路(200)的作用是將高側輸入信號HIN轉換為兩路窄脈沖，分別代表高側輸入信號HIN的上升沿和下降沿，使用這兩路脈沖信號來驅動高壓功率開關器件LDM1和LDM2。高壓電平移位電路(201)中含有高壓功率開關器件LDM1和LDM2、負載電阻(R_L1、R_L2)和齊納管(Z1、Z2)，該電路的作用是分別將低壓區電路的脈沖信號SET和RESET轉換為高壓區電路信號VDS和VDR。