[发明专利]用于高压集成电路的保护电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种短路保护的电路技术，特别是一种用于高压集成电路的保护电路，该保护电路还涉及到高压集成电路中的高压DMOS技术。

背景技术

高压集成电路是一种带有欠压保护、逻辑控制等功能的栅极驱动电路，它将电力电子与半导体技术结合，逐渐取代传统的分立元件，越来越多地被应用在IGBT、大功率MOSFET的驱动领域。

高压集成电路有低压区和高压区，在高压集成电路工作过程中，其高压区的最低电平需要在0～600V或0～1200V之间进行高速切换，高压区通过自举电路提供能量进行工作。

参见图1，为目前应用于高压集成电路的自举电路结构：高压集成电路107由低压区101、电平转换电路102、高压区103和自举二极管104组成；其中，低压区101的供电电源的正极记为VCC，低压区101的供电电源的负极记为GND，该GND接地；高压集成电路107的输入端记为HIN并进入低压区101；低压区101的两输出端进入电平转换电路102；电平转换电路102的两输出端分别连接高压区103的两输入端；高压区103的供电电源的正极记为VB，高压区103的供电电源的负极记为VS，该VS分别接模拟开关106的固定端和自举电容105的一端；自举二极管104的阳极接VCC，自举二极管104的阴极分别接VB和自举电容105的另一端；模拟开关106的第一选择端A接600V或1200V，模拟开关106的第二选择端B接GND。

高压区103的输出端HO控制模拟开关106：当输出端HO为高电平时，模拟开关106连接第一选择端A；当输出端HO为低电平时，模拟开关106连接第二选择端B。其中，输出端HO受输入端HIN控制并与输入端HIN同相位。

上述的电路的工作原理如下：

状态(1)：VCC刚接入15V时，输入端HIN接低电平，输出端HO的初始值也为低电平，此时，所述模拟开关106的闸刀接第二选择端B，VS与GND相连，即电压为0V，则VCC通过所述自举二极管104向所述自举电容105充电，自举二极管104自身的压降为0.7V，则自举电容105获得14.3V的电压；

状态(2)：在自举电容105的电压稳定在14.3V后，输入端HIN变为相对于GND的高电平，则输出端HO也变为相对于VS的高电平，模拟开关106的闸刀接第一选择端A，VS的电压迅速从0V变成600V或1200V，VB的电压迅速从14.3V变成614.3V或1214.3V，此时，自举二极管104承受着599.3V或1199.3V的反向电压，高压区103依靠自举电容105存储的电荷进行工作，随着所述自举电容105的电荷量的减少，自举电容105两端的电压差缓慢下降；

状态(3)：经过一段时间，输入端HIN重新变成相对于GND的低电平，设此时所述自举电容105的两端电压下降为VBSM(此电压小于14.3V)，则输出端HO也变成相对于VS的低电平，模拟开关106的闸刀接第二选择端B，VS的电压迅速从600V或1200V变成0V，VB的电压为VBSM，此时，所述自举二极管104正向偏置，VCC通过自举二极管104向自举电容105充电，直到自举电容105获得14.3V的电压后，充电停止。

以上三种状态各关键点的波形如图2所示。

从图2中可以看出，在状态(2)的过程中，自举二极管104承受接近614.3V或1214.3V的耐压，一旦发生故障击穿，614.3V或1214.3V的电压就会直接加载到15V的电源和低压区101上，造成15V电源和高压集成电路107损坏，高压集成电路107损坏使输出端HO的电平无法预计，如果输出端HO的输出为高电平，会使600V或1200V的电压通过VS再次加载到已经损坏的高压集成电路107上，这时将会造成高压集成电路爆炸。

目前应用于高压集成电路的自举电路未采取短路保护措施，存在安全隐患；对于目前主流的高压BCD工艺，高压集成电路的耐压失效有50％以上是内藏的自举二极管失效，而自举二极管的失效状态又多表现为短路，因此，目前的高压集成电路在耐压失效时，极容易引起爆炸，损坏周边的电路，甚至引起火灾。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种结构简单合理、安全程度高的用于高压集成电路的保护电路，以克服现有技术中的不足之处。

按此目的设计的一种用于高压集成电路的保护电路，高压集成电路包括低压区、电平转换电路和高压区，其特征是高压集成电路还包括带保护功能的自举电路，