[发明专利]一种有源电压箝制栅极驱动电路

说明书

技术领域

本发明是关于一种栅极驱动电路，特别是关于一种可箝制输出电压电平的栅极驱动电路。

背景技术

栅极驱动电路若输出过强的驱动讯号将使场效晶体管的栅极氧化层击穿。因此，栅极驱动电路的设计需考虑被驱动组件的栅极氧化层的保护，避免使其击穿，现有技术采用输出电压箝制电路来达到防护功能，例如：一般采用一稳压二极管(Zener Diode)或是一线性稳压器(Linear Regulator)提供所需箝制电压电平，以及所需电流。

图1为现有采用稳压二极管12于驱动P型功率晶体管13时，实现电压箝制的电路示意图。该电路10使得输出电压电平VOUT与电源电压VDD的差值限制于稳压二极管12击穿电压之内，从而达到输出电压箝制的效果；然而，由于该稳压二极管12工作于击穿区，因此会在电压箝制稳态时有直流电流，产生较高的功率消耗。

图2为现有采用线性稳压器22于驱动P型功率晶体管24时，实现电压箝制的电路图。该电路20利用负反馈使得输出电压电平VOUT与电源电压VDD的差值被锁定在预设的电压电平之内，达到输出电压箝制的效果；然而，该线性稳压器22需提供一与电源电压预设的压降，因此需固定输出直流电流，此外，该线性稳压器22亦需提供输出栅极信号电平转换所需高速瞬时电流，因此传统作法上需要一大体积稳压电容23以稳定输出电压VOUT，如此将造成芯片面积及成本大幅上升。

发明内容

有鉴于上述问题，本发明的目的是提出一种有源电压箝制栅极驱动电路，利用简单的输出检测反馈即可实现输出电压箝制，以及达到低功率消耗的目的。

为达成上述目的，本发明提供一种有源电压箝制栅极驱动电路，其包含一差值比较电路及一栅极驱动电路。上述差值比较电路接收一基准参考电压，以及一输出栅极控制信号，并据此输出至少一电压比较信号。上述栅极驱动电路接收一数据输入信号以及上述电压比较信号，并输出至少一栅极驱动信号。其中，当该输出栅极控制信号与该基准参考电压电平之差大致(略大于或小于)等同于一预定值时，该电压比较信号控制该栅极驱动电路关闭，藉以使得输出栅极控制信号强度电平被箝制于预设电压值电平。

本发明还提供另一种有源电压箝制栅极驱动电路，其包含一差值比较电路及一栅极驱动电路。上述差值比较电路接收一基准参考电压、一预设电压电平以及一输出栅极控制信号，并据此输出至少一电压比较信号。上述栅极驱动电路接收一数据输入信号，以及前述电压比较信号，并输出至少一栅极驱动信号。其中，当该输出栅极控制信号与该基准参考电压电平差值大致(略大于或小于)等同于该预设电压电平时，该电压比较信号控制该栅极驱动电路关闭，藉以使得输出栅极控制信号电平被箝制于预设电压电平。

当栅极驱动信号使被驱动组件为导通状态时，本发明是利用检测栅极驱动信号是否达到一预定的输出电平。当栅极驱动信号达到一预定的输出电平时，关闭栅极驱动电路，使栅极驱动信号被箝制在该预定输出电平，而且此时无现有技术的箝制方式所产生的直流电流，故可达到降低功率消耗的目的。

附图说明

图1为现有采用稳压二极管于驱动P型功率晶体管实现电压箝制的电路图。

图2为现有应用线性稳压器于驱动P型功率晶体管实现电压箝制的电路图。

图3为本发明有源电压箝制栅极驱动电路。

图4显示图3的栅极驱动电路31第一实施例的示意图。

图5显示图3的栅极驱动电路31第二实施例的示意图。

图6显示图3的栅极驱动电路31第三实施例的示意图。

图7显示图3的栅极驱动电路31第四实施例的示意图。

图8显示图3的差值比较电路32第一实施例的示意图。

图9显示图3的差值比较电路32第二实施例的示意图。

图10显示图3的差值比较电路32第三实施例的示意图。

图11显示图3的差值比较电路32第四实施例的示意图。

图12为本发明有源电压箝制栅极驱动电路应用于驱动P型功率晶体管实施例一的详细电路图。

图13为本发明有源电压箝制栅极驱动电路应用于驱动P型功率晶体管实施例二的详细电路图。

图14为本发明有源电压箝制栅极驱动电路应用于驱动N型功率晶体管实施例一的详细电路图。

图15为本发明有源电压箝制栅极驱动电路应用于驱动N型功率晶体管实施例二的详细电路图。

主要组件符号说明：