一種可抗共模噪聲干擾的高壓側柵驅動電路制造技術

本實用新型專利技術提供了一種可抗共模噪聲干擾的高壓側柵驅動電路，主要包括高壓電平位移電路，電壓轉換鉗位電路，邏輯濾波電路，RS觸發器，輸出驅動級電路，其中，高壓電平位移電路將低側的脈沖產生信號轉換成高側的高壓脈沖信號，電壓轉換鉗位電路用來保證輸出至邏輯濾波電路的雙路噪聲信號時序完全相同，以避免由于時間不匹配而產生錯誤的窄脈沖信號。邏輯濾波電路濾除經過電壓轉換鉗位電路之后產生的共模噪聲信號，只留下正常工作的脈沖信號，經過輸出驅動級電路后輸出方波信號，驅動外部的高側功率管。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及可抗共模噪聲干擾的高壓柵驅動
，特別涉及一種在電機驅動領域應用的半橋驅動芯片中為防止驅動管被誤操作所使用的共模噪聲消除電路設計。
技術介紹
驅動電路在馬達、自動化控制、照明等多個領域發揮著非常重要的作用，它能夠使得產品的體積變小、可靠性提高、穩定度增強，效率提升。近幾年來，隨著人們節能意識與環保意識的增強，出現了多鐘電力電子器件，使得驅動這些器件的功率集成電路大力發展，實現了真正的“弱電”控制“強電”。由于它體積小、成本低、節能、效率高以及智能化，為機電一體化開辟了新途徑，被認為將會引起第二次 電子革命。由于功率集成電路在電機驅動、智能開關電源、汽車電子、平板顯示驅動以及通訊等方面有著廣泛的用途，國際、國內在這些領域的市場潛力都很大，而國內對功率集成電路的研究還處于起步階段，該類產品的國內市場基本上被國外產品所占領。因此，研究和設計有著廣泛用途的功率集成電路對于發展我國尚屬空白的功率IC技術，促進我國電子行業的發展，實現我國功率電子產品的國產化，對滿足我國不斷發展的高科技的需要具有現實意義。半橋驅動芯片主要用來驅動外部半橋拓撲結構的功率管，內部的驅動電路按照工作電源電壓的不同分為高壓側驅動電路與低壓側驅動電路，隨著半橋拓撲結構晶體管的開通關斷輸出點電壓工作在浮動狀態，因此高壓側的驅動電路電壓也應隨著輸出點電壓的變化工作在浮動狀態，這種功能主要可以通過外部的自舉電路來實現。為了減小半橋驅動芯片整體的功耗，同時增加芯片的可靠性,主要通過產生雙路短脈沖的方式來產生高壓側晶體管的驅動信號，再通過RS觸發器還原成正常信號驅動高側功率管。然而隨著高壓側電路工作在浮動狀態，由于高壓側電壓的快速變化，同時高壓電平位移電路中的開關管存在寄生電容，因此快速變化的電壓會形成位移電流，對寄生電容進行充電，該位移電流會同時產生于兩路位移電路當中，并在電阻Rtl產生壓降被后級電路誤認為是正常工作時的觸發信號，從而影響電路的正常信號，造成誤觸發，嚴重時會導致外部功率管直通而燒毀。為解決此種問題，可以采用脈沖濾波電路將該噪聲消除，IR公司的半橋系列產品中都會采用此種電路。此種最常用的噪聲消除電路主要缺點在于①濾波寬度無法準確判斷，如過小則會導致噪聲無法濾除，過大則會導致脈沖產生的脈寬變大，從而增大功耗；②由于它在芯片整體信號的傳播通路上，所以它會增加整體電路的延遲；③電阻電容受工藝波動影響較大，會影響濾波寬度的準確性。
技術實現思路
針對高壓柵驅動芯片的共模噪聲抑制問題，本技術提供一種能夠有效避免產生誤觸發信號的可抗共模噪聲干擾的高壓側柵驅動電路，本技術能夠在保證整體電路的可靠抗干擾的同時，不影響電路的正常工作狀況，同時提高了系統應用的可靠性。本技術的技術方案為—種可抗共模噪聲干擾的高壓側柵驅動電路，包括高壓電平位移電路，邏輯濾波電路，RS觸發器，輸出驅動級電路，其中高壓電平位移電路的輸入由低壓側脈沖產生電路提供，邏輯濾波電路的輸出經過RS觸發器進入輸出驅動級電路，其特征在于，在高壓電平位移電路與邏輯濾波電路之間設有電壓轉換鉗位電路，所述高壓電平位移電路的輸出接電壓轉換鉗位電路的輸入端，電壓轉換鉗位電路的輸出端接邏輯濾波電路的輸入端，所述電壓轉換鉗位電路由PMOS管Ml、PMOS管M2，NMOS管M3，電阻R1、電阻R2以及與門ANDl組成，PMOS管Ml的柵端接高壓電平位移電路的輸出端Vset，PMOS管M2的柵端接高壓電平位移電路的輸出端Vreset，PMOS管Ml、PMOS管M2的源端均接高壓側電源VB，PMOS管Ml的漏端接電阻Rl，PMOS管M2的漏端接電阻R2，電阻R1、電阻R2的另一端均接高壓側浮動地VS，NMOS管M3的柵端接與門ANDl的輸出端，NMOS管M3的漏端接PMOS管Ml的漏端，NMOS管M3的源端接PMOS管M2的漏端，與門ANDl的兩路輸入分別接PMOS管Ml的漏端和PMOS管M2的漏端，同時與門ANDl的兩路輸入分別接至邏輯濾波電路的兩路輸入端并分別用于將 Set信號及Reset信號傳輸至邏輯濾波電路，并且與門ANDl的輸入翻轉電平低于后級邏輯濾波電路的輸入翻轉電平。與現有技術相比，本技術具有如下優點(I)可以更加可靠的濾除共模噪聲。本技術中包含的電壓轉換鉗位電路可以將高壓電平位移電路產生的共模噪聲調整為時序以及幅度完全相同的噪聲信號，然后再輸出至邏輯濾波電路，以避免由于時間不匹配導致邏輯濾波電路無法完全濾除噪聲信號而產生錯誤的窄脈沖信號。(2)允許系統應用中浮動地VS的靜態負壓更低。電壓轉換鉗位電路可以將高壓電平位移電路的輸出脈沖信號轉化為電流，再轉化為電壓，解決了 VS靜態負壓受到普通濾波電路第一級反相器翻轉電平的限制。(3)不影響電路的正常工作狀況。柵驅動電路正常工作時電源電壓穩定，因此抗共模噪聲干擾電路并不工作，只有當電源中出現共模電源噪聲時抗共模電源噪聲干擾電路才起作用，所以說在保證整體電路的抗噪聲干擾能力的同時，本技術并不影響電路的正常工作狀況。(4)芯片整體延遲小。本技術所述的共模噪聲消除電路并不依賴于電阻電容濾波，因此正常信號的傳輸延時相比于普通的濾波電路要小很多。(5)芯片的功耗低。本技術中的共模噪聲消除電路在芯片正常工作時不影響總體工作電流，因此不需要引入額外的電源功耗。附圖說明圖I是半橋驅動電路驅動外部功率管的基本拓撲結構。圖2是本技術可抗共模噪聲干擾的高壓柵驅動電路模塊的結構框圖。圖3是本技術中電壓轉換鉗位電路的具體結構。圖4是邏輯濾波電路的內部結構原理圖。圖5是輸出驅動級電路的內部結構原理圖。圖6是普通不帶電壓轉換鉗位電路的高壓柵驅動電路的時序圖。圖7是本技術中帶電壓轉換鉗位電路的高壓柵驅動電路的時序圖。具體實施方式如圖I和圖2所示，一種可抗共模噪聲干擾的高壓側柵驅動電路，包括高壓電平位移電路1，邏輯濾波電路3，RS觸發器4，輸出驅動級電路5，其中高壓電平位移電路I的輸入由低壓側脈沖產生電路提供，邏輯濾波電路3的輸出經過RS觸發器4進入輸出驅動級電路5，在高壓電平位移電路I與邏輯濾波電路3之間設有電壓轉換鉗位電路2，所述高壓電平位移電路I的輸出接電壓轉換鉗位電路2的輸入端，電壓轉換鉗位電路2的輸出端接邏輯濾波電路3的輸入端，所述電壓轉換鉗位電路2由PMOS管MUPMOS管M2，NMOS管M3，電阻R1、電阻R2以及與門ANDl組成，PMOS管Ml的柵端接高壓電平位移電路I的輸出端Vset，PMOS管M2的柵端接高壓電平位移電路I的輸出端Vreset，PMOS管Ml、PMOS管M2的源端均接高壓側電源VB，PMOS管Ml的漏端接電阻Rl，PMOS管M2的漏端接電阻R2，電阻R1、電阻R2的另一端均接高壓側浮動地VS，NMOS管M3的柵端接與門ANDl的輸出端，NMOS管M3 的漏端接PMOS管Ml的漏端，NMOS管M3的源端接PMOS管M2的漏端，與門ANDl的兩路輸入分別接PMOS管Ml的漏端和PMOS管M2的漏端，同時與門ANDl的兩路輸入分別接至邏輯濾波電路3的兩路輸入端并分別用于將Set信號及Reset信號傳輸至邏輯濾波電路3，并且與門ANDl的輸入翻轉電平低于后級邏輯濾波電路3的輸入翻轉本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可抗共模噪聲干擾的高壓側柵驅動電路，包括高壓電平位移電路(1)，邏輯濾波電路(3)，RS觸發器(4)，輸出驅動級電路(5)，其中高壓電平位移電路(1)的輸入由低壓側脈沖產生電路提供，邏輯濾波電路(3)的輸出經過RS觸發器(4)進入輸出驅動級電路(5)，其特征在于，在高壓電平位移電路(1)與邏輯濾波電路(3)之間設有電壓轉換鉗位電路(2)，所述高壓電平位移電路(1)的輸出接電壓轉換鉗位電路(2)的輸入端，電壓轉換鉗位電路(2)的輸出端接邏輯濾波電路(3)的輸入端，所述電壓轉換鉗位電路(2)由PMOS管M1、PMOS管M2，NMOS管M3，電阻R1、電阻R2以及與門AND1組成，PMOS管M1的柵端接高壓電平位移電路(1)的輸出端Vset，PMOS管M2的柵端接高壓電平位移電路(1)的輸出端Vreset，PMOS管M1、PMOS管M2的源端均接高壓側電源VB，PMOS管M1的漏端接電阻R1，PMOS管M2的漏端接電阻R2，電阻R1、電阻R2的另一端均接高壓側浮動地VS，NMOS管M3的柵端接與門AND1的輸出端，NMOS管M3的漏端接PMOS管M1的漏端，NMOS管M3的源端接PMOS管M2的漏端，與門AND1的兩路輸入分別接PMOS管M1的漏端和PMOS管M2的漏端，同時與門AND1的兩路輸入分別接至邏輯濾波電路(3)的兩路輸入端并分別用于將Set信號及Reset信號傳輸至邏輯濾波電路(3)，并且與門AND1的輸入翻轉電平低于后級邏輯濾波電路(3)的輸入翻轉電平。...

【技術特征摘要】
1.一種可抗共模噪聲干擾的高壓側柵驅動電路，包括高壓電平位移電路(1)，邏輯濾波電路(3)，RS觸發器(4)，輸出驅動級電路(5)，其中高壓電平位移電路⑴的輸入由低壓側脈沖產生電路提供，邏輯濾波電路(3)的輸出經過RS觸發器(4)進入輸出驅動級電路(5)，其特征在于，在高壓電平位移電路(I)與邏輯濾波電路(3)之間設有電壓轉換鉗位電路(2)，所述高壓電平位移電路(I)的輸出接電壓轉換鉗位電路(2)的輸入端，電壓轉換鉗位電路⑵的輸出端接邏輯濾波電路⑶的輸入端，所述電壓轉換鉗位電路(2)由PMOS管Ml、PMOS管M2，NMOS管M3，電阻R1、電阻R2以及與門ANDl組成，PMOS管Ml的柵端接高壓電平位移電路(I)的輸出端Vset，PMOS管M2的柵端接高壓電平位移電路(I)的輸出端Vreset，PM0S管MUPMOS管M2的源端均接高壓側電源VB，PM0S管Ml的漏端接電阻Rl，PMOS管M2的漏端接電阻R2，電阻Rl、電阻R2的另一端均接高壓側浮動地VS，NMOS管M3的柵端接與門ANDl的輸出端，NMOS管M3的漏端接PMOS管Ml的漏端，NMOS管M3的源端接PMOS管M2的漏端，與門ANDl的兩路輸入分別接PMOS管Ml的漏端和PMOS管M2的漏端，同時與門ANDl的兩路輸入分別接至邏輯濾波電路(3)的兩路輸入端并分別用于將Set信號 及Reset信號傳輸至邏輯濾波電路(3)，并且與門ANDl的輸入翻轉電平低于后級邏輯濾波電路⑶的輸入翻轉電平。2.根據權利要求I所述的可抗共模噪聲干擾的高壓側柵驅動電路，其特征在于，所述的高壓電平位移電路(I)包括LDMOS管LDM1、LDMOS管LDM2，齊納ニ極管D1、齊納ニ極管D2，電阻Rdi、電阻Rd2，LDMOS管LDMl的柵端接前級脈沖產生電路的Vm端，L...

【專利技術屬性】
技術研發人員：錢欽松，盧云皓，祝靖，孫偉鋒，陸生禮，時龍興，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：實用新型
國別省市：