[發明專利]高端柵極場效應管的驅動電路及其方法

有效

• 申請號: 201810948106.2
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN109194316B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 王春華
• 申請（專利權）人: 南京沁恒微電子股份有限公司
• 主分類號: H03K17/081
• 分類號: H03K17/081;H03K17/687
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種高端柵極場效應管的驅動電路，包括由四個N型場效應管MOS1、MOS2、MOS3和MOS4組成的H型全橋、兩第一電壓驅動器和兩第二電壓驅動器，兩第一電壓驅動器分別與MOS1和MOS3連接，兩第二電壓驅動器分別與MOS2和MOS4連接，其特征在于，所述MOS1和MOS3的漏極與所述H型全橋的電源電壓相連接；所述MOS2和MOS4的源極接地；所述第一電壓驅動器能夠輸出至少三個狀態，高電平、低電平和可承受高壓的高阻狀態；所述MOS1的柵極與MOS4的柵極之間連接有電容C2；所述MOS2的柵極與MOS3的柵極之間連接有電容C1。

2.根據權利要求1所述的高端柵極場效應管的驅動電路，其特征在于，所述可承受高壓的高阻狀態由浮阱電路實現，所述第一電壓驅動器包括驅動器邏輯控制電路、HV NMOS管、HV PMOS管以及浮阱電路；所述HV NMOS管和HV PMOS通過漏極相連，所述HV NMOS管和HVPMOS分別通過柵極與所述驅動器邏輯控制電路相連，所述浮阱電路連接所述HV PMOS管的N阱，以及輸出端口和驅動器邏輯控制電路；當輸出端口的電壓超過HV時，N阱升壓，由于N阱反相PN結的作用阻止了高電壓向HV倒灌電流，保證了HV驅動器的輸出端能夠承受高于HV的電壓。

3.根據權利要求1-2任一項所述的高端柵極場效應管的驅動電路，其特征在于，

所述MOS1和MOS3的柵極還分別與兩第一電壓驅動器的輸出端IO1和IO3相連接；

所述MOS2和MOS4的柵極還分別與兩第二電壓驅動器的輸出端IO2和IO4相連接；

所述MOS1的源極和MOS2的漏極與負載的一端相連接，所述MOS3的源極和MOS4的漏極與負載的另一端相連接。

4.根據權利要求1所述的高端柵極場效應管的驅動電路，其特征在于，所述電路集成于一塊芯片上。

5.根據權利要求1所述的一種高端柵極場效應管的驅動電路的驅動方法，其特征在于，包括如下步驟：設置AHI為一第一電壓驅動器的高端輸入、AOE為一第一電壓驅動器的輸出使能、ALI為一第二電壓驅動器的低端輸入、BHI為另一第一電壓驅動器的高端輸入、BOE另一第一電壓驅動器的輸出使能、BLI為另一第二電壓驅動器的低端輸入、HV為第一電壓、LV為第二電壓，且滿足HV≥LV；

S1、全關閉狀態；

AOE=1、AHI=0且BLI=0，使得IO1=0且IO4=0，此期間MOS1、MOS4的柵極電壓為0V，MOS1、MOS4關斷；BOE=1、BHI=0且ALI=0，使得IO2=0且IO3=0；此期間MOS2、MOS3的柵極電壓為0V，MOS2、MOS3關斷；四個MOS管關斷，沒有電流流過負載；

S2、給C2充電；

AOE=1、AHI=1且BLI=0，使得IO1=HV且IO4=0；C2兩端為HV和0，HV向C2充電，直到C2兩端的電壓為HV，此時IO1的電壓為HV，IO4的電壓為0，此期間MOS4的柵極電壓為0V，MOS4關斷；

BOE=1、BHI=0且ALI=0，使得IO2=0且IO3=0；此期間MOS2、MOS3的柵極電壓為0V，MOS2、MOS3關斷；

三個MOS管關斷，沒有電流流過負載；

S3、第一端驅動負載；

AOE=0、BLI=1，其中AOE=0使得一第一電壓驅動器輸出高阻態，BLI=1使得IO4=LV，MOS4導通；C2一端IO1為高阻，另一端IO4跳變到LV；由于C2一端為高阻，所以C2上的電荷會保持，C2兩端的電壓差仍為HV，IO4電壓由0V跳變為LV，使得IO1電壓由HV跳變到HV+LV，MOS1導通，此時，負載一端通過MOS1連接HV，另一端通過MOS4連接地，HV向負載提供電流，負載開始工作；

IO1的電壓為HV+LV，這個電壓比第一電壓驅動器的電源電壓HV還要高，所以第一電壓驅動器在高阻狀態下其輸出端要能承受高于HV的高電壓；

BOE=1、BHI=0且ALI=0，使得IO2=0且IO3=0，此期間MOS2、MOS3的柵極電壓為0V，MOS2、MOS3關斷；

S4、C1充電；

BOE=1、BHI=1且ALI=0，使得IO3=HV且IO2=0；C1兩端為HV和0，HV向C1充電，直到C1兩端的電壓為HV，此時IO3的電壓為HV，IO2的電壓為0，此期間MOS2的柵極電壓為0V，MOS2關斷；

AOE=1、AHI=0且BLI=0，使得IO1=0且IO4=0，此期間MOS1、MOS4的柵極電壓為0V，MOS1、MOS4關斷；

三個MOS管關斷，沒有電流流過負載；

S5、第二端驅動負載；

BOE=0、ALI=1，其中BOE=0使得另一第一電壓驅動器輸出高阻態，ALI=1使得IO2=LV，MOS2導通；C1一端IO3為高阻，另一端IO2跳變到LV；由于C1一端為高阻，所以C1上的電荷會保持，C1兩端的電壓差仍為HV，IO2電壓由0V跳變為LV，使得IO3電壓由HV跳變到HV+LV，MOS3導通，此時，負載一端通過MOS3連接HV，另一端通過MOS2連接地，HV向負載提供電流，負載開始工作；

IO3的電壓為HV+LV，這個電壓比第一電壓驅動器的電源電壓HV還要高，所以第一電壓驅動器在高阻狀態下其輸出端要能承受高于HV的高電壓。

6.根據權利要求5所述的高端柵極場效應管的驅動電路的 驅動方法，其特征在于，當IO1或IO3的電壓為HV+LV時，采用浮阱電路以承受高于HV的高電壓。