[发明专利]具保护电路的半桥电路驱动芯片及其保护方法

说明书

本发明提供了一种具保护电路的半桥电路驱动芯片及其保护方法。高侧电压监测模块连接于高侧信号输出端，监测高侧晶体管的高侧开启电压，形成高侧开启信号。低侧电压监测模块连接于低侧信号输出端，监测低侧晶体管的低侧开启电压，形成低侧开启信号。保护模块在接收高侧开启信号及低侧开启信号时，产生重设信号，输出至高侧驱动模块，关闭高侧晶体管，并输出至低侧驱动模块，关闭低侧晶体管。

技术领域

本发明是有关于一种半桥电路驱动芯片所包含的保护电路及其保护方法，特别是有关于一种能根据高侧信号输出端及低侧信号输出端的电压监测，防止高侧晶体管及低侧晶体管同时开启，造成射穿(Shoot-through)现象发生的半桥电路驱动芯片及其保护方法。

背景技术

现有技术当中，半桥电路是利用驱动芯片控制上下臂晶体管的切换，提供负载所需的高压。在驱动芯片中分为高侧(high side)及低侧(low side)两个区域，在这两个区域之间电压会相差达100至600伏以上，甚至超过1000伏，一般控制器所传送的切换信号，并不足以驱动高侧端的晶体管，必须通过电压位移转换器转换信号的准位，使其能驱动高侧端的晶体管。当高侧端与低侧端的晶体管同时被驱动而打开时，系统的高压电源对接地端将会造成短路，使得大电流直接贯穿高低侧的晶体管，造成半桥电路元件的损毁。虽然在传送驱动信号时可以设计使信号波形在开启的部分不重叠，但若受到杂讯干扰而使驱动信号误动作而开启晶体管，仍有可能造成射穿的现象产生。即便结合过电流保护电路，也可能因为反应过慢而无法即时关闭晶体管。

综观前所述，现有的半桥电路在保护机制上仍然具有相当的缺陷，因此，本发明根据设计一种具有保护电路的半桥电路驱动芯片及其保护方法，针对现有技术的缺失加以改善，确保实际操作时能受到有效的保护，进而增进产业上的实施利用。

发明内容

有鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的就是在提供一种具保护电路的半桥电路驱动芯片及其保护方法，使其能避免高侧晶体管与低侧晶体管同时开启的情况，解决现有的保护电路无法即时关闭上下臂电路，造成系统电源对地短路产生大电流而损毁元件的问题。

根据本发明的一目的，提出一种具保护电路的半桥电路驱动芯片，适用于控制高侧晶体管及低侧晶体管的切换，其包含高侧信号输入端、高侧信号输出端、低侧信号输入端、低侧信号输出端、第一脉冲产生模块、第一电压位移转换器、高侧驱动模块、高侧电压监测模块、第二脉冲产生模块、第二电压位移转换器、低侧驱动模块、低侧电压监测模块以及保护模块。其中，高侧信号输入端接收高侧输入信号，高侧信号输出端连接于高侧晶体管，低侧信号输入端接收低侧输入信号，低侧信号输出端连接于低侧晶体管。第一脉冲产生模块连接于高侧信号输入端，将高侧输入信号转换成高侧脉冲信号。第一电压位移转换器连接于第一脉冲产生模块，提高高侧脉冲信号的电压位准。高侧驱动模块连接于第一电压位移转换器，将高侧脉冲信号转换成高侧驱动信号，经过高侧信号输出端控制高侧晶体管的切换。高侧电压监测模块连接于高侧信号输出端，监测高侧晶体管开启时的高侧开启电压。第二脉冲产生模块连接于高侧电压监测模块，将高侧开启电压转换成高侧开启脉冲。第二电压位移转换器连接于第二脉冲产生模块，降低高侧开启脉冲的电压位准，形成高侧开启信号。

低侧驱动模块连接于低侧信号输入端，将低侧输入信号转换成低侧驱动信号，经过低侧信号输出端控制低侧晶体管的切换。低侧电压监测模块连接于低侧信号输出端，监测低侧晶体管开启时的低侧开启电压，形成低侧开启信号。保护模块连接第二电压位移转换器及低侧电压监测模块，当接收高侧开启信号及低侧开启信号时，产生重设信号，输出至第一脉冲产生模块，经第一电压位移转换器转换重设信号至高侧驱动模块，关闭高侧晶体管，并输出至低侧驱动模块，关闭低侧晶体管。

优选的，高侧电压监测模块可包含串接的第一电阻与第二电阻，设置在高侧信号输出端与高侧浮动接地端之间，由第一电阻与第二电阻分压产生高侧分压，传送至第一比较器与第一参考电压比较，在高侧分压超过第一参考电压时输出高侧开启电压。