[发明专利]用于高压栅驱动芯片的高精度高可靠欠压保护电路

说明书

本发明公开了一种用于高压栅驱动芯片的高精度高可靠欠压保护电路，该电路包括：电压检测电路、比较器电路、两级输出整形电路和电源毛刺检测电路。本发明所提供的高精度高可靠欠压保护电路，为克服供电电源模块或电网出现异常时电源电压不足的严重影响，一方面采用带复位功能的两级比较器电路，当电源毛刺检测电路输出的复位信号有效时，会协同锁定比较器输出信号，进一步锁定欠压保护信号；另一方面，输出整形电路采用RC低通滤波和两级施密特触发器组合滤波，以滤除高频噪声的影响，保持了一定的迟滞量，从而产生稳定可靠的欠压保护输出信号。本发明可以广泛应用于各类高压栅驱动芯片中。

技术领域

本发明涉及一种用于高压栅驱动芯片的高精度高可靠欠压保护电路，属于集成电路技术领域。

背景技术

在智能电网、移动通信以及新能源汽车等新兴产业的牵引下，电力电子应用系统要求进一步提高系统的效率、小型化和增加功能，特别要求系统装备在尺寸、质量、功率和效率之间的权衡，比如服务器电源管理、电池充电器和太阳能电场的微逆变器。新一代电力电子整机系统对其内部高压集成电路(HVIC)的可靠性、速度、智能化提出了更高的需求，从而进一步提高整机可靠性，并降低整机系统设计复杂度。高压集成电路作为系统信号处理部分和执行部分的桥梁，将高压功率器件与控制电路、外围接口电路及保护电路等集成在一起，需要在功率集成技术就是需要在有限的芯片面积上实现高低压兼容、高性能、高效率与高可靠性。

由于高压电路控制对象通常为大功率半导体器件，需要在整机系统出现异常时快速关闭系统控制信号，通常需要在高压集成电路内部集成过温、欠压及过压保护等各类保护电路。欠压保护电路是高压集成电路常用的一种保护功能电路，当电源电压低于设定阈值时关闭系统，要求欠压保护电路输出欠压保护信号，以供控制单元进行电源逻辑判断保护。稳定的工作电源是保证高压集成电路可靠运行不可或缺的条件。当供电电源模块或电网出现异常时，也会导致相对应电路系统工作出现异常，尤其是当电子产品的电路板各功能模块工作在最小工作电源电压值情况下，虽然不会损坏功能模块电路，但此时电路系统不能稳定运行，导致系统出现逻辑控制异常、数据处理错误等问题，这些问题都会给设备运行现场带来较严重的损失。另外高压集成电路系统长期工作在较低的电源电压环境中，会对电路造成不良的影响，致使效率下降，寿命大大减少。

图1示出了电力电子应用系统中常用的一种高压栅驱动芯片，该电路为典型高压半桥栅驱动芯片及应用电路。典型半桥驱动电路分为高侧和低侧两路通道驱动电路，高侧驱动电路采用自举升压的方式实现信号传输控制，两路低压输入HI和LI，分别进入高侧和低侧两路通道。在低侧LI输入高电平期间，LO输出高电平，开关ML导通，开关节点SW被下拉至地，此时HB点电压通过自举二极管给自举电容充电使得自举电容两端电压差接近芯片电源电压VDD。当高侧HI输入高电平期间，HO输出高电平，高侧管MH开启，开关节点电压上升至VH，即SW上升至VH。由于自举电容两端电压不变，故自举电压VHB被自举到SW+VDD。高侧电路始终保持VHB–SW≈VDD，SW在0和VH之间摆动，导致高侧电路电源电压(即HB点电压)和衬底电位存在巨大的波动，产生非常严重的共模噪声。因此，高压栅驱动芯片内部使用的各类保护电路，需要在电压摆幅波动和衬底噪声大等恶劣环境因素下实现高可靠工作，提供高精度的芯片状态监测和保护功能。

发明内容

本发明针对高压栅驱动芯片的系统应用需求，提供一种可在电压摆幅波动和衬底噪声恶劣的环境下，实现芯片电源电压高精度监测和保护的高可靠欠压保护电路。

按照本发明提供的技术方案，所述用于高压栅驱动芯片的高精度高可靠欠压保护电路包括：电压检测电路、比较器电路、两级输出整形电路和电源毛刺检测电路；