[发明专利]用于驱动器电路的系统及方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及半导体电路及方法，尤其涉及用于驱动器电路的系统及方法。

背景技术

在例如电源、马达控制器和配电网络的电子系统中，高压功率晶体管被用在大电流路径中以开关电流。半导体设备技术的最新改进已经允许开关速度更快和在操作期间消耗更少功率的高功率晶体管。两种常见的功率晶体管类型是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)。虽然这两种晶体管类型可以被制造为处理大量的电流，但是在操作晶体管的过程中必须注意要避免在正常操作期间和静电放电(ESD)事件期间损坏设备。因此，通常使用专用的栅极驱动器电路来驱动功率MOSFET和IGBT，所述栅极驱动器电路管理MOSFET或IGBT的栅极电压，以防止栅极的过电压和/或该设备的闭锁。

在非常高功率的应用中，例如在混合动力汽车和电动机动车中所使用的应用，可以在栅极驱动器电路和功率晶体管之间设置进一步的栅极升压级，以便快速地提供足够的电力，驱动开关的输入电容。在某些情况下，升压级可以提供约10A，以便激活对应的开关设备来处理500A或更大的电流。由于混合动力机动车和电动机动车具有非常高的安全标准，通常采用设备保护、故障检测和冗余电路来防止系统损坏，并确保在各种不同环境中的安全和可靠性能。

发明内容

根据实施例，一种操作栅极驱动电路的方法包括：监视在所述栅极驱动电路的输出上的信号完整性。如果基于所述监视信号的完整性差，则栅极驱动电路的输出被置于高阻抗状态，并生成(asserted)外部信号完整性故障信号。

附图说明

为了更全面地理解本发明及其优点，现在结合附图参照以下描述，其中：

图1a-c示出了常规的栅极驱动器拓扑结构；

图2示出了例如包括低压侧开关和高压侧开关的半桥式拓扑结构的实施例；

图3示出了栅极驱动器电路的实施例；

图4示出了栅极驱动器集成电路的框图；以及

图5示出了实施例方法的流程图。

除非另有说明，对应的数字和符号在不同的图中一般指的是对应的部分。附图被绘制为清楚地示出优选实施例的相关方面，并且不需要按比例绘制。为了更清楚地示出某些实施例，表示相同结构、材料或工艺步骤的变化的字母可以跟随图号。

具体实施方式

下面，将详细讨论当前优选实施例的制造和使用。然而，应当理解，本发明提供可在各种具体背景下实现的多种可应用发明概念。所讨论的具体实施例仅是用来示出制造和使用本发明的具体方式，并且不限制本发明的范围。

将针对特定上下文中的优选实施例、即开关驱动器电路来说明本发明。然而，本发明也可应用于其他类型的、指向信号的产生和/或校准的电路、系统和方法。

电子功率开关，例如那些使用MOSFET和IGBT功率晶体管来实现的，用于电负载被驱动的许多应用中，所述电负载例如是AC马达、电源、以及其他电路。可以通过由开关控制单元、例如微控制器或其他电子元件所产生的脉冲模式来控制开关。如上所述，在涉及非常高功率的应用中，相对较高的栅极电流被用来驱动这样的开关。例如，根据在特定应用中使用的特定类型的开关晶体管，栅极可以需要从低于1A到高于10A或者甚至更高的范围中的电流。在单个栅极驱动器设备无法传递特定开关所需要的栅极电流的情况下，外部升压器电路可以被用于放大栅极驱动器控制信号以及适应于功率开关的特性。

在示出了栅极驱动系统100的图1a中示出了使用外部升压电路的系统的一个这种示例。标准的栅极驱动器102通过外部双极结晶体管(BJT)108和110耦合到功率晶体管112。此处，两个控制输出驱动器104和106驱动输出TON和TOFF，以分别独立控制BJT108和110。还可以包括电阻Ron和Roff，以独立地限制用于接通和关断功率晶体管112的驱动电流和/或改变栅极驱动信号Igate的形壮。可替代地，如参照在图1b中的栅极驱动系统150所示，集成升压器设备114可以用来代替分立的晶体管BJT，以驱动功率晶体管112。此处，驱动功率晶体管112所需的部分或全部元件都被集成在集成升压器114内。