[發明專利]具保護電路的半橋電路驅動芯片及其保護方法

有效

• 申請號: 201811205623.7
• 申請日: 2018-10-16
• 公開（公告）號: CN110120800B
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 張育麒
• 申請（專利權）人: 新唐科技股份有限公司
• 主分類號: H03K17/081
• 分類號: H03K17/081;H03K17/687
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤;任默聞

本發明提供了一種具保護電路的半橋電路驅動芯片及其保護方法。高側電壓監測模塊連接于高側信號輸出端，監測高側晶體管的高側開啟電壓，形成高側開啟信號。低側電壓監測模塊連接于低側信號輸出端，監測低側晶體管的低側開啟電壓，形成低側開啟信號。保護模塊在接收高側開啟信號及低側開啟信號時，產生重設信號，輸出至高側驅動模塊，關閉高側晶體管，并輸出至低側驅動模塊，關閉低側晶體管。

技術領域

本發明是有關于一種半橋電路驅動芯片所包含的保護電路及其保護方法，特別是有關于一種能根據高側信號輸出端及低側信號輸出端的電壓監測，防止高側晶體管及低側晶體管同時開啟，造成射穿(Shoot-through)現象發生的半橋電路驅動芯片及其保護方法。

背景技術

現有技術當中，半橋電路是利用驅動芯片控制上下臂晶體管的切換，提供負載所需的高壓。在驅動芯片中分為高側(high side)及低側(low side)兩個區域，在這兩個區域之間電壓會相差達100至600伏以上，甚至超過1000伏，一般控制器所傳送的切換信號，并不足以驅動高側端的晶體管，必須通過電壓位移轉換器轉換信號的準位，使其能驅動高側端的晶體管。當高側端與低側端的晶體管同時被驅動而打開時，系統的高壓電源對接地端將會造成短路，使得大電流直接貫穿高低側的晶體管，造成半橋電路元件的損毀。雖然在傳送驅動信號時可以設計使信號波形在開啟的部分不重疊，但若受到雜訊干擾而使驅動信號誤動作而開啟晶體管，仍有可能造成射穿的現象產生。即便結合過電流保護電路，也可能因為反應過慢而無法即時關閉晶體管。

綜觀前所述，現有的半橋電路在保護機制上仍然具有相當的缺陷，因此，本發明根據設計一種具有保護電路的半橋電路驅動芯片及其保護方法，針對現有技術的缺失加以改善，確保實際操作時能受到有效的保護，進而增進產業上的實施利用。

發明內容

有鑒于上述現有技術的問題，本發明的目的就是在提供一種具保護電路的半橋電路驅動芯片及其保護方法，使其能避免高側晶體管與低側晶體管同時開啟的情況，解決現有的保護電路無法即時關閉上下臂電路，造成系統電源對地短路產生大電流而損毀元件的問題。

根據本發明的一目的，提出一種具保護電路的半橋電路驅動芯片，適用于控制高側晶體管及低側晶體管的切換，其包含高側信號輸入端、高側信號輸出端、低側信號輸入端、低側信號輸出端、第一脈沖產生模塊、第一電壓位移轉換器、高側驅動模塊、高側電壓監測模塊、第二脈沖產生模塊、第二電壓位移轉換器、低側驅動模塊、低側電壓監測模塊以及保護模塊。其中，高側信號輸入端接收高側輸入信號，高側信號輸出端連接于高側晶體管，低側信號輸入端接收低側輸入信號，低側信號輸出端連接于低側晶體管。第一脈沖產生模塊連接于高側信號輸入端，將高側輸入信號轉換成高側脈沖信號。第一電壓位移轉換器連接于第一脈沖產生模塊，提高高側脈沖信號的電壓位準。高側驅動模塊連接于第一電壓位移轉換器，將高側脈沖信號轉換成高側驅動信號，經過高側信號輸出端控制高側晶體管的切換。高側電壓監測模塊連接于高側信號輸出端，監測高側晶體管開啟時的高側開啟電壓。第二脈沖產生模塊連接于高側電壓監測模塊，將高側開啟電壓轉換成高側開啟脈沖。第二電壓位移轉換器連接于第二脈沖產生模塊，降低高側開啟脈沖的電壓位準，形成高側開啟信號。

低側驅動模塊連接于低側信號輸入端，將低側輸入信號轉換成低側驅動信號，經過低側信號輸出端控制低側晶體管的切換。低側電壓監測模塊連接于低側信號輸出端，監測低側晶體管開啟時的低側開啟電壓，形成低側開啟信號。保護模塊連接第二電壓位移轉換器及低側電壓監測模塊，當接收高側開啟信號及低側開啟信號時，產生重設信號，輸出至第一脈沖產生模塊，經第一電壓位移轉換器轉換重設信號至高側驅動模塊，關閉高側晶體管，并輸出至低側驅動模塊，關閉低側晶體管。

優選的，高側電壓監測模塊可包含串接的第一電阻與第二電阻，設置在高側信號輸出端與高側浮動接地端之間，由第一電阻與第二電阻分壓產生高側分壓，傳送至第一比較器與第一參考電壓比較，在高側分壓超過第一參考電壓時輸出高側開啟電壓。