噪声消除电路及低延时高压侧驱动电路制造技术

本发明专利技术公开了噪声消除电路及低延时高压侧驱动电路，属于半桥式功率器件驱动的技术领域。噪声消除电路包括共模电流消除电路和双重互锁结构，通过共模电流消除电路将dv/dt噪声转化为电流并消除其中的共模电流噪声，通过双重互锁结构抽取并消除dv/dt噪声中的差模电流噪声并确定电路状态。采用该噪声消除电路的驱动电路能够正确驱动后级的高压侧电路，既保证了低延时传输特性，又不降低芯片的可靠性性能，并且增强了高压侧电路抗VS负偏压的能力。

Noise cancellation circuit and low delay high voltage side drive circuit

The invention discloses a noise elimination circuit and a low delay high voltage side driving circuit, belonging to the technical field of half bridge power device driving. The noise elimination circuit includes the common mode current elimination circuit and the double interlocking structure. Through the common mode current elimination circuit, the dv/dt noise is converted to the current and eliminates the common mode current noise in the circuit. The differential mode current noise in the dv/dt noise is extracted and eliminated and the circuit state is determined by the double interlocking structure. The drive circuit using the noise elimination circuit can correctly drive the high-voltage side circuit of the post stage, which not only ensures low delay transmission characteristics, but also does not reduce the reliability performance of the chip, and enhances the ability of anti VS negative bias voltage of the high voltage side circuit.

【技术实现步骤摘要】
噪声消除电路及低延时高压侧驱动电路
本专利技术公开了噪声消除电路及低延时高压侧驱动电路，属于半桥式功率器件驱动的

技术介绍
高压驱动集成电路（HVIC或高压侧驱动电路）通常用于驱动半桥连接的半导体功率元件（如高功率MOS的栅极），以此进行电机驱动，实现对汽车电子、开关电源等的控制。HVIC的输入端接收来自微型机等的控制信号，而输出用于驱动半桥电路中的高侧功率器件和低侧功率器件的信号。为了使得低电位系统的信号能够驱动高侧功率器件，高压电平移位电路被内置于HVIC中以实现低电压信号到高电压信号的转换，进而实现对马达驱动系统中的高侧功率器件的控制。参考图1所示的传统高压电平移位电路的原理图。如图1所示，传统高压电平移位电路包括NMOS管M1、NMOS管M2、电阻R1、电阻R2、二极管D3、二极管D4、非门INV12、非门INV13、RS触发器006和栅极驱动电路007。其中，NMOS管M1和NMOS管M2为耐高压MOS管，电阻R1、电阻R2、二极管D3、二极管D4、非门INV12、非门INV13、RS触发器006和栅极驱动电路007中的元件均为能够耐25V电压的低压元件。NMOS管M1和M2的输入为窄脉冲信号，且任何时刻最多只有一个输入信号为有效高电平。传统高压电平移位电路的工作原理如下：当输入信号SET为有效高电平而输入信号RESET为低电平时，NMOS管M2导通，电阻R2与NMOS管M2的连接点SETB被拉低至低电平，反相器INV12输入低电平SETB而输出高电平以置位RS触发器，RS触发器输出高电平，此高电平通过栅极驱动电路007控制开关元件T1；当输入信号RESET为有效高电平而输入信号SET为低电平时，NMOS管M1导通，电阻R1与NMOS管M1的连接点RESETB被拉低至低电平，反相器INV13输入低电平RESETB而输出高电平以复位RS触发器，RS触发器输出低电平，此低电平通过栅极驱动电路007控制开关元件T1。开关元件T1和开关元件T2之间的连接点为高侧浮动地信号VS。上述的电路结构存在几个问题：当开关二极管T2导通时，高侧浮动地信号VS的电位为0，当开关元件T2关闭后，开关二极管T1不能立即打开，而电感L1上的电流不能突变，故通过开关二极管T1的体二极管D5续流，在电感续流时高侧浮动地信号VS的电位将迅速蹿升至母线电压以上，导致在高侧浮动地信号VS上产生了很高的dv/dt噪声，此噪声经过电容耦合到高侧浮动电源VB上，由于NMOS管M1存在寄生电容C3，NMOS管M2存在寄生电容C4，故dv/dt噪声会在电阻R1上产生R1·C3·dv/dt的压降，在电阻R2上产生R2·C4·dv/dt的压降，若R1与R2的阻值相等，则dv/dt噪声在电阻上产生的压降相等，称此时dv/dt噪声招致的噪声为共模噪声；若R1与R2的阻值不相等，则dv/dt噪声在电阻上产生的压降不相等，称此时dv/dt噪声招致的噪声为差模噪声。在实际应用中，由于工艺偏差等因素的存在，R1与R2的阻值不可能完全相等，故不可忽略差模噪声的影响。共模噪声或者差模噪声的存在将导致SETB端和RESETB端的电压均下降到后级反相器INV12、INV13的阈值电压以下，此时，反相器INV12和INV13均输出高电平给RS触发器的置位端和复位端，使得RS触发器的输出端Q不能输出正确的电平。RS触发器输出端电平的不确定将会引起HVIC芯片的误操作，降低系统的可靠性。因此急需采取措施加以抑制。针对共模或差模噪声，现有技术通常采用以下几种方式进行消除：采用复位优先技术设计电平移位电路（见专利TamDC,ChoiCC.Resetdominantlevel-shiftcircuitfornoiseimmunity:U.S.Patent5,514,981[P].1996-5-7.）。该方案通过将RESET端电阻的阻值设置成高于SET端电阻的阻值、将Set端后级反相器阈值设置成低于Reset端后级反相器阈值。由此，当dv/dt噪声来临时直接选择复位，可消除dv/dt噪声带来的误触发。但是，在此种技术中需要采用滤波器以滤除噪声，增加了电路的延时。现有技术中，还提供有一种采用数字滤波技术的电平移位电路（见专利：吉田宽，田中良和。功率器件的驱动电路）。该电路采用数字逻辑滤波电路屏蔽噪声。在该技术中，SETB端和RESETB端的信号经过一级反相器后通过两输入与门相与得到一个使能信号，该使能信号分别与SETB端和RESETB端相或非后得到RS触发器的置位端信号和复位端信号。因此，当dv/dt噪声来临时，RS触发器的置位端和复位端均为低电平信号，RS触发器的输出Q将保持上一状态不变。由此，避免了错误信号的产生。但是，在这种电平移位电路中，工艺偏差会导致共模信号周围存在少许差模噪声，从而引起误触发的问题。另外，反相器和两输入与门的阈值电压无法做到完全一样，这也会导致错误电平的产生，从而引起误触发。现有技术中，还提出有另一种采用V-I-V技术的电平移位电路（见专利HwangJT,LeeYK,KimDH.Gatedrivercircuit:U.S.Patent7,432,745[P].2008-10-7.）。该电路将图1所示电阻R1和电阻R2上的压降通过V-I转换器转换为电流，再通过I-V转换器转换为电压。由此，该结构不再需要拾取R1和R2上压降的反相器，而只要高侧浮动电源和高侧浮动地之间的电压差（VBS）能够使得V-I转换器正常工作，置位信号SETB和复位信号RESETB就可以被拾取。由此，当共模噪声产生时，R1和R2上的压降转换的电流通过V-I转换器内部的交叉耦合对相互抵消，不再有电流信号输出至I-V转换器。但是，此时输出电平为中间电平，容易引起后级RS触发器误触发，导致芯片可靠性下降。而且，当差模噪声产生时，R1和R2上的压降转换的电流不能通过V-I转换器内部的交叉耦合对完全抵消，故该方案下还需要采用滤波器来消除失配的电流以滤除噪声。但是增加滤波器无疑会增加延时，故采用V-I-V技术的电平移位电路无法达到低延时的要求。通过上述对现有技术的分析可知，现有技术中均需要加额外的滤波电路以消除由dv/dt引起的噪声，而滤波电路的加入会增加高侧驱动电路中的总延时，进而限制电路的最大工作频率。现有技术中，延时与误触发的问题难以同时解决。因此，目前急需一种能够同时兼顾延时与噪声所造成的误触发的高压侧驱动方案。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是针对上述
技术介绍
的不足，提供了噪声消除电路及低延时高压侧驱动电路，实现高压侧驱动电路低延时的同时提高了抗dv/dt能力，解决了现有高压侧驱动方案不能同时兼顾低延时和高抗dv/dt能力的技术问题。本专利技术为实现上述专利技术目的采用如下技术方案：噪声消除电路，包括：共模电流消除电路，其输入端接前级电平上升移位电路输出的触发信号，其输出端接后级双重互锁结构的输入端，在无电压瞬变噪声时将电平上升移位电路输出的本周期触发信号传递至后级双重互锁结构，在电压瞬变噪声到来时消除电压瞬变噪声中的共模噪声后输出不确定的中间电平至后级双重互锁结构；双重互锁结构，其输入端接共模电流消除电路的输出端，在无电压瞬变噪声时输出本周期触发信号，在电压瞬变噪声到来时根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.噪声消除电路，其特征在于，包括：共模电流消除电路，其输入端接前级电平上升移位电路输出的触发信号，其输出端接后级双重互锁结构的输入端，在无电压瞬变噪声时将电平上升移位电路输出的本周期触发信号传递至后级双重互锁结构，在电压瞬变噪声到来时消除电压瞬变噪声中的共模噪声后输出不确定的中间电平至后级双重互锁结构；双重互锁结构，其输入端接共模电流消除电路的输出端，在无电压瞬变噪声时输出本周期触发信号，在电压瞬变噪声到来时根据上一周期触发信号的电平将共模电流消除电路输出的不确定中间电平拉高或拉低至确定的电平，根据上一周期触发信号的电平抽取共模电流消除电路输出端的差模噪声电流，传输无噪声的触发信号至后级栅极驱动电路。

【技术特征摘要】
1.噪声消除电路，其特征在于，包括：共模电流消除电路，其输入端接前级电平上升移位电路输出的触发信号，其输出端接后级双重互锁结构的输入端，在无电压瞬变噪声时将电平上升移位电路输出的本周期触发信号传递至后级双重互锁结构，在电压瞬变噪声到来时消除电压瞬变噪声中的共模噪声后输出不确定的中间电平至后级双重互锁结构；双重互锁结构，其输入端接共模电流消除电路的输出端，在无电压瞬变噪声时输出本周期触发信号，在电压瞬变噪声到来时根据上一周期触发信号的电平将共模电流消除电路输出的不确定中间电平拉高或拉低至确定的电平，根据上一周期触发信号的电平抽取共模电流消除电路输出端的差模噪声电流，传输无噪声的触发信号至后级栅极驱动电路。2.根据权利要求1所述噪声消除电路，其特征在于，所述双重互锁结构包括：第一重互锁结构，其输入端接共模电流消除电路的输出端，用于锁存共模电流消除电路的输出端的信号并将锁存的信号输出至后级栅极驱动电路；第二重互锁结构，其输入端接第一重互锁结构的输出端，其输出端接共模电流消除电路的输出端，在无电压瞬变噪声时锁存第一重互锁结构输出端的信号，在电压瞬变噪声到来时根据上一周期触发信号的电平抽取共模电流消除电路输出端的差模噪声电流。3.根据权利要求1所述噪声消除电路，其特征在于，所述共模电流消除电路为一个接在高侧浮动电源和高侧浮动地之间电流减法器，每个电流减法器由2对桥式连接的开关器件构成。4.根据权利要求1所述噪声消除电路，其特征在于，所述共模电流消除电路包含两个并列接在高侧浮动电源和高侧浮动地之间的电流减法器，每个电流减法器由2对桥式连接的开关器件构成。5.根据权利要求2所述噪声消除电路，其特征在于，所述第一重互锁结构为RS触发器或反相器。6.根据权利要求2所述噪声消除电路，其特征在于，所述第二重互锁结构为开关器件构成的一电流源，具体包括：第五PMOS管、第六PMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第二反相器、第三反相器，第五PMOS管、第六PMOS管的源极均连接高侧浮动电源，第五PMOS管的栅极接PMOS管偏置电压，第六PMOS管的栅极为第二重互锁结构的输入端，第五PMOS管的漏极连接第三非门的电源端，第六PMOS管的漏极同时连接第六NMOS管漏极以及第二非门的输入端，第五NMOS管和第六NMOS管的源极均连接高侧浮动地，第五NMOS管和第六NMOS管的栅极均接NMOS管偏置电压，第五NMOS管的漏极连接第三非门的地端，第二非门的输出端连接第三非门的输入...

【专利技术属性】
技术研发人员：张允武，余思远，冷静，胡孔生，
申请(专利权)人：无锡安趋电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32