[发明专利]一种全集成Full-NMOS功率管高侧驱动电路

说明书

本发明公开了一种全集成Full‑NMOS功率管高侧驱动电路，包括开关控制模块、箝压模块和输出驱动模块，其中，开关控制模块的第一输入端输入高侧开关电压信号，第二输入端输入低侧开关电压信号，开关控制模块的第一输出端连接箝压模块的第一输入端，开关控制模块的第二输出端连接输出驱动模块的输入端，开关控制模块的第三输出端连接箝压模块的第三输入端，箝压模块的第二输入端连接外接上功率管的源极，箝压模块的输出端连接外接上功率管的栅级，输出驱动模块的输出端连接外接上功率管的栅级。该电路实现了一种无需片外电容的Full‑NMOS功率管高侧驱动，有效地将上功率管的栅源电压控制在5V以内，保证上功率管不被击穿，最大程度上导通上功率管，降低导通损耗无需。

技术领域

本发明属于集成电路技术领域，具体涉及一种全集成Full-NMOS功率管高侧驱动电路。

背景技术

目前来说，有着高集成度，高可靠性，低成本等特征的智能功率集成电路(SPIC)应用广泛，电机驱动作为其核心模块，由最初的分离式驱动电路向着高集成度、高效率和小型化的方向发展。桥式驱动电路通常需要采用自举栅极驱动(Bootstrap)结构来驱动高压侧功率管，因此需要用到自举电容，功率二极管等元件为高侧提供浮动供电电压和正确的驱动信号，而通常用到的自举电容，功率二极管面积都很大，只能接在片外，并且需要为高侧浮动供电电压预留管脚，增加了使用成本和封装成本。

另外，采用自举的方式也带了额外的可靠性问题，如周期性充电补充电容器电荷限制了电路的最低频率和占空比范围；在要求输出大电流时，死区时间内由浮动输出点(VSW)负压可能引发可靠性问题；所采用的电平移位结构，高端电平和低端电平没有真正隔离，高端所产生的噪声会影响到低端信号；由片外电容、互连电感等引起大电磁干扰(EMI)等。因此，对如何取代传统高侧栅极驱动方法进行研究，实现进一步降低智能功率驱动集成电路的成本，提高集成度、可靠性和开关速度等有着重要意义。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种全集成Full-NMOS功率管高侧驱动电路。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种全集成Full-NMOS功率管高侧驱动电路，包括开关控制模块、箝压模块和输出驱动模块，其中，

所述开关控制模块的第一输入端输入高侧开关电压信号，第二输入端输入低侧开关电压信号，所述开关控制模块的第一输出端连接所述箝压模块的第一输入端，所述开关控制模块的第二输出端连接所述输出驱动模块的输入端，所述开关控制模块的第三输出端连接所述箝压模块的第三输入端，所述箝压模块的第二输入端连接外接上功率管的源极，所述箝压模块的输出端连接所述外接上功率管的栅级，所述输出驱动模块的输出端连接所述外接上功率管的栅级；

所述开关控制模块用于将所述高侧开关电压信号转换为所述输出驱动模块的第一控制信号和第二控制信号，将所述低侧开关电压信号转换为所述箝压模块的控制信号；

所述箝压模块用于根据所述外接下功率管的漏极信号和所述箝压模块的控制信号，将外接上功率管的栅源电压差控制在5V以内；

所述输出驱动模块用于根据所述开关控制模块输出的第一控制信号为所述外接上功率管的栅极充电，或根据所述开关控制模块输出的第二控制信号为所述外接上功率管的栅极放电，以控制所述外接上功率管的开启或关断。

在本发明的一个实施例中，所述开关控制模块包括偏置电压产生单元、开启信号转换单元、关断信号转换单元和箝压信号转换单元，其中，

所述偏置电压产生单元、所述开启信号转换单元、所述关断信号转换单元和所述箝压信号转换单元并联于第二电源端VCC与接地端GND之间；

所述偏置电压产生单元的输入端用于输入外部偏置电流信号Ibias，所述偏置电压产生单元的输出端输出偏置电压BIAS，所述开启信号转换单元输出偏置电压BIAS1，所述关断信号转换单元输出偏置电压BIAS2，所述箝压信号转换单元输出偏置电压BIAS3；