全N型MOSFET实现的电压自举电路及驱动控制电路制造技术

本发明专利技术公开了一种全N型MOSFET实现的电压自举电路及驱动控制电路。所述电压自举电路包括：自举二极管、第一自举电压开关、第二自举电压开关、开漏电平转换电路、自举电容。本发明专利技术通过使用第一自举电压开关以及开漏电平转换电路，替代了常用电压自举电路里面P型MOSFET管的功能，实现了全N型MOSFET管实现的电压自举电路，来驱动N型MOSFET器件。这样对于半导体制造来说可以减少生产时mask的层数，降低生产成本，也可以使用一些没有高压P型MOSFET管的制造工艺，进而有效降低了自举电路的制备难度和制备成本。

Voltage bootstrap circuit and drive control circuit implemented by all n-type MOSFET

【技术实现步骤摘要】
全N型MOSFET实现的电压自举电路及驱动控制电路
本专利技术涉及电压自举电路
，特别涉及一种全N型MOSFET实现的电压自举电路及驱动控制电路。
技术介绍
N型金属-氧化层半导体场效晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，简称“MOSFET”)广泛的运用于电源系统中，相对于P型MOSFET具有较高的电子迁移率，使得其导电能力较强，导通电阻较小同时成本也更低，但其要求控制栅极上的电压远高于传输的电压，为使其能够传输电源电压，需要将控制栅极上的电压提升到远高于电源电压，通常使用电压自举技术来提升控制栅上的电压，这一技术被广泛应用于N型MOSFET和绝缘栅双极型晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，简称“IGBT”)的驱动控制电路中。常用N型MOSFET的电压自举电路如图1所示。其中，Dbs0为自举二极管，Cbs0为自举电容，Mp为高压P型MOSFET，Mn10为高压N型MOSFET，Mnu0和Mnd0为N型MOSFET，VOUT为N型MOSFET输出的驱动电压，VDD和GND为电源和地。由此可见该电路需要P型MOSFET，由于P型MOSFET工艺复杂，面积巨大，也就意味着相比于标准的逻辑工艺需要额外的掩模版和生产步骤，进而需要较高的制备成本。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种全N型MOSFET实现的电压自举电路及驱动控制电路。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种全N型MOSFET实现的电压自举电路，与输出驱动电路连接，所述电压自举电路包括：与电源连接的自举二极管、与输出驱动电路连接的第一自举电压开关和第二自举电压开关、与第一自举电压开关连接的开漏电平转换电路、用于维持第一自举电压开关输出稳定的自举电容，第二自举电压开关的控制端接入第一开关信号，用于在第一开关信号的操作下，控制第二自举电压开关的导通或关闭；开漏电平转换电路接入第三开关信号并与第一自举电压开关连接，用于在第三开关信号的操作下，控制第一自举电压开关的导通或关闭；当第二自举电压开关导通且第一自举电压开关关闭时，第一自举电压开关向输出驱动电路输出的自举电压无法满足输出驱动电路开启条件，输出驱动电路关闭；当第二自举电压开关关闭且第一自举电压开关导通时，第一自举电压开关向输出驱动电路输出的自举电压满足输出驱动电路开启条件，输出驱动电路导通。在本专利技术实施例上述的电压自举电路中，所述开漏电平转换电路，包括：上拉电阻和第三自举电压开关，自举二极管的正极与电源连接，自举二极管的负极分别与上拉电阻的一端、第一自举电压开关的漏极、自举电容的一端连接，上拉电阻的另一端分别与第一自举电压开关的栅极、第三自举电压开关的漏极连接，第三自举电压开关的栅极接入第三开关信号，第三自举电压开关的源极接地，第一自举电压开关的源极分别与第二自举电压开关的漏极、输出驱动电路连接，第二自举电压开关的栅极接入第一开关信号，第二自举电压开关的源极分别与自举电容的另一端、输出驱动电路连接。在本专利技术实施例上述的电压自举电路中，第一自举电压开关、第二自举电压开关、以及第三自举电压开关均为N型MOSFET管。另一方面，本专利技术实施例提供了一种驱动控制电路，包括：电压自举电路和输出驱动电路，所述电压自举电路包括：与电源连接的自举二极管、与输出驱动电路连接的第一自举电压开关和第二自举电压开关、与第一自举电压开关连接的开漏电平转换电路、用于维持第一自举电压开关输出稳定的自举电容，第二自举电压开关的控制端接入第一开关信号，用于在第一开关信号的操作下，控制第二自举电压开关的导通或关闭；开漏电平转换电路接入第三开关信号并与第一自举电压开关连接，用于在第三开关信号的操作下，控制第一自举电压开关的导通或关闭；当第二自举电压开关导通且第一自举电压开关关闭时，第一自举电压开关向输出驱动电路输出的自举电压无法满足输出驱动电路开启条件，输出驱动电路关闭；当第二自举电压开关关闭且第一自举电压开关导通时，第一自举电压开关向输出驱动电路输出的自举电压满足输出驱动电路开启条件，输出驱动电路导通。在本专利技术实施例上述的驱动控制电路中，所述输出驱动电路包括：输出上拉管和输出下拉管，输出上拉管的控制端接入第一自举电压开关输出的自举电压，用于当自举电压满足输出上拉管导通条件时，输出驱动电路导通；输出下拉管的控制端接入第二开关信号，用于在第二开关信号的操作下，控制输出下拉管的导通或关闭；当第二自举电压开关导通、第一自举电压开关关闭、控制输出下拉管开启时，输出驱动电路关闭；当第二自举电压开关关闭、第一自举电压开关导通、控制输出下拉管关闭时，输出驱动电路开启。在本专利技术实施例上述的驱动控制电路中，所述开漏电平转换电路，包括：上拉电阻和第三自举电压开关，自举二极管的正极与电源连接，自举二极管的负极分别与上拉电阻的一端、第一自举电压开关的漏极、自举电容的一端连接，上拉电阻的另一端分别与第一自举电压开关的栅极、第三自举电压开关的漏极连接，第三自举电压开关的栅极接入第三开关信号，第三自举电压开关的源极接地，第一自举电压开关的源极分别与第二自举电压开关的漏极、输出上拉管的栅极连接，第二自举电压开关的栅极接入第一开关信号，第二自举电压开关的源极分别与自举电容的另一端、输出上拉管的源极、输出下拉管的漏极连接，输出上拉管的漏极接入电源，输出下拉管的栅极接入第二开关信号且其源极接地。在本专利技术实施例上述的驱动控制电路中，第一自举电压开关、第二自举电压开关、以及第三自举电压开关均为N型MOSFET管。在本专利技术实施例上述的驱动控制电路中，输出上拉管和输出下拉管均为N型MOSFET管。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过使用第一自举电压开关以及开漏电平转换电路，替代了常用电压自举电路里面P型MOSFET管的功能，实现了全N型MOSFET管实现的电压自举电路，来驱动N型MOSFET器件。这样对于半导体制造来说可以减少生产时mask的层数，降低生产成本，也可以使用一些没有高压P型MOSFET管的制造工艺，进而有效降低了自举电路的制备难度和制备成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种现有驱动控制电路的电路图；图2是本专利技术实施例提供的一种驱动控制电路的电路图；图3是本专利技术实施例提供的一种驱动控制电路中多种开关信号和电路中节点的输出信号的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全N型MOSFET实现的电压自举电路，与输出驱动电路连接，其特征在于，所述电压自举电路包括：与电源(VDD)连接的自举二极管(Dbs)、与输出驱动电路连接的第一自举电压开关(Mn0)和第二自举电压开关(Mn1)、与第一自举电压开关(Mn0)连接的开漏电平转换电路、用于维持第一自举电压开关(Mn0)输出稳定的自举电容(Cbs)，/n第二自举电压开关(Mn1)的控制端接入第一开关信号(sw1)，用于在第一开关信号(sw1)的操作下，控制第二自举电压开关(Mn1)的导通或关闭；/n开漏电平转换电路接入第三开关信号(sw3)并与第一自举电压开关(Mn0)连接，用于在第三开关信号(sw3)的操作下，控制第一自举电压开关(Mn0)的导通或关闭；/n当第二自举电压开关(Mn1)导通且第一自举电压开关(Mn0)关闭时，第一自举电压开关(Mn0)向输出驱动电路输出的自举电压无法满足输出驱动电路开启条件，输出驱动电路关闭；/n当第二自举电压开关(Mn1)关闭且第一自举电压开关(Mn0)导通时，第一自举电压开关(Mn0)向输出驱动电路输出的自举电压满足输出驱动电路开启条件，输出驱动电路导通。/n

【技术特征摘要】
1.一种全N型MOSFET实现的电压自举电路，与输出驱动电路连接，其特征在于，所述电压自举电路包括：与电源(VDD)连接的自举二极管(Dbs)、与输出驱动电路连接的第一自举电压开关(Mn0)和第二自举电压开关(Mn1)、与第一自举电压开关(Mn0)连接的开漏电平转换电路、用于维持第一自举电压开关(Mn0)输出稳定的自举电容(Cbs)，
第二自举电压开关(Mn1)的控制端接入第一开关信号(sw1)，用于在第一开关信号(sw1)的操作下，控制第二自举电压开关(Mn1)的导通或关闭；
开漏电平转换电路接入第三开关信号(sw3)并与第一自举电压开关(Mn0)连接，用于在第三开关信号(sw3)的操作下，控制第一自举电压开关(Mn0)的导通或关闭；
当第二自举电压开关(Mn1)导通且第一自举电压开关(Mn0)关闭时，第一自举电压开关(Mn0)向输出驱动电路输出的自举电压无法满足输出驱动电路开启条件，输出驱动电路关闭；
当第二自举电压开关(Mn1)关闭且第一自举电压开关(Mn0)导通时，第一自举电压开关(Mn0)向输出驱动电路输出的自举电压满足输出驱动电路开启条件，输出驱动电路导通。


2.根据权利要求1所述的电压自举电路，其特征在于，所述开漏电平转换电路，包括：上拉电阻(Rbs)和第三自举电压开关(Mn2)，
自举二极管(Dbs)的正极与电源(VDD)连接，自举二极管(Dbs)的负极分别与上拉电阻(Rbs)的一端、第一自举电压开关(Mn0)的漏极、自举电容(Cbs)的一端连接，上拉电阻(Rbs)的另一端分别与第一自举电压开关(Mn0)的栅极、第三自举电压开关(Mn2)的漏极连接，第三自举电压开关(Mn2)的栅极接入第三开关信号(sw3)，第三自举电压开关(Mn2)的源极接地，第一自举电压开关(Mn0)的源极分别与第二自举电压开关(Mn1)的漏极、输出驱动电路连接，第二自举电压开关(Mn1)的栅极接入第一开关信号(sw1)，第二自举电压开关(Mn1)的源极分别与自举电容(Cbs)的另一端、输出驱动电路连接。


3.根据权利要求2所述的电压自举电路，其特征在于，第一自举电压开关(Mn0)、第二自举电压开关(Mn1)、以及第三自举电压开关(Mn2)均为N型MOSFET管。


4.一种驱动控制电路，其特征在于，包括：电压自举电路和输出驱动电路，所述电压自举电路包括：与电源(VDD)连接的自举二极管(Dbs)、与输出驱动电路连接的第一自举电压开关(Mn0)和第二自举电压开关(Mn1)、与第一自举电压开关(Mn0)连接的开漏电平转换电路、用于维持第一自举电压开关(Mn0)输出稳定的自举电容(Cbs)，
第二自举电压开关(Mn1)的控制端接入第一开关信号(sw1)，用于在第一开关信号(sw1)的操作下，控制第二自举电压开关(Mn1)的导通或...

【专利技术属性】
技术研发人员：许如柏，刘桂云，鲍奇兵，
申请(专利权)人：辉芒微电子深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44