【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及一種高壓半橋驅動芯片的欠壓保護方法及高壓半橋電路，專門針對高壓半橋驅動芯片，該芯片被廣泛應用在電機驅動、大功率LED照明、熒光燈照明、逆變電源等應用系統(tǒng)上。
技術介紹
新開發(fā)的娃基和SOI (Silicon On Insulator)基高低壓兼容工藝可集成高壓功率器件和可靠的隔離技術，帶動了高壓功率集成電路的快速發(fā)展。它將高壓功率器件與控制和保護電路單片集成，減少了系統(tǒng)中的元件數(shù)、互連數(shù)和焊點數(shù)，不僅提高了系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，而且減少了系統(tǒng)的功耗、體積、重量和成本，對實現(xiàn)軍事裝備和民用裝置的小型化、智能化和節(jié)能化有著重要的意義。 高壓半橋驅動芯片是最典型的一種高壓集成芯片的拓撲結構，用來驅動兩個以圖騰柱形式連接的功率MOS管或IGBT，使其交替導通。芯片內部集成了輸入接口、死區(qū)邏輯控制、脈沖產生、高壓電平移位、脈沖濾波、RS觸發(fā)器、輸出驅動，欠壓保護等電路。除了作為高側和低側電路的接口的高壓電平移位電路，位于隔離結構的邊緣，需要工作在幾百伏電壓下，其他的電路模塊分別位于高壓區(qū)和低壓區(qū)，均在10到20伏的電壓下工作，但需要單獨供電，低壓區(qū)直接使用直流低壓電源供電，而高壓區(qū)處于浮置狀態(tài)需要通過自舉電容供電，如圖I所示，當半橋結構中的下管M2開通，上管Ml關斷時，電源VCC通過自舉二極管和下管對自舉電容充電，當上管開通，下管關斷時，自舉電容給高側電路供電。若芯片高低側的電源電壓太低，可能會導致芯片的開關速度下降，為了提高芯片低壓下的工作效率，在芯片的高壓區(qū)和低壓區(qū)設置了兩個相互獨立的欠壓保護電路，分別用來檢測低壓直流電源和自舉電容電壓，當?shù)蛪褐绷麟娫措?span style='display:none'>壓低于欠壓閾值時，關閉上管和下管，當自舉電容上的電壓低于欠壓閾值時，關閉上管。如上分析可知，傳統(tǒng)的高壓半橋驅動芯片的欠壓保護電路相互獨立，分別依靠電阻分壓對高低側電源進行采樣，然后和內部的齊納穩(wěn)壓源進行比較，診斷芯片電源電壓是否充足，且高側欠壓保護電路只能控制半橋結構中的上管。因此存在很多問題，如下所述。首先，芯片的高側欠壓信號和高側RS觸發(fā)器相連，一旦自舉電容上的電壓低于電壓閾值后，欠壓保護電路就會讓RS觸發(fā)器復位，關閉上管，而脈沖發(fā)生器像正常情況下一樣開啟高壓電平移位電路中N溝道橫向雙擴散MOS管，自舉電容上的電荷通過電平移位電路的電阻和N溝道橫向雙擴散MOS管放電，浪費自舉電容上儲存的電能。其次，在芯片上電或者由于外界環(huán)境導致自舉電容上的電荷被過度泄放時，可能需要幾百微秒以上的時間對自舉電容充電，才能達到高側欠壓閾值，此時需要下管一直開啟，而依據(jù)當前的芯片設計，無法做到。因為高壓驅動芯片的兩條通道的輸入信號是交替為高電平的，當?shù)蛡韧ǖ垒斎胄盘枮楦唠娖綍r，通過下管給自舉電容充電，當高側通道輸入信號為高電平時，由于自舉電容上的電荷被過度泄放，電容還處于欠壓狀態(tài)，高側還未開啟，但通過高壓電平移位等電路消耗自舉電容上的電荷，使得下管給自舉電容充電的電荷又被泄放掉一部分，如此先充電再放一部分電荷地循環(huán)，直到自舉電容上的電壓高于欠壓閾值，大大降低了對自舉電容充電的效率。
技術實現(xiàn)思路
(一)要解決的技術問題本專利技術提供一種能夠提高自舉電容充電的效率并能實施高低側電源欠壓保護的高壓半橋驅動芯片的欠壓保護方法及高壓半橋電路。(二)技術方案為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術的技術方案如下一種高壓半橋驅動芯片的欠壓保護方法，包括以下步驟 SI)給高壓半橋驅動芯片上電，使高壓半橋驅動芯片處于工作狀態(tài)，S2)采集低側電源電壓VCC，若低側電源電壓VCC低于設定的低側欠壓閾值，所述低側欠壓閾值為VCXU，則強制高壓半橋驅動芯片的高側通道和低側通道都輸出低電平，從而關閉所述高壓半橋驅動芯片驅動的半橋中的上功率管Ml和下功率管M2，若低側電源電壓高于低側欠壓閾值，則進行下面的一個步驟；S3)采集高側電源電壓VB，比較高側電源電壓和高側欠壓閾值的大小，所述高側欠壓閾值為VBSU，若高側電源電壓低于高側欠壓閾值，則強制高壓半橋驅動芯片的高側通道輸出零電平，低側通道輸出高電平，從而關閉高壓半橋驅動芯片驅動的半橋中的上功率管Ml，開通下功率管，使低側電壓源通過下功率管M2給自舉電容Cb充電，直到高側電源電壓大于高側欠壓閾值，撤除控制信號；若高側電源電壓高于高側欠壓閾值，高壓半橋驅動芯片的高側和低側的輸出和輸入保持一致，高壓半橋驅動芯片正常工作；S4)返回上 S2)。本專利技術所述的一種高壓半橋電路，包括高壓半橋驅動電路，在高壓半橋驅動電路的高側輸出端HO及低側輸出端LO上分別連接有上功率管Ml及下功率管M2且高側輸出端HO及低側輸出端LO分別與上功率管Ml及下功率管M2的柵連接，所述上功率管Ml的源端及下功率管M2的漏端連接且與高壓半橋驅動電路的高側地VS連接，上功率管Ml的漏端接母線電壓VH，下功率管M2的源端接低側地C0M，在高壓半橋驅動電路的低側電源端VCC與高側地VS之間設有二極管Db及自舉電容CB，二極管Db的陰極與自舉電容Cb的一端連接且與高壓半橋驅動電路的高側電源VB連接，二極管Db陽極及自舉電容(；的另一端分別與高壓半橋驅動電路的低側電源端VCC及高側地VS連接，高壓半橋驅動電路包括高側驅動電路、低側驅動電路、第一比較器C0MP43、第二比較器C0MP44、高側邏輯模塊、低側邏輯模塊、脈沖產生器及低側延時電路，高側驅動電路包括高側電源電壓檢測電路和高側電平移位電路，高側電源電壓檢測電路的P0RT2輸出端口與第一比較器C0MP43的一個輸入端連接，高側電源電壓檢測電路的P0RT3輸入端口與第一比較器C0MP43的輸出端連接，高側電源電壓檢測電路的PORTl輸入端口與高側電平移位電路的驅動信號輸出D端連接，第一比較器C0MP43的輸出端與高側邏輯模塊的輸入A端連接且第一比較器C0MP43的輸出端通過反相器與低側邏輯模塊的輸入A端連接，低側驅動電路的采樣輸出端與第二比較器C0MP44的一個輸入端連接，第二比較器C0MP44的輸出端分別與高側邏輯模塊的輸入B端、低側邏輯模塊的輸入B端連接，在高側邏輯模塊的輸入C端、低側邏輯模塊的輸入C端上分別連接有高側輸入級和低側輸入級，在所述第一比較器C0MP43及第二比較器C0MP44的另一個輸入端上連接有基準電路VREF，所述高側邏輯模塊的輸出端與脈沖產生器的輸入端連接，脈沖產生器的兩個輸出端分別與高側電平移位電路的兩個輸入端連接，高側電平移位電路的輸出端作為高壓半橋驅動電路的高側輸出端HO，低側邏輯模塊的輸出端與低側延時電路的輸入端連接，低側延時電路的輸出端與低側驅動電路的驅動信號輸入端連接，低側驅動電路的輸出端作為高壓半橋驅動電路的低側輸出端L0。因此，針對上述欠壓保護方法，本專利技術提供的高壓半橋驅動芯片欠壓保護電路包括高側欠壓保護電路和低側欠壓保護電路。其中，高側欠壓保護電路包括用于檢測高側電源電壓的高側電源電壓檢測電路和電壓比較器C0MP43，低側欠壓保護電路包括用于檢測低側電源電壓的低側電源采用電路和電壓比較器C0MP44，其特征在于，電壓比較器C0MP43位于高壓半橋驅動芯片的低側，且電壓比較器C0MP43和電壓比較器C0MP44共用一個基準電壓源VREF。在本專利技術中，高側電源電壓檢測電路可以將高側電源電壓狀態(tài)信號傳遞給高側比 較器C本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種高壓半橋驅動芯片的欠壓保護方法，其特征在于，包括以下步驟：S1)給高壓半橋驅動芯片上電，使高壓半橋驅動芯片處于工作狀態(tài)；S2)采集低側電源電壓VCC，若低側電源電壓VCC低于設定的低側欠壓閾值，所述低側欠壓閾值為VCCU，則強制高壓半橋驅動芯片的高側通道和低側通道都輸出低電平，從而關閉所述高壓半橋驅動芯片驅動的半橋中的上功率管M1和下功率管M2，若低側電源電壓高于低側欠壓閾值，則進行下面的一個步驟；S3)采集高側電源電壓VB，比較高側電源電壓和高側欠壓閾值的大小，所述高側欠壓閾值為VBSU，若高側電源電壓低于高側欠壓閾值，則強制高壓半橋驅動芯片的高側通道輸出低電平，低側通道輸出高電平，從而關閉高壓半橋驅動芯片驅動的半橋中的上功率管M1，開通下功率管M2，使低側電壓源通過下功率管M2給自舉電容CB充電，直到高側電源電壓大于高側欠壓閾值，撤除控制信號；若高側電源電壓高于高側欠壓閾值，高壓半橋驅動芯片的高側和低側的輸出和輸入保持一致，高壓半橋驅動芯片正常工作；S4)返回上S2)。
【技術特征摘要】
1.一種高壓半橋驅動芯片的欠壓保護方法，其特征在于，包括以下步驟 51)給高壓半橋驅動芯片上電，使高壓半橋驅動芯片處于工作狀態(tài)； 52)采集低側電源電壓VCC，若低側電源電壓VCC低于設定的低側欠壓閾值，所述低側欠壓閾值為VCXU，則強制高壓半橋驅動芯片的高側通道和低側通道都輸出低電平，從而關閉所述高壓半橋驅動芯片驅動的半橋中的上功率管Ml和下功率管M2，若低側電源電壓高于低側欠壓閾值，則進行下面的一個步驟； 53)采集高側電源電壓VB，比較高側電源電壓和高側欠壓閾值的大小，所述高側欠壓閾值為VBSU，若高側電源電壓低于高側欠壓閾值，則強制高壓半橋驅動芯片的高側通道輸出低電平，低側通道輸出高電平，從而關閉高壓半橋驅動芯片驅動的半橋中的上功率管M1，開通下功率管M2，使低側電壓源通過下功率管M2給自舉電容Cb充電，直到高側電源電壓大 于高側欠壓閾值，撤除控制信號；若高側電源電壓高于高側欠壓閾值，高壓半橋驅動芯片的高側和低側的輸出和輸入保持一致，高壓半橋驅動芯片正常工作； 54)返回上S2)。2.—種聞壓半橋電路，包括聞壓半橋驅動電路(I )，在聞壓半橋驅動電路(I)的聞側輸出端HO及低側輸出端LO上分別連接有上功率管Ml及下功率管M2且高側輸出端HO及低側輸出端LO分別與上功率管Ml及下功率管M2的柵端連接，所述上功率管Ml的源端及下功率管M2的漏端連接且與高壓半橋驅動電路(I)的高側地VS連接，上功率管Ml的漏端接母線電壓VH，下功率管M2的源端接低側地C0M，在高壓半橋驅動電路(I)的低側電源端VCC與高側地VS之間設有二極管Db及自舉電容CB，二極管DB的陰極與自舉電容Cb的一端連接且與高壓半橋驅動電路(I)的高側電源VB連接，二極管Db陽極及自舉電容Cb的另一端分別與高壓半橋驅動電路(I)的低側電源端VCC及高側地VS連接，其特征在于，高壓半橋驅動電路(I)包括高側驅動電路(2)、低側驅動電路(3)、第一比較器C0MP43、第二比較器C0MP44、高側邏輯模塊(6)、低側邏輯模塊(7)、脈沖產生器(8)及低側延時電路(9)，高側驅動電路(2 )包括高側電源電壓檢測電路(4 )和高側電平移位電路(5 )，高側電源電壓檢測電路(4)的P0RT2輸出端口與第一比較器C0MP43的一個輸入端連接，高側電源電壓檢測電路(4)的P0RT3輸入端口與第一比較器C0MP43的輸出端連接，高側電源電壓檢測電路(4)的PORTl輸入端口與高側電平移位電路(5)的驅動信號輸出D端連接，第一比較器C0MP43的輸出端與高側邏輯模塊(6)的輸入A端連接且第一比較器C0MP43的輸出端通過反相器與低側邏輯模塊(7)的輸入A端連接，低側驅動電路(3)的采樣輸出端與第二比較器C0MP44的一個輸入端連接，第二比較器C0MP44的輸出端分別與高側邏輯模塊(6)的輸入B端、低側邏輯模塊(7)的輸入B端連接，在高側邏輯模塊(6)的輸入C端、低側邏輯模塊(7)的輸入C端上分別連接有高側輸入級(10)和低側輸入級(11 )，在所述第一比較器C0MP43及第二比較器C0MP44的另一個輸入端上連接有基準電路VREF，所述高側邏輯模塊(6)的輸出端與脈沖產生器(8)的輸入端連接，脈沖產生器(8)的兩個輸出端分別與高側電平移位電路(5)的兩個輸入端連接，高側電平移位電路(5)的輸出端作為高壓半橋驅動電路(I)的高側輸出端HO，低側邏輯模塊(7)的輸出端與低側延時電路(9)的輸入端連接，低側延時電路(9)的輸出端與低側驅動電路(3)的驅動信號輸入端連接，低側驅動電路(3)的輸出端作為高壓半橋驅動電路(I)的低側輸出端L0。3.根據(jù)權利要求2所述的高壓半橋電路，其特征在于，所述的高側電源電壓檢測電路(4)，包括第一 P溝道橫向雙擴散MOS管PLDM0S1、第二 P溝道橫向雙擴散MOS管PLDM0S2，第一低壓PMOS管PMOSl、第二低壓PMOS管PM0S2，第一低壓NMOS管NMOSl、第二低壓NMOS管NM0S2、第三低壓NMOS管NM0S3、第四低壓NMOS管NM0S4，第一電阻町1、第二電阻1 12、第三電阻R21、第四電阻R22，第一 P溝道橫向雙擴散MOS管PLDM0S1、第二 P溝道橫向雙擴散MOS管PLDM0S2、第一低壓PMOS管PMOSl和第二低壓PMOS管PM0S2的源端和襯底電極均接高側電源VB，第一低壓NMOS管NMOSl、第二低壓NMOS管NM0S2和第四低壓NMOS管NM0S4的源端和襯底均接高壓半橋驅動芯片高側地VS，第三低壓NMOS管NM0S3的源端和襯底接地COM,第一 P溝道橫向雙擴散MOS管PLDM0S1的漏端與第二 P溝道橫向雙擴散MOS管PLDM0S2的漏端連接，且所述第一 P溝道橫向雙擴散MOS管PL...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：祝靖，張允武，張翠云，錢欽松，孫偉鋒，陸生禮，時龍興，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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