[發明專利]一種高壓浮置柵驅動電路及其驅動芯片

在審

• 申請號: 202310050941.5
• 申請日: 2023-02-02
• 公開（公告）號: CN116131828A
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 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: H03K7/08
• 分類號: H03K7/08;H03K19/0175;H03K3/356
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種高壓浮置柵驅動電路及其驅動芯片，包括依次連接的PWM控制信號輸入端、反相器組、電平移位電路及柵極驅動電路，所述反相器組用于將輸入的PWM控制信號轉化為一組互補信號，所述電平移位電路包括兩個NMOS管及四個PMOS管。本發明電路結構簡單，省去了輸入端的窄脈沖產生電路及輸出端的脈沖濾波、RS觸發器，電平移位電路中用四個PMOS管代替兩個電阻，使得工藝偏差更小，減小了版圖面積，降低了成本；模擬器件少，抗干擾能力強，魯棒性更高。

技術領域

本發明涉及集成電路設計領域，尤其涉及一種高壓浮置柵驅動電路及其驅動芯片。

背景技術

高壓浮置功率管的柵驅動電路通常用于驅動橋式結構的高壓側MOS功率管，由于高壓側功率管工作于浮動的高壓，所以其柵驅動電路也同步地工作于浮動高壓。在這種高壓側的浮置柵驅動電路中，電平移位電路作為核心部分，可以將高側通道低壓區的邏輯控制信號傳輸到高壓區，用于產生最終的浮動柵控制信號。

傳統方案的電平移位電路如圖1所示。IN為輸入PWM控制信號，VCC為低壓電源，例如5V；GND為公共地，即全局參考電壓；VS為浮動地，即高壓側驅動電路的參考電壓，相對全局GND呈現動態變化，部分時段處于高位電壓（浮動地）、部分時段處于0V，其額定的高位電壓一般在數十V到數百V之間；VB為浮動高壓電源，相對VS，其電壓一般是不超過20V的靜態值，但相對GND，其電壓是數十V到數百V之間的動態值；HO為高壓側的輸出控制信號，最終用于驅動高壓側功率管的柵極。電平移位電路中包含無源器件電阻R0、R1和MOS管NM0和NM1，NM0和NM1的漏端電壓在其關閉態最高是VB相對于GND的電壓，在其開啟態產生一個事先計算好的導通電流流經R0或R1，并在R0或R1上產生以VS為參考，幅度約為VB-VS的壓降，以驅動其后級的脈沖濾波器的柵極，即NM0或NM1的開啟態，漏端電壓有可能是VS，可見NM0或NM1長期處于不低于VS的高壓工作狀態，根據P=U*I可知，長期導通功耗較大。出于減少平均靜態電流、避免NM0或NM1在高壓下長期導通導致器件損壞等多種因素的考慮，實用的電平移位電路，通常使NM0或NM1工作于脈沖導通狀態，僅短時間開啟，絕大多數時間里NM0和NM1均處于關閉態。因此，電平移位電路的輸入端需要窄脈沖產生電路，輸出端需要脈沖濾波和RS觸發器。進一步地，由于RS觸發器的初始態是隨機的，為避免最終的功率管在上電后被隨機開啟，所以還需要在高壓側獨立實現一個上電復位電路（低壓側的上電復位信號無法傳遞過來），設置RS觸發器在上電后處于使功率管關閉的默認狀態。

但是傳統的高壓浮置柵驅動電路存在以下缺陷：1、高壓側驅動電路結構復雜，電平移位電路輸入端需要窄脈沖產生電路，輸出端需要脈沖濾波和RS觸發器，以及高壓側的上電默認態設置電路；2、電平移位電路中，A、B節點電位的理想值要么是相對高電平的VS、要么是相對低電平的VB，這種相對低電平的絕對電壓值由NM0或NM1的導通電流與R0或R1的阻值決定，受制造工藝波動和工作溫度及工作電壓的影響較大，多個因素疊加可能誤差可達±40%；3、電平移位電路中，無源器件電阻R0、R1在片內的面積較大。

發明內容

發明目的：為了解決現有技術的高壓浮置柵驅動電路結構復雜、面積大、對電路要求高的缺陷，本發明提供一種高壓浮置柵驅動電路及其驅動芯片。