[发明专利]使用自举二极管仿真器的桥式电路的驱动电路

说明书

本发明涉及一个用于驱动包括连接到输出端和相应的高电压DC电源的低和高轨之间的低和高功率晶体管的桥电路，并为一个具有第一和第二端的自举电容充电该第一端和所述的输出端相连的驱动电路，所述驱动电路包括：

用于在电源输出端产生一个相对于上述低轨的控制电压的电源装置；

一个连接到电源输出端的低(lower)驱动模块，该模块被上述的控制电压供电并包括为低功率晶体管的控制电极提供一个低驱动控制信号使低功率晶体管交替导通和截止的装置；

一个适合于连接到自举电容的高(upper)驱动模块，该模块被一个自举电压跨过上述的自举电容供电并包括为高功率晶体管的控制电极提供一个高驱动控制信号使高功率晶体管交替导通和截止的装置；和

用于将上述自举电容充电到自举电压的自举二极管仿真装置，该自举二极管仿真装置包括一个LDMOS晶体管，该LDMOS晶体管具有连接到上述的电源输出端的源极，适于连接到自举电容的第二端的漏极，通过负载控制电路连接到低驱动模块在低驱动模块被置于导通状态时将上述的LDMOS晶体管置于导通状态的栅极和一个背栅极。

这样的驱动电路可以从US5,373,435中得知，它仅在本发明申请的优先权日之后公布。桥式电路可以应用于放电灯的电子镇流器、开关电源、马达驱动和直流—交流变换器。已知的驱动电路是一个高电压集成电路。高驱动模块被放在这个整个的集成电路中形成的一个绝缘井中并且LDMOS晶体管延着这个井外围的一部分形成。电流通过LDMOS晶体管垂直地流到井的外围，通过为沿着井外围的LDMOS选择一个足够的长度，可以得到所需的载流能力。由于浮动井在它的外围结构的形成上和一个LDMOS是相同的，因而井外围的绝缘特性就决定了LDMOS晶体管的击穿电压。

使用这样的一个自举二极管仿真器的重要优点是这个仿真器可以和驱动电路的其它元件一起在一个单一芯片上实现。这样，二极管功能就可以通过一种比使用分立元件的装置更便宜和可靠的方法实现。

如上所述的二极管仿真装置的一个有关联的缺点是一个LDMOS装置的固有性质是寄生晶体管，其中之一是一个射极和基极对应于LDMOS的背栅极和漏极，集电极是IC基片的寄生PNP晶体管。已经发现，在充电循环中的LDMOS启动过程中，寄生PNP晶体管将从背栅极到基片分流一部分电流因而减少了给自举电容器充电的可用电流。

本发明的目的是提供一个驱动电路，其中自举二极管仿真器更有效地为自举电容充电。

一个如本文首段所描述的驱动电路因此装备了与LDMOS的背栅极连接的偏置和限制装置用于在限制上述的寄生装置从上述自举电容分出的电流时偏置背栅极。

已经发现，通过使用这些偏置和限制装置，从背栅极流向LDMOS晶体管的电流可以限制在一个相当的范围内。

一种非常有效的对从LDMOS的背栅极通过寄生装置流出的电流量的限制可以用包括一个箝位晶体管和一个连接到上述的背栅极的电流源的偏置和限制装置实现。优选地上述电流源包括一个电流镜像。

负载控制电路可以用一种相对简单和可靠的方法，通过制造一个电压范围在上述低轨和上述控制电压之间的缓冲输出信号的缓冲装置，和将上述的缓冲输出信号的电压范围变换到一个在连接上述栅极的点和上述高源极之间的电压差的范围的装置来实现。变换装置优选包括容性装置。

当低功率晶体管截止时对应于一个电压尖端产生的LDMOS被假驱动到一个导通状态可以通过装备负载控制电路来避免，该电路用于对应流入连接于漏极和栅极上述LDMOS晶体管的密勒电容的置换电流来箝位上述栅极到上述LDMOS晶体管的上述源极。这些箝位装置是使用一个PNP晶体管优化实现的。

为了收集瞬时电压在漏极从背栅极注入的电荷，容性装置可以连接在上述LDMOS晶体管的背栅极和源极之间。

本发明的实施例将使用附图进一步地说明。

在附图中

图1是本发明的驱动电路的原理图，其中包含在一个集成电路芯片中的元件被一个标为IC的虚线框包围；以及

图2是图1中虚线框对应的集成电路芯片的一个原理方案视图，包括一个其中形成一个高压LDMOS后的扩展区域。