[发明专利]一种用于半桥结构的高压侧栅驱动电路

说明书

一种用于半桥结构的高压侧栅驱动电路，其中的脉冲滤波电路包括两条信号通路，两条通路均设有缓冲电路、倒相器单元和整形电路，两个倒相器单元均有四个端口，两个倒相器单元的第一端口为输入端，两个倒相器单元的第二端口分别为输出端，两个倒相器单元的第三端口为固定电位端，两个倒相器单元的第四端口为浮动电位端；若第一端口和第四端口的电压差的绝对值高于倒相器单元阈值电压VTH，第四端口的电信号可以通过第一倒相器单元或第二倒相器单元传递至第二端口；若第一端口和第四端口的电压差绝对值不高于倒相器单元阈值电压VTH，则第四端口的电信号无法通过第一倒相器单元或第二倒相器单元传递至第二端口。

技术领域

本发明涉及高压驱动技术，特别涉及一种具有高抗噪声能力，用于半桥结构的高压浮栅驱动电路，属于集成电路技术领域。

背景技术

高压侧栅驱动电路是一种以低压信号控制高压功率开关器件开启与关断的集成电路，因其可以有效地控制桥式连接的功率开关器件，所以被广泛应用于电机驱动与谐振电源等领域。

高压侧栅驱动电路常被用于驱动半桥结构中的高侧开关器件，而半桥结构中的低侧开关器件由低压侧栅驱动电路驱动。其基本拓扑结构如图1所示，M_H、M_L分别为半桥结构的高侧功率开关器件与低侧功率开关器件，半桥拓扑外接高压母线电压和HV，半桥驱动电路(100)包含高压侧栅驱动电路(101)和低压栅驱动电路(102)，高压侧栅驱动电路(101)的输出信号HO驱动高侧功率开关器件M_H，低压侧栅驱动电路(102)的输出信号LO驱动低侧功率开关器件M_L。为了提高电源的利用效率，半桥驱动电路(100)采用单电源供电模式，低压侧栅驱动电路(102)和高压侧栅驱动电路(101)中的低压区电路采用低侧固定电源VCC供电，VCC通过自举二极管D_B和自举电容C_B对高压侧栅驱动电路(101)中的高压区电路进行供电，高压侧栅驱动电路(101)中的高压区电路的电源电压VB和参考地VS为浮动电压，当高压侧栅驱动电路(101)的输出信号HO为高电平(VB)并且低压侧栅驱动电路(102)的输出LO为低电平(COM)时，高侧功率开关器件M_H导通，低侧功率开关器件M_L关断，VS电压升高，VB电压也随VS电压升高而升高；反之，当HO为低电平而LO为高电平时，M_H截止，M_L导通，VS和VB电压下降。在高压侧栅驱动电路(101)中，为了减小功耗并提高电路的可靠性，常采用双窄脉冲控制高压功率开关器件的方式以实现高压电平移位，即将高侧输入信号转换为两路窄脉冲，分别代表高侧输入信号的上升沿和下降沿，大大减小了高压功率开关器件的导通时间。

如图2a所示，一种高压侧栅驱动电路(101)，包括窄脉冲产生电路(200)、高压电平移位电路(201)、脉冲滤波电路(202)、RS触发器(203)和栅驱动电路(204)。其中，窄脉冲产生电路(200)分别将高侧输入信号HIN的上升沿和下降沿转换为两路窄脉冲信号SET和RESET，SET和RESET分别控制高压电平移位电路(201)中的高压功率开关器件LDM1和LDM2，高压电平移位电路(201)的两路输出信号与脉冲滤波电路(202)的两个输入信号相连接，脉冲滤波电路(202)的两个输出信号分别作为RS触发器(203)的置位输入端和复位输入端RS触发器(203)的输出端与栅驱动电路(204)的输入端相连接，栅驱动电路(204)的输出信号为HO。窄脉冲产生电路(200)的作用是将高侧输入信号HIN转换为两路窄脉冲，分别代表高侧输入信号HIN的上升沿和下降沿，使用这两路脉冲信号来驱动高压功率开关器件LDM1和LDM2。高压电平移位电路(201)中含有高压功率开关器件LDM1和LDM2、负载电阻(R_L1、R_L2)和齐纳管(Z1、Z2)，该电路的作用是分别将低压区电路的脉冲信号SET和RESET转换为高压区电路信号VDS和VDR。