[发明专利]一种半桥驱动电路中的自举二极管仿真电路

说明书

技术领域

本发明涉及半桥驱动电路，尤其涉及一种半桥驱动电路中的自举二极管仿真电路。

背景技术

半桥驱动电路在电机驱动、电子镇流器、开关电源等领域中有着广泛的应用，它用来驱动两个以图腾柱形式连接的功率MOS管或IGBT，使其交替导通。半桥驱动电路内部除了作为高侧与低侧电路接口的高压电平移位电路外(它位于隔离结构的边缘，需要工作在几百伏特的电压下)，其他的电路模块分别位于高压区(高侧电源供电)和低压区(低侧电源供电)，均工作在10到20伏的电压下，为了提高电源的利用效率，只采用单电源供电，低压区直接使用直流电源VCC供电，而高压区处于浮置状态则通过自举电容供电，如图1所示，当半桥结构中下管(低侧管)M₁导通，上管(高侧管)M₂关断时，直流电源VCC通过自举二极管D_B和下管M₁对自举电容C_B充电，当上管开启，下管关断时，自举电容C_B为高侧电路供电。

外接自举电路由自举二极管D_B和自举电容C_B构成，但是自举二极管会增大电路的成本，导通压降影响最终电容上的充电压降，且其反向恢复电流引起自举电容漏电，而由于自举二极管需要的峰值电流容量太大，击穿电压太高，以至于不能集成在芯片内，美国专利第7215189B2号提出一种具有动态背栅偏置的自举二极管仿真器，替代图1中的自举二极管D_B，如图2、3所示，自举二极管仿真器包括N沟道LDMOS晶体管LD1，其漏极连接到低侧电源电压，源极连接到自举二极管仿真器的输出VB，栅极由栅极驱动电路控制，背栅极连接到动态背栅偏置电路。仅在低侧驱动输出LO为高时，控制所述N沟道LDMOS晶体管导通，实现对自举电容C_B充电。

虽然美国专利第7215189B2号中的栅极驱动电路能够有效防止LDMOS误开启，且其动态背栅偏置能够防止N沟道LDMOS晶体管LD1的寄生三极管导通，并且使得在充电过程中N沟道LDMOS晶体管LD1的导通电阻不断降低，增大了自举充电电流。但是，其栅极驱动电路输出的给N沟道LDMOS晶体管LD1栅极的驱动电压Vgate不够高，这使得N沟道LDMOS晶体管LD1的导通电阻仍然过高，充电速度仍不够快。这使得这种传统的自举二极管仿真电路不适合于某些应用，例如高频半桥驱动电路应用。

发明内容

本发明目的在于针对美国专利第7215189B2号中自举二极管仿真电路的缺点，提供一种半桥驱动电路中的自举二极管仿真电路，对其中的栅极驱动电路进行了改进，能够提高自举二极管仿真器中N沟道LDMOS晶体管LD1的栅极驱动电压Vgate。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种半桥驱动电路中的自举二极管仿真电路，半桥驱动电路包括作为负载的低侧NMOS管M₁和高侧NMOS管M₂以及低侧驱动电路、高侧驱动电路、逻辑控制电路、自举电容C_B和自举二极管仿真电路，高侧NMOS管M₂和低侧NMOS管M₁以图腾柱的方式相连接，高侧NMOS管M₂的漏极连接高侧电源VH，高侧NMOS管M₂的栅极连接高侧驱动电路的输出HO，高侧NMOS管M₂的源极与低侧NMOS管M₁的漏极互连并连接高侧驱动电路的浮动地端VS及自举电容C_B的一端，自举电容C_B的另一端连接自举二极管仿真电路的输出电压VB，低侧NMOS管M₁的栅极连接低侧驱动电路的输出LO，低侧NMOS管M₁的源极公共地COM，低侧驱动电路的供电端连接低侧电源VCC，低侧驱动电路的接地端连接公共地COM，高侧驱动电路的供电端连接自举二极管仿真电路的输出电压VB，自举二极管仿真电路的供电端连接低侧电源VCC，高侧输入信号HIN和低侧输入信号LIN通过逻辑控制电路分别输出高侧信号及低侧信号给高侧驱动电路及低侧驱动电路，低侧输入信号LIN还连接自举二极管仿真电路的信号输入端，逻辑控制电路的供电端连接低侧电源VCC，逻辑控制电路的接地端连接公共地COM；