[發明專利]高壓電平轉換電路及高壓電平轉換系統

在審

• 申請號: 202010811424.1
• 申請日: 2020-08-13
• 公開（公告）號: CN111917408A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 陳君飛;虞海燕
• 申請（專利權）人: 聚辰半導體股份有限公司
• 主分類號: H03K19/0175
• 分類號: H03K19/0175;H03K19/017;H03K19/003
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 周乃鑫;章麗娟

本發明公開了一種高壓電平轉換電路及高壓電平轉換系統，所述電路包括低壓域輸入電路、跨導變換和鉗位電路和浮動電源域電路；所述低壓域輸入電路用于向所述跨導變換和鉗位電路提供輸入信號；當所述輸入信號為高電平時，所述跨導變換和鉗位電路的第一動態信號支路對所述浮動電源域電路中的鎖存器的負端Z_n進行下拉，所述鎖存器初步建立；當所述輸入信號為低電平時，所述跨導變換和鉗位電路的第二動態信號支路對所述浮動電源域電路中的鎖存器的正端Z進行下拉，所述鎖存器初步建立。本發明減少了鎖存器的建立時間。

技術領域

本發明涉及高壓開關驅動集成電路領域，特別涉及一種高壓電平轉換電路及高壓電平轉換系統。

背景技術

電平轉換電路是不同電源域的橋梁，通常在共地系統中用來將一個低電壓域的信號轉換成高電壓域信號，或者將高電壓域信號轉換成低電壓域的信號。在不共地的系統如半橋驅動中，用來將一個低電壓域的信號轉換成浮動電壓域的信號，或者將浮動電壓域的信號轉換成低電壓域的信號。圖1示出了典型半橋驅動結構圖(高壓電平轉換系統結構示意圖)。工作時由高壓電平轉換電路接受低壓控制信號，轉到浮動電源與浮動地之間電壓域的控制信號，電源與浮動地之間電壓域的控制信號經過前級驅動打開高壓開關管MH。高壓開關管MH打開后輸出端(浮動地)被高壓電源充電至高壓，整個浮動電源-浮動地電源域被抬升至高壓電源之上，維持高壓開關管MH的導通。當低壓控制信號變低電平時，高壓電平轉換電路將低電平的低壓控制信號轉換到浮動電源-浮動地電源域，并將該轉換后的信號經過前級驅動關閉高壓開關管MH。

在高壓電平轉換電路中，普通結構電路如圖2示出的典型低電壓域到浮動電壓域的電平轉換電路，因為鉗位的第一高壓P型場效應管MPH1和第二高壓P型場效應管MPH2的存在，需要較大的寬長比尺寸來增強電平轉換建立時的下拉能力，但由于第一高壓P型場效應管MPH1和第二高壓P型場效應管MPH2的本身具有較大的寄生電容，若其寬長比尺寸再較大的話，電平轉換建立的速度受到限制，信號傳輸延遲較大，會引起電路系統性能的下降。當第一高壓P型場效應管MPH1和第二高壓P型場效應管MPH2采用驅動功率場效應管或絕緣柵雙極型晶體管其信號傳輸延遲性尚可，但如果應用于驅動氮化鎵這種高電子遷移率的功率管，開關頻率到十兆赫茲以上，整個驅動鏈路的延遲控制是非常關鍵的，高邊電平轉換的延遲在驅動鏈路上是相當大的一個開銷。

另外，在高壓電平轉換電路中，信號在高邊鎖存在一個參考地為半橋驅動器輸出端的浮動電源軌道內。工作過程中，鎖存器的值隨著電源軌道的變化而保持原來的值。由于輸出端有鉗位高壓器件(第一高壓P型場效應管MPH1和第二高壓P型場效應管MPH2)的存在，寄生電容較大。當輸出端(浮動地)在大電流負載的切換，例如：情況一、電感電流方向由負載流向驅動端，低邊功率管關閉，高邊功率管打開，輸出端快速抬升；情況二、電感電流方向由驅動端流向負載，高邊功率管關閉，低邊功率管打開，輸出端快速從高壓下降到地；上述兩種情況會使鎖存器輸出維持狀態的充放電支路速度慢于浮動電源軌道變化速度，而引起鎖存器產生暫態的誤翻轉。

誤翻轉輸出的短脈沖在開關驅動線路中會引起系統功能出錯，在高壓系統中，功率管驅動錯誤會引起嚴重后果，如低邊功率管關閉，高邊功率管打開，誤脈沖讓高邊功率管關閉，驅動功能出錯。或高邊功率管關閉，低邊功率管打開，誤脈沖讓高邊功率管打開，引起高壓到地的直通通路，燒毀電路。這個問題在大負載電流高速開關調制系統中更易出現。

發明內容

為了適應高速的高壓驅動系統或大負載電流高速開關調制系統，本發明的目的是提供一種高壓電平轉換電路及高壓電平轉換系統，以解決上述技術問題，從而實現增快的電平轉換建立時間的、且消除誤脈沖的濾除器，保證線路的穩健性的高壓電平轉換線路的目的。

為了實現以上目的，本發明通過以下技術方案實現：