[发明专利]一种集成自举的高压驱动芯片及其工艺结构

摘要

本发明公开了一种集成自举的高压驱动芯片及其工艺结构，巧妙地利用高压电平移位电路中通过集成工艺实现的寄生的高压二极管对自举电容进行充电，高压电平移位电路的电源端为高侧浮动电源VB，参考地为浮动电压PGD。PGD由自举控制电路进行控制，VB和PGD之间设有第一寄生二极管和第二寄生二极管，自举控制电路由高侧信号和低侧信号控制，当低侧输出信号LO为高电平且高侧输出信号HO为低电平，或者当低侧输出信号LO为低电平且高侧输出信号HO为低电平时，自举控制电路的输出PGD为高电平VCC，VCC通过第一寄生二极管和第二寄生二极管对外部自举电容进行单向充电。本发明充电速度快、充电效率高、电路结构简单、成本低。

主权项

1.一种集成自举的高压驱动芯片，基于半桥结构的驱动电路，包括低侧通道逻辑电路(001)和高侧通道逻辑电路(002)，其中，高侧通道逻辑电路(002)包括高侧信号输入电路(004)、窄脉冲产生电路(005)、高压电平移位电路(006)以及含有两个结构完全相同的脉冲滤波电路、RS触发器和高侧信号输出电路构成的高侧通道高盆逻辑电路(007)；低侧通道逻辑电路(001)包括低侧信号输入电路(008)、低侧延时电路(009)和低侧信号输出电路(010)；高侧输入信号HIN连接高侧信号输入电路(004)的输入端，高侧信号输入电路(004)的输出信号CIN1连接窄脉冲产生电路(005)的输入端，窄脉冲产生电路(005)输出的低压置位信号SET和低压复位信号RESET分别连接高压电平移位电路(006)的两个输入端，高压电平移位电路(006)输出的高压置位信号VRS和高压复位信号VRR分别连接高侧通道高盆逻辑电路(007)的两个输入端，高侧通道高盆逻辑电路(007)输出的高侧输出信号HO作为半桥结构中高侧管的栅驱动信号；低侧输入信号LIN连接低侧信号输入电路(008)的输入端，低侧信号输入电路(008)的输出信号CIN2连接低侧延时电路(009)的输入端，低侧延时电路(009)的输出端连接低侧信号输出电路(010)的输入端，低侧信号输出电路(010)的输出为低侧输出信号LO并作为半桥结构中低侧管的栅驱动信号；上述电路中，除高压电平移位电路(006)及高侧通道高盆逻辑电路(007)位于高压电路区，由高侧浮动电源VB供电，其他电路均位于低压电路区，由低侧固定电源VCC供电，为了提高电源的利用效率，半桥驱动芯片采用单电源供电，低压区电路直接使用直流电源VCC供电，高压区电路处于浮置状态，通过设置的外接自举二极管DB和自举电容CB以自举方式供电；高侧信号输入电路(004)、窄脉冲产生电路(005)和低侧通道逻辑电路(001)的电源为低侧固定电源VCC，逻辑地为地信号COM，高侧通道高盆逻辑电路(007)的电源为高侧浮动电源VB，逻辑地为高侧浮动地VS，自举电容CB连接在高侧浮动电源VB与高侧浮动地VS之间；高压电平移位电路(006)作为高压区电路与低压区电路的接口，包括两个结构完全相同的支路，每个支路均包括一个高压开关管、齐纳钳位二极管和负载，齐纳钳位二极管与负载并联，每个支路中的高压开关管的漏极均连接该支路中齐纳钳位二极管的阳极与负载的连接端，两个支路中的齐纳钳位二极管的阴极与负载的连接端互连并连接高侧浮动电源VB，两个支路中，一个支路的高压开关管的栅极连接窄脉冲产生电路(005)输出的低压置位信号SET，该支路高压开关管的漏极输出高压置位信号VRS，另一个支路的高压开关管的栅极连接窄脉冲产生电路(005)输出的低压复位信号RESET，该支路高压开关管的漏极输出高压复位信号VRR；其特征在于：自举二极管DB是采用集成工艺实现的至少一个寄生二极管，配合设置的自举控制电路(003)共同实现自举充电过程，自举控制电路(003)的输入信号分别为高侧信号输入电路(004)的输出信号CIN1和低侧信号输入电路(008)的输出信号CIN2，自举控制电路(003)的输出信号为参考地PGD，参考地PGD与高压电平移位电路(006)中两个高压开关管的源极连接在一起，设置一个寄生二极管时，定义为第一寄生二极管DB1，该第一寄生二极管DB1的阳极连接参考地PGD，阴极连接高侧浮动电源VB；当自举控制电路(003)的输出信号PGD为低电平即地信号COM时，高压电平移位电路(006)对高侧信号进行电平移位；当自举控制电路(003)的输出信号PGD为高电平即低侧固定电源VCC，且高压电平移位电路(006)的输入信号为低电平即地信号COM时，高压电平移位电路(006)又能够作为VCC对外界自举电容充电的电流通道，在保证高压电平移位电路正常工作的前提下，实现了低侧固定电源VCC对自举电容进行充电；充电过程如下：当自举控制电路(003)的输入信号CIN1为低电平即地信号COM，且输入信号CIN2为高电平即低侧固定电源VCC时，自举控制电路(003)的输出信号PGD为高电平即低侧固定电源VCC，此时，参考地PGD通过第一寄生二极管DB1对自举电容CB进行充电；当自举控制电路(003)的输入信号CIN1为低电平，且输入信号CIN2为低电平即地信号COM时，输出信号PGD为高电平即低侧固定电源VCC，此时，PGD通过第一寄生二极管DB1对自举电容进行充电；当输入信号CIN1为高电平时，且输入信号CIN2为低电平，或输入信号CIN1和CIN2同时为高电平时，输出信号PGD为低电平即地信号COM，此时，第一寄生二极管DB1处于截止状态，充电动作停止。