[发明专利]电路装置

说明书

本发明涉及一种电路装置，将一条处于第一电压的第一母线和一条处于第二电压的第二母线桥接在一起，包括：

一个连接于第一母线的第一开关；

一个连接于第二母线的第二开关，第一开关和第二开关在第一母线和第二母线之间被串接在一起；以及

用于控制第一开关的导通状态的控制装置。

这样一种电路装置通常被称作电桥电路或电桥，可在例如EP0323676 A1中得知。包括半桥和全桥拓扑结构的电桥，一般用于电机控制的电路和照明灯镇流电源中。在每一种拓扑结构中，至少一对晶体管(开关)被串接在B+母线和接地(参考)母线间。这对晶体管可视作一个在另一个之上地连接在一个推挽输出结构中。连接于B+母线的晶体管通常被称作上晶体管，而连接于接地母线的晶体管通常被称作推挽输出的下晶体管。将这两个晶体管连接在一起的结点，由于它根据每个晶体管的导通状态而在B+和接地母线之间浮动，所以通常被称作浮地。

晶体管通常为功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。每个晶体管只是当跨越晶体管的是一个低电压或者零电压时才导通。当下晶体管已经关断而使上晶体管导通时，相对于浮地的一个电压就被加到该MOSFET的栅极上。在这些情况下，浮地的电压处于大约为B+母线的电位上。加到栅极的电压因此必须相对于B+母线的电位而被抬高，以便使上晶体管导通，一般这可以使用一个电平转换器来实现。该电平转换器还减小了在所有晶体管都被关断时的转换时间(通常称为静寂时间)，以防止从B+母线到接地母线的任何可能的导通。

一种典型的电平转换器，例如加利弗尼亚州西冈多的国际整流器公司零件号第IR2110，通过产生定时电流脉冲提供给用于驱动上晶体管的电路(即上侧开关控制电路)来控制上晶体管的导通状态。这些定时电流脉冲是基于下晶体管的传导状态而产生的。在约100千赫兹以上的频率(例如感应式照明灯镇流器中的电桥工作时的频率达几兆赫)，伴随着这些电流脉冲的损耗相当高，同时产生巨大的热损失。因而这些电桥在高频工作时不实用。

还存在一个不断增长的趋势，即倾向于减小任何及所有用于驱动晶体管的电路所需要的空间的大小。减小由电平转换所需的普通电路所占据的面积将是非常有利的。

本发明旨在提供一种电路装置，其中在推挽输出结构中伴随着控制上开关导通状态的损耗被大大地降低，而且控制装置比较小。

根据本发明，在开始段落中描述的一种电路装置的特征在于，该控制装置包括一个电压检测器，用于产生一个反馈信号，该信号是跨越第一开关的电压差的一个量度。

该电路装置测定第一开关何时将被导通。不需要用于导通第一开关的电平转换电路。与传统电桥拓扑结构相比，当推挽输出结构的一个上晶体管用作第一开关时，与使上晶体管导通的电平转换相关的损耗被减小。通过排除用于使上晶体管导通的电平转换电路的需要，由电平转换电路占据的面积也可减小。

包含在控制电路中的电压检测器最好能产生一个从一个变化的电压对一个基本上固定的电压之差所导出的反馈信号。该控制电路还可以包括用于响应反馈信号以控制第一晶体管的导通的逻辑电路和用于存储由反馈信号表示的比较状态的锁存电路。一个延迟电路也可包括在控制电路系统中，用于延迟对于由反馈信号表示的该比较状态的存储，从而延迟了第一开关的导通。

变化的电压来源于连接第一晶体管和第二晶体管的结点上的电压。在本发明的第一个实施方案中，该结点电压用作为该变化的电压。在本发明的另一个实施方案中，控制电路还包括一个具有基本上恒定的电压的电压源，其中变化的电压同时基于这个基本上恒定的电压和结点电压。在本发明的一个特征中，变化的电压可以等于基本恒定电压和结点电压之和。

本发明的实施方案将参照附图作更详细地阐述。在附图中

图1为根据本发明的一个首选实施方案的电桥电路的框图；

图2为更详细地说明图1的逻辑电路的框图；

图3为根据本发明的另一个实施方案的电桥电路的框图；

图4为根据图3的另一个实施方案的电压检测器的示意图；

图5为根据图3的另一个实施方案的合适的电压源的示意图；以及

图6A，6B及6C描述了图1、图3的功率晶体管的栅极输入和电桥电路的输出之间相互同步关系的波形图。