[发明专利]一种可抗共模噪声干扰的高压侧栅驱动电路

说明书

技术领域

本发明涉及可抗共模噪声干扰的高压栅驱动技术领域，特别涉及一种在电机驱动领域应用的半桥驱动芯片中为防止驱动管被误操作所使用的共模噪声消除电路设计。

背景技术

驱动电路在马达、自动化控制、照明等多个领域发挥着非常重要的作用，它能够使得产品的体积变小、可靠性提高、稳定度增强，效率提升。

近几年来，随着人们节能意识与环保意识的增强，出现了多钟电力电子器件，使得驱动这些器件的功率集成电路大力发展，实现了真正的“弱电”控制“强电”。由于它体积小、成本低、节能、效率高以及智能化，为机电一体化开辟了新途径，被认为将会引起第二次电子革命。由于功率集成电路在电机驱动、智能开关电源、汽车电子、平板显示驱动以及通讯等方面有着广泛的用途，国际、国内在这些领域的市场潜力都很大，而国内对功率集成电路的研究还处于起步阶段，该类产品的国内市场基本上被国外产品所占领。因此，研究和设计有着广泛用途的功率集成电路对于发展我国尚属空白的功率IC技术，促进我国电子行业的发展，实现我国功率电子产品的国产化，对满足我国不断发展的高科技的需要具有现实意义。

半桥驱动芯片主要用来驱动外部半桥拓扑结构的功率管，内部的驱动电路按照工作电源电压的不同分为高压侧驱动电路与低压侧驱动电路，随着半桥拓扑结构晶体管的开通关断输出点电压工作在浮动状态，因此高压侧的驱动电路电压也应随着输出点电压的变化工作在浮动状态，这种功能主要可以通过外部的自举电路来实现。为了减小半桥驱动芯片整体的功耗，同时增加芯片的可靠性，主要通过产生双路短脉冲的方式来产生高压侧晶体管的驱动信号，再通过RS触发器还原成正常信号驱动高侧功率管。然而随着高压侧电路工作在浮动状态，由于高压侧电压的快速变化，同时高压电平位移电路中的开关管存在寄生电容，因此快速变化的电压会形成位移电流，对寄生电容进行充电，该位移电流会同时产生于两路位移电路当中，并在电阻R₀产生压降被后级电路误认为是正常工作时的触发信号，从而影响电路的正常信号，造成误触发，严重时会导致外部功率管直通而烧毁。为解决此种问题，可以采用脉冲滤波电路将该噪声消除，IR公司的半桥系列产品中都会采用此种电路。此种最常用的噪声消除电路主要缺点在于：①滤波宽度无法准确判断，如过小则会导致噪声无法滤除，过大则会导致脉冲产生的脉宽变大，从而增大功耗；②由于它在芯片整体信号的传播通路上，所以它会增加整体电路的延迟；③电阻电容受工艺波动影响较大，会影响滤波宽度的准确性。

发明内容

针对高压栅驱动芯片的共模噪声抑制问题，本发明提供一种能够有效避免产生误触发信号的可抗共模噪声干扰的高压侧栅驱动电路，本发明能够在保证整体电路的可靠抗干扰的同时，不影响电路的正常工作状况，同时提高了系统应用的可靠性。

本发明的技术方案为：

一种可抗共模噪声干扰的高压侧栅驱动电路，包括高压电平位移电路，逻辑滤波电路，RS触发器，输出驱动级电路，其中高压电平位移电路的输入由低压侧脉冲产生电路提供，逻辑滤波电路的输出经过RS触发器进入输出驱动级电路，其特征在于，在高压电平位移电路与逻辑滤波电路之间设有电压转换钳位电路，所述高压电平位移电路的输出接电压转换钳位电路的输入端，电压转换钳位电路的输出端接逻辑滤波电路的输入端，所述电压转换钳位电路由PMOS管M1、PMOS管M2，NMOS管M3，电阻R1、电阻R2以及与门AND1组成，PMOS管M1的栅端接高压电平位移电路的输出端Vset，PMOS管M2的栅端接高压电平位移电路的输出端Vreset，PMOS管M1、PMOS管M2的源端均接高压侧电源VB，PMOS管M1的漏端接电阻R1，PMOS管M2的漏端接电阻R2，电阻R1、电阻R2的另一端均接高压侧浮动地VS，NMOS管M3的栅端接与门AND1的输出端，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，与门AND1的两路输入分别接PMOS管M1的漏端和PMOS管M2的漏端，同时与门AND1的两路输入分别接至逻辑滤波电路的两路输入端并分别用于将Set信号及Reset信号传输至逻辑滤波电路，并且与门AND1的输入翻转电平低于后级逻辑滤波电路的输入翻转电平。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)可以更加可靠的滤除共模噪声。本发明中包含的电压转换钳位电路可以将高压电平位移电路产生的共模噪声调整为时序以及幅度完全相同的噪声信号，然后再输出至逻辑滤波电路，以避免由于时间不匹配导致逻辑滤波电路无法完全滤除噪声信号而产生错误的窄脉冲信号。