[发明专利]一种应用于宽禁带功率器件分段驱动电路的电平位移器

说明书

一种应用于宽禁带功率器件分段驱动电路的电平位移器，包括电平转换模块、数字逻辑处理模块和RS锁存模块，其中电源轨转换模块利用LDMOS将低电压区域的信号转换至高电平电压区域，采用低压MOSFET处理高电压区域的信号；数字逻辑处理模块用于检测电源轨转换模块输出端信号的变化，并迅速将信号传递至RS锁存模块；RS锁存模块用于将输出信号稳定在设置的电平值，以防受到干扰而发生误动作；一些实施例中在电平转换模块和数字逻辑处理模块之间设置了辅助上拉模块用于降低电平位移器的动态功耗。本发明通过逻辑设计解决了电平位移器的误触发问题，且提高了电路响应速度，同时本发明还具有零静态功耗和低动态功耗的特点。

技术领域

本发明属于高压功率器件的栅驱动技术领域，具体涉及一种应用于宽禁带功率器件分段驱动电路的电平位移器。

背景技术

与传统的Si基功率器件相比，宽禁带半导体功率器件具有更低的寄生效应以及更好的耐热性等特点，更加适合对高频化、小型化的需求。所以，以GaN和SiC为代表的宽禁带半导体功率器件将具有非常大的应用场景。

宽禁带半导体功率器件主要应用于高电压、高开关频率，宽禁带半导体功率器件速度的提升势必会加剧相关节点dv/dt、di/dt等，这不仅会增加电子系统的噪声，更为严重者会损坏相关元器件。尤其对于应用电压更高的以SiC材料为代表的宽禁带半导体器件，这些影响尤为严重。所以，基于SiC功率器件的驱动电路，普遍的做法是在驱动电路输出串联电阻来降低驱动速度，另一种做法是采用分段驱动电路。前者会降低SiC功率器件的开关速度，不适合高频化的影响，同时会增加开关损耗。后者不仅会降低dv/dt和di/dt，而且开关速度不会降低太多，SiC功率器件的优异性能得以发挥。

然而，在分段驱动电路中，需要采样SiC功率器件信息作为分段驱动的判断依据，所以需要电平位移器将不同电源轨的反馈信号送至相应的分段驱动电路中。SiC功率器件开关速度较快，所以需要快速的电平位移器电路。在驱动电路启动过程中反馈信号并非周期性出现，对于没有复位的电平位移器输出逻辑有可能会出现误触发。目前，高速电平位移器常采用短脉冲采样电平位移器电路，当输入信号为非周期性信号和反馈信号时，没有初始化的电平位移器输出有可能出现错误信号，从而导致驱动电路的混乱。尤其对于全集成分段驱动电路，电平位移器输出逻辑错误会导致后续逻辑处于混乱的状态。所以，电平位移器在实现高速的同时，也需要相应的启动复位电路以防逻辑的误触发，增加了多余的引脚。

发明内容

针对上述电平位移器对于速度的要求，和传统电平位移器存在的误触发问题，本发明提出了一种电平位移器，利用数字逻辑处理模块实现高速的同时也避免了输出逻辑错误的问题，无需引入额外输入引脚，能够广泛应用于高速的分段驱动电路中。

本发明的技术方案是：

一种应用于宽禁带功率器件分段驱动电路的电平位移器，包括电平转换模块和RS锁存模块，

所述电平转换模块包括第一NLDMOS管、第二NLDMOS管、第一PLDMOS管、第二PLDMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管和第一非门，

第一NLDMOS管的栅极连接第一非门的输入端并作为所述电平位移器的输入端，其漏极连接第一PLDMOS管的漏极并作为所述电平转换模块的第三输出端，其源极连接第二NLDMOS管的源极并连接低电源轨相对地；

第一非门的电源端和接地端分别连接低电源轨相对电源和低电源轨相对地，其输出端连接第二NLDMOS管的栅极；

第二PLDMOS管的栅极连接第一PLDMOS管的栅极和高电源轨相对地，其漏极连接第二NLDMOS管的漏极并作为所述电平转换模块的第四输出端，其源极连接第一PMOS管和第一NMOS管的栅极以及第二PMOS管和第二NMOS管的漏极并作为所述电平转换模块的第二输出端；