[发明专利]高压电平转换电路及高压电平转换系统

说明书

本发明公开了一种高压电平转换电路及高压电平转换系统，所述电路包括低压域输入电路、跨导变换和钳位电路和浮动电源域电路；所述低压域输入电路用于向所述跨导变换和钳位电路提供输入信号；当所述输入信号为高电平时，所述跨导变换和钳位电路的第一动态信号支路对所述浮动电源域电路中的锁存器的负端Z_n进行下拉，所述锁存器初步建立；当所述输入信号为低电平时，所述跨导变换和钳位电路的第二动态信号支路对所述浮动电源域电路中的锁存器的正端Z进行下拉，所述锁存器初步建立。本发明减少了锁存器的建立时间。

技术领域

本发明涉及高压开关驱动集成电路领域，特别涉及一种高压电平转换电路及高压电平转换系统。

背景技术

电平转换电路是不同电源域的桥梁，通常在共地系统中用来将一个低电压域的信号转换成高电压域信号，或者将高电压域信号转换成低电压域的信号。在不共地的系统如半桥驱动中，用来将一个低电压域的信号转换成浮动电压域的信号，或者将浮动电压域的信号转换成低电压域的信号。图1示出了典型半桥驱动结构图(高压电平转换系统结构示意图)。工作时由高压电平转换电路接受低压控制信号，转到浮动电源与浮动地之间电压域的控制信号，电源与浮动地之间电压域的控制信号经过前级驱动打开高压开关管MH。高压开关管MH打开后输出端(浮动地)被高压电源充电至高压，整个浮动电源-浮动地电源域被抬升至高压电源之上，维持高压开关管MH的导通。当低压控制信号变低电平时，高压电平转换电路将低电平的低压控制信号转换到浮动电源-浮动地电源域，并将该转换后的信号经过前级驱动关闭高压开关管MH。

在高压电平转换电路中，普通结构电路如图2示出的典型低电压域到浮动电压域的电平转换电路，因为钳位的第一高压P型场效应管MPH1和第二高压P型场效应管MPH2的存在，需要较大的宽长比尺寸来增强电平转换建立时的下拉能力，但由于第一高压P型场效应管MPH1和第二高压P型场效应管MPH2的本身具有较大的寄生电容，若其宽长比尺寸再较大的话，电平转换建立的速度受到限制，信号传输延迟较大，会引起电路系统性能的下降。当第一高压P型场效应管MPH1和第二高压P型场效应管MPH2采用驱动功率场效应管或绝缘栅双极型晶体管其信号传输延迟性尚可，但如果应用于驱动氮化镓这种高电子迁移率的功率管，开关频率到十兆赫兹以上，整个驱动链路的延迟控制是非常关键的，高边电平转换的延迟在驱动链路上是相当大的一个开销。

另外，在高压电平转换电路中，信号在高边锁存在一个参考地为半桥驱动器输出端的浮动电源轨道内。工作过程中，锁存器的值随着电源轨道的变化而保持原来的值。由于输出端有钳位高压器件(第一高压P型场效应管MPH1和第二高压P型场效应管MPH2)的存在，寄生电容较大。当输出端(浮动地)在大电流负载的切换，例如：情况一、电感电流方向由负载流向驱动端，低边功率管关闭，高边功率管打开，输出端快速抬升；情况二、电感电流方向由驱动端流向负载，高边功率管关闭，低边功率管打开，输出端快速从高压下降到地；上述两种情况会使锁存器输出维持状态的充放电支路速度慢于浮动电源轨道变化速度，而引起锁存器产生暂态的误翻转。

误翻转输出的短脉冲在开关驱动线路中会引起系统功能出错，在高压系统中，功率管驱动错误会引起严重后果，如低边功率管关闭，高边功率管打开，误脉冲让高边功率管关闭，驱动功能出错。或高边功率管关闭，低边功率管打开，误脉冲让高边功率管打开，引起高压到地的直通通路，烧毁电路。这个问题在大负载电流高速开关调制系统中更易出现。

发明内容

为了适应高速的高压驱动系统或大负载电流高速开关调制系统，本发明的目的是提供一种高压电平转换电路及高压电平转换系统，以解决上述技术问题，从而实现增快的电平转换建立时间的、且消除误脉冲的滤除器，保证线路的稳健性的高压电平转换线路的目的。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：