[发明专利]浮置栅极驱动器电路及其改善抗噪声能力的电路与方法

说明书

技术领域

本发明是有关一种浮置栅极(floating gate)驱动器电路，特别是关于一种在浮置栅极驱动器电路中为单端准位平移器改善抗噪声能力的电路及方法。

背景技术

高压集成电路是马达、安定器、双电感单电容转换器及冷阴极管等高压应用中必须使用的元件。例如参照图1，半桥电路的高侧(high side)功率晶体管T1及低侧(low side)功率晶体管T2分别受控制器集成电路10提供的栅极控制信号UG及LG切换，栅极控制信号UG及LG由非重叠(non-overlapping)切换信号HIN及LIN分别产生。半H桥电路的直流输入电压VIN高达300～600伏特或更高，为了减少控制器集成电路10中使用的高压电路元件的数量以及高侧电路所承受的电压，将高侧电路制作在超高压浮置井12当中，超高压浮置井12电耦接半H桥电路的切换节点LX，以其电压VLX作为高侧电路的参考电位，切换信号HIN及LIN是参考到接地端GND产生的低压逻辑信号，再将切换信号HIN平移到较高的准位去产生栅极控制信号UG。由于高侧电路的参考电位不是接地端GND的电压，而是切换节点LX的电压VLX，因此这种结构称为浮置栅极驱动器电路。

为了平移切换信号HIN的准位，边缘脉冲产生器14侦测切换信号HIN的上升缘及下降缘分别触发设定信号Set及重设信号Reset，二者皆为短脉冲信号，经准位平移器16转译为RS触发器18的设定输入信号S及重设输入信号R，以触发及结束参考到电压VLX的切换信号Q，因此切换信号Q具有和切换信号HIN相同的逻辑表态，但准位不同。在准位平移器16中，输入晶体管M1及M2分别用来传送设定信号Set及重设信号Reset到输出端AA及BB，电阻R1及R2分别作为输入晶体管M1及M2的平移负载。输出端AA及BB分别经电阻R1及R2连接到电源输入端Vb，因此输入晶体管M1及M2须使用高压晶体管，设计电路时必须在面积及崩溃电压之间妥协。输入晶体管M1及M2若放在超高压浮置井12外，则需要很大的面积，反之，若放在超高压浮置井20中，则因为彼此靠近而有较严重的串扰问题(cross talk issue)。

美国专利号7,236,020改用单端准位平移器转译设定信号Set及重设信号Reset到同一输出端给D触发器，以产生准位平移的切换信号。由于单端准位平移器仅包括一个输入晶体管，因此能大幅减少准位平移器的电路面积，而且消除两个输入晶体管之间的串扰，但使用单端准位平移器有抗噪声能力较差的问题。例如参照图1，耦接在电源输入端Vb及切换节点LX之间的靴带电容Cb会把电压VLX的暂态变化引入电源电压Vb中，而输入晶体管M1有寄生电容Cp1，电压Vb的暂态变化对寄生电容Cp1充电或放电会在输出端AA产生噪声。由于单端准位平移器转译设定信号Set及重设信号Reset到同一输出端AA，因此前述的噪声容易导致D触发器误动作，甚至造成功率晶体管T1及T2同时打开而让高压直流电源VIN直接短路到接地端GND。

因此，一种在浮置栅极驱动器电路中为单端准位平移器改善抗噪声能力的电路及方法，乃为所冀。

发明内容

本发明的目的之一，在于提出一种为单端准位平移器改善抗噪声能力的电路。所述浮置栅极驱动器电路具有电源输入端，所述单端准位平移器转译设定信号及重设信号到同一输出端，以产生输出电压用来控制双稳态电路产生切换信号，所述双稳态电路以超高压浮置井的电压作为参考电位，所述为单端准位平移器改善抗噪声能力的电路包括：暂态侦测器，连接所述单端准位平移器的输出端、所述电源输入端以及所述超高压浮置井，侦测所述单端准位平移器的输出电压以产生暂态侦测信号；以及遮蔽电路，连接所述单端准位平移器的输出端、所述电源输入端以及所述暂态侦测器，在所述暂态侦测信号的控制下遮蔽所述单端准位平移器的输出电压中的噪声，将所述转译出来的设定信号及重设信号提供给所述双稳态电路。

本发明的目的之一，在于提出一种在浮置栅极驱动器电路中为单端准位平移器改善抗噪声能力的方法。所述浮置栅极驱动器电路具有电源输入端，所述单端准位平移器转译设定信号及重设信号到同一输出端，以产生输出电压用来控制双稳态电路产生切换信号，所述双稳态电路以超高压浮置井的电压作为参考电位，所述方法包括以下步骤：(A)侦测所述单端准位平移器的输出电压以产生暂态侦测信号；以及(B)在所述暂态侦测信号的控制下遮蔽所述单端准位平移器的输出电压中的噪声，将所述转译出来的设定信号及重设信号提供给所述双稳态电路。