[发明专利]一种自举电压线路

说明书

本发明提供了一种自举电压线路，采用低压二极管、高耐压场效应晶体管替代自举二极管，还包括栅极开启电压产生器；当自举电压线路的上臂线路电源电压Vb小于下臂电路的电源电压Vcc时，所述栅极开启电压产生器的输出电压让高耐压场效应晶体管处于开启状态，Vcc通过低压二极管与高耐压场效应晶体管对Vb电压充电；当自举电压线路的上臂线路电源电压Vb大于或接近下臂电路的电源电压Vcc时，所述高耐压场效应晶体管处于关断状态。上述的自举电压线路，采用工艺厂既有的器件来设计，来达到取代外置自举二极管功能的目的。

技术领域

本发明涉及单相或三相栅极驱动技术领域，具体涉及一种自举电压线路。

背景技术

如图1所示为典型的使用外置自举二极管产生供给上臂线路电压电源的电路图，包括自举二极管、下臂电源电压的稳压电容(Vcc对COM)、上臂电源电压的稳压电容(Vb对Vs)、输入控制信号(HIN、LIN)、输出栅极驱动信号(HO、LO)、上臂功率管、下臂功率管、高压驱动电源(例如600V电源电压)。输入控制信号(HIN、LIN)控制输出驱动信号(HO、LO)，输出栅极驱动信号(HO、LO)驱动上臂功率管与下臂功率管的栅极，借此控制功率管的开启或关断。

如图2所示为典型栅极驱动内部模块电路图，包含下臂线路和上臂线路。下臂线路负责接收输入控制信号，然后根据输入控制信号(HIN、LIN)，输出下臂栅极驱动信号(LO)，并且透过高压电平位移线路(HV level shifter)将输入控制信号传递到上臂线路。下臂线路的电源与地分别为Vcc与COM。上臂线路负责将高压电平位移线路传递的信号解调，然后输出上臂栅极驱动信号(HO)，上臂线路的电源与地分别为Vb与Vs，而且会随上下臂功率管开启或关断而变动(浮地架构)。

以单相马达驱动为例，其典型应用，上臂与下臂功率管分两个工作阶段(时期)。先假设下臂线路的电源电压Vcc固定为15V不变，地COM固定为0V不变，上臂功率管的漏端DRAIN(如图例)供应电压为600V。第一个工作阶段，下臂功率管开启，上臂功率管关断，这个时候，上臂线路的地(VS)接近0V，Vcc透过外置自举二极管对Vb充电，此时自举二极管为正向偏压，Vb接近15V。第二个工作阶段，下臂功率管关断，上臂功率管开启，这个时候，上臂线路的地(VS)被上臂功率管往上拉接近上臂功率管供应电压600V，Vcc不对Vb充电，因为此时自举二极管为反向偏压，Vb会略微下降，因为需要对上臂线路提供电源，下降幅度由上臂线路功耗与Vb、Vs之间的稳压电容值等参数来决定，此时Vb接近615V。第一个工作阶段与第二个工作阶段会一直重复交替出现，使得上臂线路的电源与地可以得以充电完善并且供应电源给上臂线路，这也是外置自举二极管主要的功能，正向偏压时提供充电，反向偏压时防止漏电，防止被反向偏置高压击穿。

由于，市场上越来越多采用集成自举二极管到栅极驱动芯片里面，取代外置自举二极管，来降低成本。此集成自举二极管多为整合组件制造商(Integrated DeviceManufacturer，俗称IDM)自行开发的器件。一般没有自己的晶圆厂，也被称为Fabless的IC设计厂，没有来源可以取得此集成自举二极管器件。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题是提出一种取代外置自举二极管功能的自举电压线路，采用工艺厂既有的器件来设计，来达到集成自举功能到栅极驱动芯片里面的目的。

为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种自举电压线路，采用低压二极管、高耐压场效应晶体管替代自举二极管，还包括栅极开启电压产生器；当自举电压线路的上臂线路电源电压Vb小于下臂电路的电源电压Vcc时，所述栅极开启电压产生器的输出电压让高耐压场效应晶体管处于开启状态，Vcc通过低压二极管与高耐压场效应晶体管对Vb电压充电；当自举电压线路的上臂线路电源电压Vb大于或接近下臂电路的电源电压Vcc时，所述高耐压场效应晶体管处于关断状态。

在一较佳实施例中：所述低压二极管正极连接到Vcc，低压二极管的负极连接到高耐压场效应晶体管的源端，高耐压场效应晶体管的漏端连接到Vb；