【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功率集成电路，特别涉及一种提升高压栅驱动芯片抗噪能力的电平移位电路。
技术介绍
1、高压栅极驱动芯片是一种专门设计用于控制高压mosfet、igbt等大功率半导体器件的集成电路芯片。微控制器输出的小功率控制信号经过栅极驱动芯片处理，转变为大功率的驱动信号，进而可以有效地控制大功率器件的开通与关断。此外，一些集成特殊辅助功能模块的栅极驱动芯片还可以改善被驱动器件的开关性能，提升器件的可靠性。高压栅极驱动芯片被广泛应用于电机驱动、逆变器、电动汽车、led驱动等产品，在电力电子领域发挥了举足轻重的作用。
2、图1展示了高压栅极驱动芯片的典型应用图。其中，作为不同电压域之间的信号传输桥梁，高压电平移位电路除了要起到将逻辑控制信号从低压域传输到高压域的作用外，还需要能够确保输出信号完整无误。对于电平移位电路的设计来说，提高其抗瞬时噪声(dv/dt噪声)能力是一大难点。dv/dt噪声是由高压功率管开关过程中浮动地vssh发生突变而产生的，通过自举电容c1耦合到高压域电源轨vddh上，进而耦合至电平移位电路内部节点。若不采取一定措施，电平移位电路受dv/dt噪声干扰将输出错误逻辑信号，导致芯片整体功能失效。
3、传统电平移位电路如图2所示，包括窄脉冲产生电路003、低压-高压电平移位支路001和信号处理电路002。低压-高压电平移位支路001的输入信号in_s、in_r为窄脉冲产生电路输出的两路非同相窄脉冲信号。输入信号进入低压-高压电平移位支路001后转换到高压域电源轨，输出信号set、reset电压范
4、但是，当图1中高侧功率器件t1开启后，vssh、vddh电位将会快速上升。因高压nmos器件hmn1和hmn2漏源寄生电容较大，因此低压-高压电平移位支路001输出端口存在大寄生电容。vddh电压瞬变会在寄生电容上耦合噪声电流，在电阻r1和r2上产生压降，导致本应保持为高电平的输出信号set、reset出现一个相对于vddh的共模负脉冲。假如噪声脉冲的幅度低于反相器inv1和inv2的输入阈值，反相器inv1、inv2将会同时输出两路正脉冲信号，导致rs触发器进入不定态。由于半导体制造工艺限制，低压-高压电平移位支路001的两条支路难以做到完全匹配，因此rs触发器输入信号的变化存在相差，最终导致输出发生错误，具体波形图如图3所示。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种提升高压栅驱动芯片抗噪能力的电平移位电路，能够有效消除噪声引起的误触发问题，同时将滤波延时降到最低，提高了高压栅极驱动芯片的可靠性。
2、本专利技术实施例提供一种提升高压栅驱动芯片抗噪能力的电平移位电路，包括：
3、窄脉冲产生电路、动态负载电平移位支路、反相器、反馈控制模块、滤波模块、rs触发器；
4、所述窄脉冲产生电路用于根据整体输入信号in生成两路窄脉冲信号；
5、所述动态负载电平移位支路的输入为所述两路窄脉冲信号和所述反馈控制模块输出的反馈控制信号，用于将输入的两路窄脉冲信号的电平从低压域转换到高压域中，并输出两路输出信号至所述反馈控制模块和所述滤波模块；
6、所述反相器连接所述动态负载电平移位支路与所述反馈控制模块和所述滤波模块，用于波形整形与逻辑控制；
7、所述反馈控制模块的输入信号为所述动态负载电平移位支路的两路输出信号分别经一级反相器处理后的信号，输出的反馈控制信号接入到所述动态负载电平移位支路，所述反馈控制模块用于利用产生的反馈控制信号调节所述动态负载电平移位支路的负载阻抗，以在存在噪声电流时，降低所述动态负载电平移位支路的负载阻抗来降低噪声电流对所述动态负载电平移位支路输出电压的干扰；
8、所述滤波模块的输入信号为所述动态负载电平移位支路的两路输出信号reset、set分别经两级反相器处理后的信号，输出的两路信号接入至所述rs触发器，所述滤波模块用于滤除信号中的噪声；
9、所述rs触发器用于将两路窄脉冲输入信号还原为电平信号。
10、在本专利技术的一个实施例中，所述动态负载电平移位支路包括：第一耐高压nmos管hmn1、第二耐高压nmos管hmn2、第一钳位二极管q1、第二钳位二极管q2、第一电阻r1、第二电阻r2、第一pmos管mp1、第二pmos管mp2、第三电阻r3、第四电阻r4，其中，由所述第一电阻r1、所述第二电阻r2、所述第三电阻r3、所述第四电阻r4、所述第一pmos管mp1和所述第二pmos管mp2构成的动态负载结构根据所述第一pmos管mp1和所述第二pmos管mp2栅极的反馈控制信号fb动态调节负载阻抗的大小；
11、所述动态负载电平移位支路连接关系为：所述第一耐高压nmos管hmn1的栅极连接前级所述窄脉冲产生电路的一路输出信号，源极连接低压域电源轨的地信号vssl，漏极连接所述第一钳位二极管q1的阴极、所述第一电阻r1的一端、所述第三电阻r3的一端、以及第一反相器inv1的输入；所述第一钳位二极管q1的阳极连接高压域电源轨的地信号vssh；所述第一电阻r1的另一端连接高压域电源轨的电源信号vddh；所述第一pmos管mp1的漏极连接所述第三电阻r3的另一端，源极连接高压域电源轨的电源信号vddh，栅极连接所述第二pmos管mp2的栅极和所述反馈控制模块的输出端口，以接收所述反馈控制模块的反馈控制信号；所述第二耐高压nmos管hmn2的栅极连接前级窄脉冲产生电路的另一路输出信号，源极连接低压域电源轨的地信号vssl，漏极连接所述第二钳位二极管q2的阴极、所述第二电阻r2的一端、所述第四电阻r4的一端以及第二反相器inv2的输入；所述钳位二极管q2的阳极连接高压域电源轨的地信号vssh；所述第二电阻r2的另一端连接高压域电源轨的电源信号vddh；所述第二pmos管mp2的漏极连接所述第四电阻r4的另一端，源极连接高压域电源轨的电源信号vddh。
12、在本专利技术的一个实施例中，所述反馈控制模块用于检测第一反相器inv1和第二反相器inv2的输出信号中是否存在共模噪声，在存在共模噪声时，输出反馈控制信号fb控制所述第一pmos管mp1和所述第二pmos管mp2的栅极电位，以动态调节电平移位支路的负载大小，以达到减小vddh迅速上升时在主信号通路产生的共模噪声电流对电路输出影响的目的；
13、所述反馈控制模块连接关系为：逻辑门的一个输入端口连接第一反相器inv1的输出端口和第三反相器inv3的输入端口，另一个输入端口连接第二反相器inv2的输出端口和第四反相器inv4的输入端口；逻辑门的输出端口用于输出反馈控制信号，输出端口连接所述第一pmos管mp1的栅极、所述第二pmos管mp2的栅极以及第一电容c1的一端，所述第一电容c1的另一端连接高压域电源轨的地信号vssh；电流源端口连接高压域电源轨的电源信号vddh，地端口本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提升高压栅驱动芯片抗噪能力的电平移位电路，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述动态负载电平移位支路包括：第一耐高压NMOS管HMN1、第二耐高压NMOS管HMN2、第一钳位二极管Q1、第二钳位二极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三电阻R3、第四电阻R4，其中，由所述第一电阻R1、所述第二电阻R2、所述第三电阻R3、所述第四电阻R4、所述第一PMOS管MP1和所述第二PMOS管MP2构成的动态负载结构根据所述第一PMOS管MP1和所述第二PMOS管MP2栅极的反馈控制信号FB动态调节负载阻抗的大小；
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述反馈控制模块用于检测第一反相器INV1和第二反相器INV2的输出信号中是否存在共模噪声，在存在共模噪声时，输出反馈控制信号FB控制所述第一PMOS管MP1和所述第二PMOS管MP2的栅极电位，以动态调节电平移位支路的负载大小，以达到减小VDDH迅速上升时在主信号通路产生的共模噪声电流对电路输出影响的目的；
4.根据权利
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述RS触发器的S端口和R端口分别连接所述滤波模块的两个输出端口，Q端作为整体电路的输出端口OUT，电源端口连接高压域电源轨的电源信号VDDH，地端口连接高压域电源轨的地信号VSSH，所述RS触发器用于将两路窄脉冲信号转换为单路输出信号OUT，一路窄脉冲信号控制OUT信号由低电平上升至高电平，另一路窄脉冲信号控制OUT信号由高电平下降至低电平，OUT信号的周期和脉宽与所述窄脉冲产生电路的输入信号IN保持一致。
6.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述窄脉冲产生电路的输入端口连接整体电路输入信号IN，两个输出端口分别连接所述第一耐高压NMOS管HMN1的栅极和所述第二耐高压NMOS管HMN2的栅极，电源端口连接低压域电源轨的电源信号VDDL，地端口连接低压域电源轨的地信号VSSL，窄脉冲产生电路根据输入信号IN的上升沿和下降沿分别在两路输出端口产生对应的窄脉冲信号。
7.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述反相器包括第一反相器INV1、第二反相器INV2、第三反相器INV3和第四反相器INV4，连接关系为：第一反相器INV1的输入端口连接所述第一耐高压NMOS管HMN1的漏极、所述第一钳位二极管Q1的阴极、所述第一电阻R1的一端和所述第三电阻R3的一端，输出端口连接第三反相器INV3的输入端口和所述反馈控制模块的一个输入端口；第二反相器INV2的输入端口连接所述第二耐高压NMOS管HMN2的漏极、所述第二钳位二极管Q2的阴极、所述第二电阻R2的一端和所述第四电阻R4的一端，输出端口连接第四反相器INV4的输入端口和所述反馈控制模块的另一个输入端口，第三反相器INV3的输出端口连接所述滤波模块的一个输入端口，第四反相器INV4的输出端口连接所述滤波模块的另一个输入端口。
...【技术特征摘要】
1.一种提升高压栅驱动芯片抗噪能力的电平移位电路，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述动态负载电平移位支路包括：第一耐高压nmos管hmn1、第二耐高压nmos管hmn2、第一钳位二极管q1、第二钳位二极管q2、第一电阻r1、第二电阻r2、第一pmos管mp1、第二pmos管mp2、第三电阻r3、第四电阻r4，其中，由所述第一电阻r1、所述第二电阻r2、所述第三电阻r3、所述第四电阻r4、所述第一pmos管mp1和所述第二pmos管mp2构成的动态负载结构根据所述第一pmos管mp1和所述第二pmos管mp2栅极的反馈控制信号fb动态调节负载阻抗的大小；
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述反馈控制模块用于检测第一反相器inv1和第二反相器inv2的输出信号中是否存在共模噪声，在存在共模噪声时，输出反馈控制信号fb控制所述第一pmos管mp1和所述第二pmos管mp2的栅极电位，以动态调节电平移位支路的负载大小，以达到减小vddh迅速上升时在主信号通路产生的共模噪声电流对电路输出影响的目的；
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述滤波模块包括两个结构相同的滤波电路，所述滤波模块的两组输入端口和输出端口分别对应两个滤波电路的输入端口和输出端口，所述滤波模块的两个输入端口分别连接第三反相器inv3的输出端口和第四反相器inv4的输出端口，输出端口分别连接所述rs触发器的s端口与r端口，所述滤波模块用于滤除第三反相器inv3和第四反相器inv4输出信号中的共模噪声，并保证有用的窄脉冲信号能够正常输出，以供后级rs触发器正确还原主通路信号。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述rs触发器的...
【专利技术属性】
技术研发人员：董千恒，郑逸飞，林纪栋，王瑞安，孙伟锋，时龙兴，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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