[实用新型]一种高压浮置栅驱动电路及其驱动芯片

说明书

本实用新型公开了一种高压浮置栅驱动电路及其驱动芯片，包括依次连接的PWM控制信号输入端、反相器组、电平移位电路及栅极驱动电路，所述反相器组用于将输入的PWM控制信号转化为一组互补信号，所述电平移位电路包括两个NMOS管及四个PMOS管。本实用新型电路结构简单，省去了输入端的窄脉冲产生电路及输出端的脉冲滤波、RS触发器，电平移位电路中用四个PMOS管代替两个电阻，使得工艺偏差更小，减小了版图面积，降低了成本；模拟器件少，抗干扰能力强，鲁棒性更高。

技术领域

本实用新型涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种高压浮置栅驱动电路及其驱动芯片。

背景技术

高压浮置功率管的栅驱动电路通常用于驱动桥式结构的高压侧MOS功率管，由于高压侧功率管工作于浮动的高压，所以其栅驱动电路也同步地工作于浮动高压。在这种高压侧的浮置栅驱动电路中，电平移位电路作为核心部分，可以将高侧通道低压区的逻辑控制信号传输到高压区，用于产生最终的浮动栅控制信号。

传统方案的电平移位电路如图1所示。IN为输入PWM控制信号，VCC为低压电源，例如5V；GND为公共地，即全局参考电压；VS为浮动地，即高压侧驱动电路的参考电压，相对全局GND呈现动态变化，部分时段处于高位电压（浮动地）、部分时段处于0V，其额定的高位电压一般在数十V到数百V之间；VB为浮动高压电源，相对VS，其电压一般是不超过20V的静态值，但相对GND，其电压是数十V到数百V之间的动态值；HO为高压侧的输出控制信号，最终用于驱动高压侧功率管的栅极。电平移位电路中包含无源器件电阻R0、R1和MOS管NM0和NM1，NM0和NM1的漏端电压在其关闭态最高是VB相对于GND的电压，在其开启态产生一个事先计算好的导通电流流经R0或R1，并在R0或R1上产生以VS为参考，幅度约为VB-VS的压降，以驱动其后级的脉冲滤波器的栅极，即NM0或NM1的开启态，漏端电压有可能是VS，可见NM0或NM1长期处于不低于VS的高压工作状态，根据P=U*I可知，长期导通功耗较大。出于减少平均静态电流、避免NM0或NM1在高压下长期导通导致器件损坏等多种因素的考虑，实用的电平移位电路，通常使NM0或NM1工作于脉冲导通状态，仅短时间开启，绝大多数时间里NM0和NM1均处于关闭态。因此，电平移位电路的输入端需要窄脉冲产生电路，输出端需要脉冲滤波和RS触发器。进一步地，由于RS触发器的初始态是随机的，为避免最终的功率管在上电后被随机开启，所以还需要在高压侧独立实现一个上电复位电路（低压侧的上电复位信号无法传递过来），设置RS触发器在上电后处于使功率管关闭的默认状态。

但是传统的高压浮置栅驱动电路存在以下缺陷：1、高压侧驱动电路结构复杂，电平移位电路输入端需要窄脉冲产生电路，输出端需要脉冲滤波和RS触发器，以及高压侧的上电默认态设置电路；2、电平移位电路中，A、B节点电位的理想值要么是相对高电平的VS、要么是相对低电平的VB，这种相对低电平的绝对电压值由NM0或NM1的导通电流与R0或R1的阻值决定，受制造工艺波动和工作温度及工作电压的影响较大，多个因素叠加可能误差可达±40%；3、电平移位电路中，无源器件电阻R0、R1在片内的面积较大。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术的高压浮置栅驱动电路结构复杂、面积大、对电路要求高的缺陷，本实用新型提供一种高压浮置栅驱动电路及其驱动芯片。