高压半桥驱动电路制造技术

本发明专利技术涉及一种高压半桥驱动电路，包括PMOS高压驱动电路和NMOS高压驱动电路，分别用于驱动PMOS功率管和NMOS功率管；PMOS高压驱动电路包括P死区控制电路、P电平移位电路、P驱动钳位电路、P高边驱动电路和P低边驱动电路；PMOS管P的驱动信号PIN与P死区控制电路连接，P死区控制电路分别连接P电平移位电路和P低边驱动电路；P驱动钳位电路与P低边驱动电路连接，P电平移位电路与P高边驱动电路连接；P高边驱动电路和P低边驱动电路的输出相连为PD，PD连接半桥结构中PMOS功率管栅极，驱动功率管P的开启与关闭；NMOS高压驱动电路与PMOS高压驱动电路相似。本发明专利技术能够提供半桥PMOS和NMOS管提供高压的栅源驱动，降低半桥MOS管的导通阻抗。

【技术实现步骤摘要】
高压半桥驱动电路
本专利技术属于电源管理
，涉及模拟集成电路，特别是一种高压半桥驱动电路。
技术介绍
由PMOS管和NMOS管构成的半桥电路应用广泛，例如在DC-DC，AC-DC，DC-AC转换电路中半桥电路必不可少。随着功率管的功率和工作电压逐渐提高，对于驱动处在高电压区域工作的大功率MOS管，并且提高栅源电压降低MOS管的导通阻抗，低功耗等方面，对外置分立元件的高压大功率MOS管的驱动电路设计提出了更高的要求。传统高压驱动电路结构如图1，使用反相器直接驱动半桥PMOS和NMOS管。NMOS驱动逻辑输入NIN连接反相器INV3，VCC和GND作为INV3和INV4的电源，INV4输出驱动NMOS管N1的栅极。PMOS管P1的驱动逻辑输入PIN连接电平移位，通过电平移位把逻辑转换为HV和HV_VSS的电源轨。电平移位输出连接反相器INV1，HV和HV_VSS作为INV1和INV2的电源，INV2输出驱动PMOS管P1的栅极。由于集成电路中，MOS管的栅源极只能够承受5.5V以内的低压，因此传统高压半桥驱动电路的反相器电源VCC和GND之间，HV和HV_VSS之间只能是5.5V以内的低压电源。因而半桥MOS管P1和N1的栅源极驱动电压也是小于5.5V的电压，显然栅源电压压差不够，不能使MOS管充分导通，使得半桥电路的开关效率低。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种高压半桥驱动电路。技术方案一种高压半桥驱动电路，其特征在于包括PMOS高压驱动电路和NMOS高压驱动电路，分别用于驱动PMOS功率管和NMOS功率管；所述的PMOS高压驱动电路包括P死区控制电路、P电平移位电路、P驱动钳位电路、P高边驱动电路和P低边驱动电路；PMOS管P的驱动信号PIN与P死区控制电路连接，P死区控制电路分别连接P电平移位电路和P低边驱动电路；P驱动钳位电路与P低边驱动电路连接，P电平移位电路与P高边驱动电路连接；P高边驱动电路和P低边驱动电路的输出相连为PD，PD连接半桥结构中PMOS功率管栅极，驱动功率管P的开启与关闭；所述的NMOS高压驱动电路包括N死区控制电路、N电平移位电路、N驱动钳位电路、N高边驱动电路和N低边驱动电路；NMOS管N的驱动信号NIN与N死区控制电路连接，同时N死区控制电路分别连接N电平移位电路和N低边驱动电路；N电平移位电路与N高边驱动电路连接，N驱动钳位电路与N高边驱动电路连接；N高边驱动和N低边驱动输出相连为ND，ND同时连接半桥结构中NMOS功率管栅极，驱动功率管N的开启与关闭。所述的P死区控制电路包括或门OR1、与门AND1和两个P延时模块；所述的P高边驱动电路包括反相器INV11、INV12、高压PMOS管M11和M13；所述的P低边驱动电路包括高压PMOS管M12和M14；所述的P驱动钳位电路包括PMOS管Mp1、Mp2……Mpn、电流源I11、I12和NMOS管M15；PIN连接或门OR1和与门AND1的输入端，与门AND1的输出P2连接第一P延时模块，其延时后的输出P2D与或门OR1的另一输入端连接；或门OR1的输出P1连接P电平移位电路的输入和第二P延时模块，其延时后的输出P1D连接与门AND1的输入端，与门AND1的输出接P延时模块的输入和高压PMOS管M12的栅极；P电平移位电路的输出接反相器INV11，反相器INV11的输出接反相器INV12，反相器INV12的输出接PMOS高压管M11和M13的栅极；高压管M11和M13的源极接高压电源HV；反相器INV11，INV12的电源和地的供电分别连接HV和HV_VSS；P电平移位电路连接电源HV，HV_VSS，GND和VCC，其作用是把VCC和GND的电源轨上的逻辑信号进行电平移位成为HV到HV_VSS高压电源轨上的逻辑；M12的漏极与M11的漏级、Mp1的栅极和漏极、M14的栅极相连，M12的源极连接电流源I11，M14的漏极接GND，Mpn的源极接高压电源HV，栅极与漏极相连的MOS管Mp1、Mp2和Mpn串联连接，Mp1、Mp2和Mpn串联连接的个数不同可调整钳位电压高低，M14的源极与M13的漏极相连，电流源I12连接NMOS管M15的源级和电阻R1的一端，并且与PD相连，M15栅极连接M14的栅极，M15的漏级连接高压电源HV，电阻R1的另一端也与高压电源HV相连。所述的N死区控制电路包括或门OR2、与门AND2和两个N延时模块；所述的N低边驱动电路包括反相器INV21、INV22、NMOS高压管M22和M24；所述的N高边驱动电路包括高压PMOS管M21和M23；所述的N驱动钳位电路包括NMOS管Mn1、Mn2……Mnn、电流源I21、I22和PMOS管M25；NIN连接或门OR2和与门AND2的输入端，与门AND2的输出N2连接第一N延时模块，其输出N2D连接或门OR2的另一输入端；或门OR2的输出N1连接N电平转换电路的输入和第二N延时模块，其输出N1D连接与门AND2的另一个输入端；与门AND2的输出接反相器INV21，反相器INV21的输出接反相器INV22，反相器INV22的输出接NMOS高压管M22和M24的栅极；其中，反相器INV21，INV22的电源和地的供电分别连接VCC和GND；N电平移位电路的连接电源HV，HV_VSS，GND和VCC，其作用是把VCC和GND的电源轨上的逻辑信号进行电平移位成为HV到HV_VSS高压电源轨上的逻辑；N电平移位电路的输出连接高压NMOS管M21的栅极；M21的源极连接电流源I21，其另外一端接高压电源HV；M22和M24的源极接GND地线；M22的漏极与M21的漏级、Mn1的栅极、源极以及M23的栅极相连；栅极与漏极相连的NMOS管Mnn、Mn2和Mn1串联连接，Mn1、Mn2和Mnn串联连接的个数不同可调整钳位电压高低；M23漏极接高压电源HV；M24的漏极与M23的源极相连，成为NMOS功率管驱动电路输出信号ND；电流源I22连接PMOS管M25的源级和电阻R2的一端，并且与ND相连；M25栅极连接M23的栅极，M25的漏级连接地GND，电阻R2的另一端也与高压电源HV相连。有益效果本专利技术提出的一种高压半桥驱动电路，与现有技术相比具有以下优点：(1)提供半桥PMOS和NMOS管高压的栅源驱动，降低半桥MOS管的导通阻抗。(2)兼顾在半桥驱动电源低于5.5V时，使半桥MOS管栅源驱动电压达到电源电压范围，最大限度保证较小的导通阻抗。附图说明图1是传统半桥驱动电路。图2是本专利技术所述高压半桥驱动电路系统框图。图3是本专利技术所述高压半桥驱动电路中的PMOS管驱动电路。图4是本专利技术所述高压半桥驱动电路中的NMOS管驱动电路。具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：本专利技术的工作原理是：本专利技术所述的高压半桥驱动电路整体框图如图2，PMOS功率管P和NMOS功率管N的漏级相连，PMOS功率管源极接高压电源HV，NMOS功率管源极接地GND，PMOS功率管P和NMOS功率管N构成了半桥结构。其中逻辑信号PIN通过本专利技术所述的高压半桥驱动电路控制PMOS功率管P的栅极PD端，从而控制P的开启与关闭，同时，逻辑信号NIN通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压半桥驱动电路，其特征在于包括PMOS高压驱动电路和NMOS高压驱动电路，分别用于驱动PMOS功率管和NMOS功率管；所述的PMOS高压驱动电路包括P死区控制电路、P电平移位电路、P驱动钳位电路、P高边驱动电路和P低边驱动电路；PMOS管P的驱动信号PIN与P死区控制电路连接，P死区控制电路分别连接P电平移位电路和P低边驱动电路；P驱动钳位电路与P低边驱动电路连接，P电平移位电路与P高边驱动电路连接；P高边驱动电路和P低边驱动电路的输出相连为PD，PD连接半桥结构中PMOS功率管栅极，驱动功率管P的开启与关闭；所述的NMOS高压驱动电路包括N死区控制电路、N电平移位电路、N驱动钳位电路、N高边驱动电路和N低边驱动电路；NMOS管N的驱动信号NIN与N死区控制电路连接，同时N死区控制电路分别连接N电平移位电路和N低边驱动电路；N电平移位电路与N高边驱动电路连接，N驱动钳位电路与N高边驱动电路连接；N高边驱动和N低边驱动输出相连为ND，ND同时连接半桥结构中NMOS功率管栅极，驱动功率管N的开启与关闭。

【技术特征摘要】
1.一种高压半桥驱动电路，其特征在于包括PMOS高压驱动电路和NMOS高压驱动电路，分别用于驱动PMOS功率管和NMOS功率管；所述的PMOS高压驱动电路包括P死区控制电路、P电平移位电路、P驱动钳位电路、P高边驱动电路和P低边驱动电路；PMOS管P的驱动信号PIN与P死区控制电路连接，P死区控制电路分别连接P电平移位电路和P低边驱动电路；P驱动钳位电路与P低边驱动电路连接，P电平移位电路与P高边驱动电路连接；P高边驱动电路和P低边驱动电路的输出相连为PD，PD连接半桥结构中PMOS功率管栅极，驱动功率管P的开启与关闭；所述的NMOS高压驱动电路包括N死区控制电路、N电平移位电路、N驱动钳位电路、N高边驱动电路和N低边驱动电路；NMOS管N的驱动信号NIN与N死区控制电路连接，同时N死区控制电路分别连接N电平移位电路和N低边驱动电路；N电平移位电路与N高边驱动电路连接，N驱动钳位电路与N高边驱动电路连接；N高边驱动和N低边驱动输出相连为ND，ND同时连接半桥结构中NMOS功率管栅极，驱动功率管N的开启与关闭。2.根据权利要求1所述的高压半桥驱动电路，其特征在于所述的P死区控制电路包括或门OR1、与门AND1和两个P延时模块；所述的P高边驱动电路包括反相器INV11、INV12、高压PMOS管M11和M13；所述的P低边驱动电路包括高压PMOS管M12和M14；所述的P驱动钳位电路包括PMOS管Mp1、Mp2……Mpn、电流源I11、I12和NMOS管M15；PIN连接或门OR1和与门AND1的输入端，与门AND1的输出P2连接第一P延时模块，其延时后的输出P2D与或门OR1的另一输入端连接；或门OR1的输出P1连接P电平移位电路的输入和第二P延时模块，其延时后的输出P1D连接与门AND1的输入端，与门AND1的输出接P延时模块的输入和高压PMOS管M12的栅极；P电平移位电路的输出接反相器INV11，反相器INV11的输出接反相器INV12，反相器INV12的输出接PMOS高压管M11和M13的栅极；高压管M11和M13的源极接高压电源HV；反相器INV11，INV12的电源和地的供电分别连接HV和HV_VSS；P电平移位电路连接电源HV，HV_VSS，GND和VCC，其作用是把VCC和GND的电源轨上的逻辑信号进行电平移位成为HV到HV_VSS高压电源轨上的逻辑；M12...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雨鑫，张豪，郑怀仓，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61