[发明专利]一种防直通保护自适应死区电路及包含该电路的驱动电路

说明书

本发明公开了一种防直通保护自适应死区电路及包含该电路的驱动电路，属于涉及电机及电源应用场合的集成电路的技术领域。驱动电路包括自适应死区电路、高侧通路逻辑电路和低侧通路逻辑电路，自适应死区电路用于检测高低侧输出信号的电平来实现高低侧输出之间的自适应死区时间，显著降低输出功率管类型、寄生电容以及负载条件变化对驱动电路死区时间的影响，具有很强的稳定性即自适应性，且本发明通过在自适应死区电路的基础上增加窄脉冲防直通控制电路，消除驱动电路在窄脉冲输入情况下可能存在短暂的输出同时为高电平的情况，实现窄脉冲输入防直通保护功能并大大提高自适应死区电路的可靠性和应用频率范围。

技术领域

本发明公开了一种防直通保护自适应死区电路及包含该电路的驱动电路，属于涉及电机及电源应用场合的集成电路的技术领域。

背景技术

单相功率器件栅驱动电路在电机系统和电源系统中应用广泛，其典型应用电路如图1所示，输入一个周期信号，高低侧输出分别连接功率管Q1和Q2的栅极，功率管Q1的漏极连接功率电源VDC，功率管Q1的源极和Q2的漏极互连并连接L1电感，电感L1的另一端连接负载电容C_L的一端，负载电容C_L的另一端和功率管Q2的源极互连到地，VB和VS之间连接一个自举电容C_B，VCC经过一个自举二极管D_B连接到VB，VCC连接系统电源。

在单相功率器件栅驱动电路中，为了防止高低侧通路输出信号出现同时为高电平、两个功率管同时打开，此时，功率电源和地之间直通，极易烧毁功率器件，通常设计驱动电路时会采用死区电路来规避这种风险。从结构与设计思路上可以将死区电路大体分为两种，第一种是通过对输入信号增加死区来实现高低侧输出信号存在同时为低电平的死区，第二种是通过对高侧和低侧输出信号的电平进行检测，检测信号经过一定延时后分别反馈到低侧和高侧输入级进行逻辑控制，从而自适应控制高低侧通路输出信号之间的死区。在高频应用如电源系统中，通常采用第二种死区电路。

在现有的技术中，死区电路有很多不同的结构，不同结构死区电路的共同要求都是防止高低侧输出同时为高电平，避免功率管直通，但现有的死区电路仍存在着一些不足。

图2示出了一种采用传统固定死区电路的驱动电路，包括死区时间产生电路001、高侧通路逻辑电路002、低侧通路逻辑电路003和反相器004。其中，高侧通路逻辑电路002包括脉冲产生电路101、电平移位电路102、第一RS触发器103、高侧输出驱动级电路104，低侧通路逻辑电路003包括低侧延时电路105、低侧输出驱动级电路106。死区时间产生电路001的一个输入端和反相器004的输入端接输入信号IN，反相器004输出信号至死区时间产生电路001的另一个输入端，死区时间产生电路001输出HIN信号至脉冲产生电路101的输入端，死区时间产生电路001输出LIN信号至低侧延时电路105的输入端。

脉冲产生电路101的两个输出端分别连接电平移位电路102的两个输入端，电平移位电路102的两个输出端分别连接第一RS触发器103的置位输入端和复位输入端，第一RS触发器103的输出端连接高侧输出驱动级电路104的输入端。

低侧延时电路105的输出端连接低侧输出驱动级电路106的输入端。

采用传统固定死区电路的驱动电路，其工作过程如下：

S1）对驱动电路输入信号IN的下升沿延时，将经延时处理的IN与信号或非之后输出LIN；

S2）对反相器输出信号的下升沿延时，将经延时处理的与IN或非之后输出HIN；