具保护电路的半桥电路驱动芯片及其保护方法技术

本发明专利技术提供了一种具保护电路的半桥电路驱动芯片及其保护方法。高侧电压监测模块连接于高侧信号输出端，监测高侧晶体管的高侧开启电压，形成高侧开启信号。低侧电压监测模块连接于低侧信号输出端，监测低侧晶体管的低侧开启电压，形成低侧开启信号。保护模块在接收高侧开启信号及低侧开启信号时，产生重设信号，输出至高侧驱动模块，关闭高侧晶体管，并输出至低侧驱动模块，关闭低侧晶体管。

Half-Bridge Circuit Driver Chip with Protective Circuit and Its Protection Method

【技术实现步骤摘要】
具保护电路的半桥电路驱动芯片及其保护方法
本专利技术是有关于一种半桥电路驱动芯片所包含的保护电路及其保护方法，特别是有关于一种能根据高侧信号输出端及低侧信号输出端的电压监测，防止高侧晶体管及低侧晶体管同时开启，造成射穿(Shoot-through)现象发生的半桥电路驱动芯片及其保护方法。
技术介绍
现有技术当中，半桥电路是利用驱动芯片控制上下臂晶体管的切换，提供负载所需的高压。在驱动芯片中分为高侧(highside)及低侧(lowside)两个区域，在这两个区域之间电压会相差达100至600伏以上，甚至超过1000伏，一般控制器所传送的切换信号，并不足以驱动高侧端的晶体管，必须通过电压位移转换器转换信号的准位，使其能驱动高侧端的晶体管。当高侧端与低侧端的晶体管同时被驱动而打开时，系统的高压电源对接地端将会造成短路，使得大电流直接贯穿高低侧的晶体管，造成半桥电路元件的损毁。虽然在传送驱动信号时可以设计使信号波形在开启的部分不重叠，但若受到杂讯干扰而使驱动信号误动作而开启晶体管，仍有可能造成射穿的现象产生。即便结合过电流保护电路，也可能因为反应过慢而无法即时关闭晶体管。综观前所述，现有的半桥电路在保护机制上仍然具有相当的缺陷，因此，本专利技术根据设计一种具有保护电路的半桥电路驱动芯片及其保护方法，针对现有技术的缺失加以改善，确保实际操作时能受到有效的保护，进而增进产业上的实施利用。
技术实现思路
有鉴于上述现有技术的问题，本专利技术的目的就是在提供一种具保护电路的半桥电路驱动芯片及其保护方法，使其能避免高侧晶体管与低侧晶体管同时开启的情况，解决现有的保护电路无法即时关闭上下臂电路，造成系统电源对地短路产生大电流而损毁元件的问题。根据本专利技术的一目的，提出一种具保护电路的半桥电路驱动芯片，适用于控制高侧晶体管及低侧晶体管的切换，其包含高侧信号输入端、高侧信号输出端、低侧信号输入端、低侧信号输出端、第一脉冲产生模块、第一电压位移转换器、高侧驱动模块、高侧电压监测模块、第二脉冲产生模块、第二电压位移转换器、低侧驱动模块、低侧电压监测模块以及保护模块。其中，高侧信号输入端接收高侧输入信号，高侧信号输出端连接于高侧晶体管，低侧信号输入端接收低侧输入信号，低侧信号输出端连接于低侧晶体管。第一脉冲产生模块连接于高侧信号输入端，将高侧输入信号转换成高侧脉冲信号。第一电压位移转换器连接于第一脉冲产生模块，提高高侧脉冲信号的电压位准。高侧驱动模块连接于第一电压位移转换器，将高侧脉冲信号转换成高侧驱动信号，经过高侧信号输出端控制高侧晶体管的切换。高侧电压监测模块连接于高侧信号输出端，监测高侧晶体管开启时的高侧开启电压。第二脉冲产生模块连接于高侧电压监测模块，将高侧开启电压转换成高侧开启脉冲。第二电压位移转换器连接于第二脉冲产生模块，降低高侧开启脉冲的电压位准，形成高侧开启信号。低侧驱动模块连接于低侧信号输入端，将低侧输入信号转换成低侧驱动信号，经过低侧信号输出端控制低侧晶体管的切换。低侧电压监测模块连接于低侧信号输出端，监测低侧晶体管开启时的低侧开启电压，形成低侧开启信号。保护模块连接第二电压位移转换器及低侧电压监测模块，当接收高侧开启信号及低侧开启信号时，产生重设信号，输出至第一脉冲产生模块，经第一电压位移转换器转换重设信号至高侧驱动模块，关闭高侧晶体管，并输出至低侧驱动模块，关闭低侧晶体管。优选的，高侧电压监测模块可包含串接的第一电阻与第二电阻，设置在高侧信号输出端与高侧浮动接地端之间，由第一电阻与第二电阻分压产生高侧分压，传送至第一比较器与第一参考电压比较，在高侧分压超过第一参考电压时输出高侧开启电压。优选的，低侧电压监测模块可包含串接的第三电阻与第四电阻，设置在低侧信号输出端与低侧接地端之间，由第三电阻与第四电阻分压产生低侧分压，传送至第二比较器与第二参考电压比较，在低侧分压超过第二参考电压时输出低侧开启电压。优选的，保护模块可包含与门及第一正反器，与门连接第二电压位移转换器及低侧电压监测模块，在接收高侧开启信号及低侧开启信号时，触发第一正反器产生重设信号。优选的，高侧驱动模块可包含第二正反器，由高侧脉冲信号当中的上升脉冲信号及下降脉冲信号触发，输出开启及关闭高侧晶体管的高侧驱动信号。根据本专利技术的另一目的，提出一种半桥电路驱动芯片的保护方法，适用于控制高侧晶体管及低侧晶体管的切换。半桥电路驱动芯片的保护方法包含以下步骤：根据高侧信号输入端接收高侧输入信号，根据低侧信号输入端接收低侧输入信号；根据第一脉冲产生模块将高侧输入信号转换成高侧脉冲信号，传送至第一电压位移转换器，提高高侧脉冲信号的电压位准；根据高侧驱动模块将高侧脉冲信号转换成高侧驱动信号，经过高侧信号输出端控制高侧晶体管的切换；根据高侧电压监测模块监测高侧晶体管开启时的高侧开启电压，经过第二脉冲产生模块转换成高侧开启脉冲，传送至第二电压位移转换器，降低高侧开启脉冲的电压位准，形成高侧开启信号；根据低侧驱动模块将低侧输入信号转换成低侧驱动信号，经过低侧信号输出端控制低侧晶体管的切换；根据低侧电压监测模块监测低侧晶体管开启时的低侧开启电压，形成低侧开启信号；以及当产生高侧开启信号及低侧开启信号时，根据保护模块产生重设信号，传送至高侧驱动模块以关闭高侧晶体管，并传送至低侧驱动模块以关闭低侧晶体管。优选的，高侧电压监测模块可根据第一电阻及第二电阻对高侧信号输出端至高侧浮动接地端之间进行分压以产生高侧分压，并通过与第一比较器的第一参考电压比较而产生高侧开启电压。优选的，低侧电压监测模块可根据第三电阻及第四电阻对低侧信号输出端至低侧接地端之间进行分压以产生低侧分压，并通过与第二比较器的第二参考电压比较而产生低侧开启电压。优选的，保护模块可根据与门接收高侧开启信号及低侧开启信号的输入，当收到高侧开启信号及低侧开启信号时，触发第一正反器以产生重设信号。优选的，高侧驱动模块可根据第二正反器接收高侧脉冲信号当中的上升脉冲信号及下降脉冲信号的输入，输出开启及关闭高侧晶体管的高侧驱动信号。综上所述，采用本专利技术的具保护电路的半桥电路驱动芯片及其保护方法，其可具有一或多个下述优点：(1)此具保护电路的半桥电路驱动芯片及其保护方法可根据保护电路接收高侧电压监测模块及低侧电压监测模块所监控的晶体管开启状态，在同时接收高侧开启信号及低侧开启信号时，迅速关闭高低侧的晶体管以避免射穿现象发生，提高操作的安全性。(2)此具保护电路的半桥电路驱动芯片及其保护方法可根据高侧电压监测模块及低侧电压监测模块监控高低侧晶体管开启的驱动信号，防止驱动信号受到杂讯干扰而造成晶体管误启动时，发生短路损毁电路元件的问题。(3)此具保护电路的半桥电路驱动芯片及其保护方法，可根据保护模块直接传送重设信号关闭高低侧的晶体管，避免过电流保护电路反应不及造成元件损毁的问题，提升保护的效率及即时性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的具保护电路的半桥电路驱动芯片的方块图。图2为本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具保护电路的半桥电路驱动芯片，其特征在于，适用于控制一高侧晶体管及一低侧晶体管的切换，其包含：一高侧信号输入端，接收一高侧输入信号；一高侧信号输出端，连接于该高侧晶体管；一低侧信号输入端，接收一低侧输入信号；一低侧信号输出端，连接于该低侧晶体管；一第一脉冲产生模块，连接于该高侧信号输入端，将该高侧输入信号转换成一高侧脉冲信号；一第一电压位移转换器，连接于该第一脉冲产生模块，提高该高侧脉冲信号的电压位准；一高侧驱动模块，连接于该第一电压位移转换器，将该高侧脉冲信号转换成一高侧驱动信号，经过该高侧信号输出端控制该高侧晶体管的切换；一高侧电压监测模块，连接于该高侧信号输出端，监测该高侧晶体管开启时的一高侧开启电压；一第二脉冲产生模块，连接于该高侧电压监测模块，将该高侧开启电压转换成一高侧开启脉冲；一第二电压位移转换器，连接于该第二脉冲产生模块，降低该高侧开启脉冲的电压位准，形成一高侧开启信号；一低侧驱动模块，连接于该低侧信号输入端，将该低侧输入信号转换成一低侧驱动信号，经过该低侧信号输出端控制该低侧晶体管的切换；一低侧电压监测模块，连接于该低侧信号输出端，监测该低侧晶体管开启时的一低侧开启电压，形成一低侧开启信号；以及一保护模块，连接该第二电压位移转换器及该低侧电压监测模块，当接收该高侧开启信号及该低侧开启信号时，产生一重设信号，输出至该第一脉冲产生模块，经该第一电压位移转换器转换该重设信号至该高侧驱动模块，关闭该高侧晶体管，并输出至该低侧驱动模块，关闭该低侧晶体管。...

【技术特征摘要】
2018.02.07 TW 1071042471.一种具保护电路的半桥电路驱动芯片，其特征在于，适用于控制一高侧晶体管及一低侧晶体管的切换，其包含：一高侧信号输入端，接收一高侧输入信号；一高侧信号输出端，连接于该高侧晶体管；一低侧信号输入端，接收一低侧输入信号；一低侧信号输出端，连接于该低侧晶体管；一第一脉冲产生模块，连接于该高侧信号输入端，将该高侧输入信号转换成一高侧脉冲信号；一第一电压位移转换器，连接于该第一脉冲产生模块，提高该高侧脉冲信号的电压位准；一高侧驱动模块，连接于该第一电压位移转换器，将该高侧脉冲信号转换成一高侧驱动信号，经过该高侧信号输出端控制该高侧晶体管的切换；一高侧电压监测模块，连接于该高侧信号输出端，监测该高侧晶体管开启时的一高侧开启电压；一第二脉冲产生模块，连接于该高侧电压监测模块，将该高侧开启电压转换成一高侧开启脉冲；一第二电压位移转换器，连接于该第二脉冲产生模块，降低该高侧开启脉冲的电压位准，形成一高侧开启信号；一低侧驱动模块，连接于该低侧信号输入端，将该低侧输入信号转换成一低侧驱动信号，经过该低侧信号输出端控制该低侧晶体管的切换；一低侧电压监测模块，连接于该低侧信号输出端，监测该低侧晶体管开启时的一低侧开启电压，形成一低侧开启信号；以及一保护模块，连接该第二电压位移转换器及该低侧电压监测模块，当接收该高侧开启信号及该低侧开启信号时，产生一重设信号，输出至该第一脉冲产生模块，经该第一电压位移转换器转换该重设信号至该高侧驱动模块，关闭该高侧晶体管，并输出至该低侧驱动模块，关闭该低侧晶体管。2.根据权利要求1所述的具保护电路的半桥电路驱动芯片，其特征在于，该高侧电压监测模块包含串接的一第一电阻与一第二电阻，设置在该高侧信号输出端与一高侧浮动接地端之间，由该第一电阻与该第二电阻分压产生一高侧分压，传送至一第一比较器与一第一参考电压比较，在该高侧分压超过该第一参考电压时输出该高侧开启电压。3.根据权利要求1所述的具保护电路的半桥电路驱动芯片，其特征在于，该低侧电压监测模块包含串接的一第三电阻与一第四电阻，设置在该低侧信号输出端与一低侧接地端之间，由该第三电阻与该第四电阻分压产生一低侧分压，传送至一第二比较器与一第二参考电压比较，在该低侧分压超过该第二参考电压时输出该低侧开启电压。4.根据权利要求1所述的具保护电路的半桥电路驱动芯片，其特征在于，该保护模块包含一与门及一第一正反器，该与门连接该第二电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：张育麒，
申请(专利权)人：新唐科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71