[發明專利]用于高壓柵驅動芯片的高精度高可靠欠壓保護電路

在審

• 申請號: 202110347556.8
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號: CN113054619A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 何寧業;周云艷;張燕飛;許媛;陳珍海;寧仁霞
• 申請（專利權）人: 黃山學院
• 主分類號: H02H3/24
• 分類號: H02H3/24;H02H7/12;H02H3/05
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 韓鳳

本發明公開了一種用于高壓柵驅動芯片的高精度高可靠欠壓保護電路，該電路包括：電壓檢測電路、比較器電路、兩級輸出整形電路和電源毛刺檢測電路。本發明所提供的高精度高可靠欠壓保護電路，為克服供電電源模塊或電網出現異常時電源電壓不足的嚴重影響，一方面采用帶復位功能的兩級比較器電路，當電源毛刺檢測電路輸出的復位信號有效時，會協同鎖定比較器輸出信號，進一步鎖定欠壓保護信號；另一方面，輸出整形電路采用RC低通濾波和兩級施密特觸發器組合濾波，以濾除高頻噪聲的影響，保持了一定的遲滯量，從而產生穩定可靠的欠壓保護輸出信號。本發明可以廣泛應用于各類高壓柵驅動芯片中。

技術領域

本發明涉及一種用于高壓柵驅動芯片的高精度高可靠欠壓保護電路，屬于集成電路技術領域。

背景技術

在智能電網、移動通信以及新能源汽車等新興產業的牽引下，電力電子應用系統要求進一步提高系統的效率、小型化和增加功能，特別要求系統裝備在尺寸、質量、功率和效率之間的權衡，比如服務器電源管理、電池充電器和太陽能電場的微逆變器。新一代電力電子整機系統對其內部高壓集成電路(HVIC)的可靠性、速度、智能化提出了更高的需求，從而進一步提高整機可靠性，并降低整機系統設計復雜度。高壓集成電路作為系統信號處理部分和執行部分的橋梁，將高壓功率器件與控制電路、外圍接口電路及保護電路等集成在一起，需要在功率集成技術就是需要在有限的芯片面積上實現高低壓兼容、高性能、高效率與高可靠性。

由于高壓電路控制對象通常為大功率半導體器件，需要在整機系統出現異常時快速關閉系統控制信號，通常需要在高壓集成電路內部集成過溫、欠壓及過壓保護等各類保護電路。欠壓保護電路是高壓集成電路常用的一種保護功能電路，當電源電壓低于設定閾值時關閉系統，要求欠壓保護電路輸出欠壓保護信號，以供控制單元進行電源邏輯判斷保護。穩定的工作電源是保證高壓集成電路可靠運行不可或缺的條件。當供電電源模塊或電網出現異常時，也會導致相對應電路系統工作出現異常，尤其是當電子產品的電路板各功能模塊工作在最小工作電源電壓值情況下，雖然不會損壞功能模塊電路，但此時電路系統不能穩定運行，導致系統出現邏輯控制異常、數據處理錯誤等問題，這些問題都會給設備運行現場帶來較嚴重的損失。另外高壓集成電路系統長期工作在較低的電源電壓環境中，會對電路造成不良的影響，致使效率下降，壽命大大減少。

圖1示出了電力電子應用系統中常用的一種高壓柵驅動芯片，該電路為典型高壓半橋柵驅動芯片及應用電路。典型半橋驅動電路分為高側和低側兩路通道驅動電路，高側驅動電路采用自舉升壓的方式實現信號傳輸控制，兩路低壓輸入HI和LI，分別進入高側和低側兩路通道。在低側LI輸入高電平期間，LO輸出高電平，開關ML導通，開關節點SW被下拉至地，此時HB點電壓通過自舉二極管給自舉電容充電使得自舉電容兩端電壓差接近芯片電源電壓VDD。當高側HI輸入高電平期間，HO輸出高電平，高側管MH開啟，開關節點電壓上升至VH，即SW上升至VH。由于自舉電容兩端電壓不變，故自舉電壓VHB被自舉到SW+VDD。高側電路始終保持VHB–SW≈VDD，SW在0和VH之間擺動，導致高側電路電源電壓(即HB點電壓)和襯底電位存在巨大的波動，產生非常嚴重的共模噪聲。因此，高壓柵驅動芯片內部使用的各類保護電路，需要在電壓擺幅波動和襯底噪聲大等惡劣環境因素下實現高可靠工作，提供高精度的芯片狀態監測和保護功能。

發明內容

本發明針對高壓柵驅動芯片的系統應用需求，提供一種可在電壓擺幅波動和襯底噪聲惡劣的環境下，實現芯片電源電壓高精度監測和保護的高可靠欠壓保護電路。

按照本發明提供的技術方案，所述用于高壓柵驅動芯片的高精度高可靠欠壓保護電路包括：電壓檢測電路、比較器電路、兩級輸出整形電路和電源毛刺檢測電路；