專利名稱：用于通過(guò)dv/dt升壓改善噪聲抗擾的電路的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)參照本申請(qǐng)要求2001年7月2日提交的標(biāo)題為“DV/DT BOOSTER FOR NOISE IMMUNITY”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.60/301827的權(quán)利和優(yōu)先權(quán)，在此全文并入以供參考。
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于高頻電平移動(dòng)操作的電平移動(dòng)電路，尤其涉及提供對(duì)高頻電平移動(dòng)操作的普通模式變化的抗擾的電路。
相關(guān)技術(shù)描述已知用于使小控制信號(hào)的電位移動(dòng)到更高或更低電壓電平的電平移動(dòng)電路，它常常被設(shè)置在功率集成電路芯片中。常規(guī)的功率集成電路芯片是本發(fā)明的受讓人International Rectifier Corporation出售的IR2151。IR2151是高電壓、高速M(fèi)OS門控IC，它具有用于驅(qū)動(dòng)半橋結(jié)構(gòu)中設(shè)置的高側(cè)和低側(cè)功率晶體管(通常是功率MOSFET或絕緣的柵極雙極晶體管(“IGBT”))的獨(dú)立的高側(cè)和低側(cè)輸出。在這種功率集成電路中使用電平移動(dòng)電路用于將高側(cè)功率晶體管的控制電壓的電壓電平提升到接近高電壓干線(rail)的電平。
諸如IR2151功率IC中所使用的電平移動(dòng)電路通常是基于脈沖的電路，其中輸入控制信號(hào)在控制信號(hào)的上升和下降沿處被轉(zhuǎn)換成脈沖以提供鎖存器的“設(shè)定”和“重設(shè)”，它接著控制高側(cè)功率晶體管的柵極。通過(guò)電平移動(dòng)這些脈沖而不是控制信號(hào)，僅暫時(shí)開(kāi)啟電平移動(dòng)電路，由此消耗較少的功率。
轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人并結(jié)合在此的美國(guó)專利No.5514981揭示了用于防止誤操作的基于脈沖的電平移動(dòng)電路的“重設(shè)支配”方案，其中所述誤操作即邏輯輸入沒(méi)有要求就因?yàn)樵肼暋凹傩盘?hào)”或偽脈沖而產(chǎn)生輸出。本應(yīng)用的

圖1示出美國(guó)專利No.5514981的基于脈沖的電平移動(dòng)電路，其中輸入信號(hào)的上升和下降沿使得脈沖發(fā)生器1產(chǎn)生設(shè)定和重設(shè)脈沖，它們被提供給各高壓電平晶體管2、3，在通過(guò)脈沖濾波器模塊9之后，分別設(shè)定和重設(shè)RS鎖存器4。RS鎖存器4的輸出5構(gòu)成低壓控制信號(hào)的高壓當(dāng)量(equivalent)，并用于控制輸出晶體管6、7的開(kāi)關(guān)，它們順次在中間針腳HO處產(chǎn)生信號(hào)來(lái)選通(gate)連接到IC的高側(cè)功率晶體管。
與諸如圖1所示的基于脈沖的電平移動(dòng)電路有關(guān)的一個(gè)問(wèn)題是脈沖是恒定寬度和幅度的，這既影響從輸入到輸出的傳播延遲也影響功率消耗，潛在地限制了工作頻率。
為了克服上述限制，提出了一種可選的電平移動(dòng)電路，如2001年10月26日提交的美國(guó)No.09/984084中所揭示的(IR-1934)，它不根據(jù)從輸入信號(hào)產(chǎn)生的脈沖而工作，因此不受脈沖特性限制。參考圖2，這個(gè)非脈沖電平移動(dòng)電路包括開(kāi)關(guān)電路(即，晶體管20和22以及倒相器24)，響應(yīng)輸入信號(hào)中高值和低值之間的轉(zhuǎn)變，響應(yīng)輸入信號(hào)VIN中的低到高轉(zhuǎn)變開(kāi)啟第一電流通路而響應(yīng)輸入信號(hào)中高到低轉(zhuǎn)變開(kāi)啟第二電流通路。這是通過(guò)用兩個(gè)反相信號(hào)驅(qū)動(dòng)晶體管20和22的柵極實(shí)現(xiàn)的晶體管20接收IN，它是來(lái)自源極VIN的沒(méi)有倒相的輸入信號(hào)；晶體管22接收IN*，它是由倒相器24產(chǎn)生的輸入信號(hào)VIN的倒相的形式。
圖2所示的非脈沖電平移動(dòng)電路的移動(dòng)電路由增強(qiáng)型晶體管30和32構(gòu)成并在節(jié)點(diǎn)34和36處提供輸出信號(hào)OUT和OUT*。移動(dòng)電路響應(yīng)第一和第二通路中流過(guò)的電流，由此根據(jù)輸入信號(hào)中的轉(zhuǎn)變移動(dòng)輸出信號(hào)(OUT和OUT*)的電平并關(guān)閉由開(kāi)關(guān)電路圖開(kāi)啟的通路。
與圖1的現(xiàn)有技術(shù)的電平移動(dòng)電路中晶體管2、3有關(guān)并與圖2的非基于脈沖的電平移動(dòng)電路中晶體管20和22有關(guān)的寄生電容主要與dv/dt問(wèn)題有關(guān)。當(dāng)Vs節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生dv/dt時(shí)，除非提供足夠的電流來(lái)給這些寄生電容充電否則就會(huì)產(chǎn)生IC的誤操作。
通過(guò)采用本發(fā)明的電路，可以減少或消除對(duì)脈沖濾波器模塊9的需要，這進(jìn)一步降低了IC的傳播延遲。
發(fā)明概述通過(guò)感應(yīng)必需提供給與dv/dt情況期間電平移動(dòng)晶體管有關(guān)的寄生電容的電流量并以及時(shí)的方式注入該電流以防止IC的誤操作，本發(fā)明的電路有利地克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
通過(guò)以下本發(fā)明的描述并參考附圖將使本發(fā)明的其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)變得明顯。
具體實(shí)施例方式
參考圖3，示出了本發(fā)明的電路圖。假定電平移動(dòng)電路已完成轉(zhuǎn)化輸入信號(hào)并處于穩(wěn)定狀態(tài)。在本發(fā)明的電路中，晶體管101是總為OFF的偽(dummy)晶體管。根據(jù)連接到哪個(gè)電平移動(dòng)電路，晶體管101的結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確地類似于與現(xiàn)有技術(shù)的模塊2、3的晶體管(或)與圖2的晶體管20和22。晶體管101的用途是模擬與這些晶體管有關(guān)的實(shí)際寄生電容。
假定在節(jié)點(diǎn)“VS”上有上升的dv/dt。節(jié)點(diǎn)“Vs”上的電壓將快速增加，這意味著“Vs”上的DC(VBS)電壓“VB”也將增加?！癡B”的增加將使得感應(yīng)電流流經(jīng)晶體管102，并從晶體管101的寄生電容感應(yīng)該電流的量。流經(jīng)晶體管102的電流通過(guò)晶體管103反射，并在節(jié)點(diǎn)“升壓”處可得。這個(gè)感應(yīng)電流的持續(xù)時(shí)間取決于dv/dt脈沖的持續(xù)時(shí)間以及電阻器104和晶體管105提供的RC延遲。
節(jié)點(diǎn)“升壓”處的電流被注入圖1的晶體管2、3的漏極節(jié)點(diǎn)。這將防止由于dv/dt情況造成的輸出狀態(tài)的誤觸發(fā)。
在圖2的電路中，圖3的“升壓”節(jié)點(diǎn)處的電流被注入節(jié)點(diǎn)34或36，這取決于晶體管20或22是否是OFF。如果晶體管20是OFF，則表示節(jié)點(diǎn)34是高電平，電流從“升壓”節(jié)點(diǎn)注入節(jié)點(diǎn)34以確保即使在dv/dt情況期間該節(jié)點(diǎn)還保持在高電平。如果該節(jié)點(diǎn)是低電平，則將導(dǎo)致關(guān)于輸入VIN的輸出錯(cuò)誤狀態(tài)。
因此，本發(fā)明使用瞬態(tài)噪聲或dv/dt信號(hào)來(lái)向電平移動(dòng)電路提供“升壓”電流以防止在噪聲或dv/dt情況產(chǎn)生時(shí)的誤操作。
雖然關(guān)于其特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但許多其它的變化和修改以及其它使用對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)熟練的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是明顯的。因此，本發(fā)明不限于這里的特定揭示內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于抑制由于噪聲瞬態(tài)引起的電平移動(dòng)電路的誤操作的電路，其特征在于，所述電路包括第一晶體管，它耦合到電平移動(dòng)電路的電壓源，并耦合以便在所述電壓源上出現(xiàn)噪聲瞬態(tài)時(shí)通過(guò)電流；以及輸出端，它耦合到第一晶體管將與所述第一晶體管中的所述電流成比例的電流作為注入信號(hào)提供給電平移動(dòng)電路的至少一個(gè)電平移動(dòng)晶體管以防止由于噪聲瞬態(tài)引起的電平移動(dòng)電路的誤觸發(fā)。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，還包括電容元件，它模擬電平移動(dòng)電路中晶體管的寄生電容；所述第一晶體管，它與所述電容元件串聯(lián)耦合并具有耦合到受噪聲瞬態(tài)影響的電平移動(dòng)電路的電壓源的控制輸入，還包括另一晶體管，耦合到所述第一晶體管作為電流反射器，用于反射第一晶體管中流過(guò)的電流；以及所述輸出端將反射第一晶體管中電流的所述另一晶體管中流過(guò)的電流作為注入信號(hào)提供到電平移動(dòng)電路的所述至少一個(gè)電平移動(dòng)晶體管以防止由于噪聲瞬態(tài)引起的電平移動(dòng)電路的誤觸發(fā)。
3.如權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，所述電容元件包括第二晶體管。
4.如權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于，還包括耦合到所述第一和所述另一晶體管的延遲電路，它用于延遲流經(jīng)所述第一和另一晶體管的電流并確定注入信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。
5.如權(quán)利要求4所述的電路，其特征在于，所述延遲電路包括RC電路。
6.如權(quán)利要求5所述的電路，其特征在于，所述RC電路包括串聯(lián)耦合的電阻器和附加晶體管。
7.如權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，所述電阻器和附加晶體管的共用連接被耦合到所述第一和另一晶體管的控制輸入。
8.如權(quán)利要求6所述的電路，其特征在于，所述第一、第二、另一和附加晶體管包括FET。
9.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述注入信號(hào)被提供給電平移動(dòng)電路的所述至少一個(gè)電平移動(dòng)晶體管的漏極節(jié)點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于，所述注入信號(hào)被提供給電平移動(dòng)電路的所述至少一個(gè)電平移動(dòng)晶體管的漏極節(jié)點(diǎn)，所述漏極節(jié)點(diǎn)處于高電平狀態(tài)以確保在噪聲瞬態(tài)期間節(jié)點(diǎn)保持在高電平。
11.一種用于抑制由噪聲瞬態(tài)引起的電平移動(dòng)電路的誤操作的電路，其特征在于，所述電路包括第一晶體管，其控制輸入耦合到受噪聲瞬態(tài)影響的電平移動(dòng)電路的電壓源；第二晶體管，與第一晶體管串聯(lián)耦合并模擬電平移動(dòng)電路中晶體管的寄生電容；第三晶體管，耦合到第一晶體管作為電流反射器用于反射第一晶體管中流過(guò)的電流；以及輸出端，將反射第一晶體管中電流的所述第三晶體管中流過(guò)的電流作為注入信號(hào)提供并耦合到電平移動(dòng)電路中的至少一個(gè)電平移動(dòng)晶體管以防止由噪聲瞬態(tài)引起的電平移動(dòng)電路的誤觸發(fā)。
12.如權(quán)利要求11所述的電路，其特征在于，還包括耦合到所述第一和第三晶體管的延遲電路，用于延遲流經(jīng)所述第一和第三晶體管的電流并確定注入信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。
13.如權(quán)利要求12所述的電路，其特征在于，所述延遲電路包括RC電路。
14.如權(quán)利要求13所述的電路，其特征在于，所述RC電路包括串聯(lián)耦合的電阻器和第四晶體管。
15.如權(quán)利要求14所述的電路，其特征在于，所述電阻器和第四晶體管的共用連接被耦合到第一和第三晶體管的控制輸入。
16.如權(quán)利要求14所述的電路，其特征在于，所述第一、第二、第三和第四晶體管包括FET。
17.如權(quán)利要求11所述的電路，其特征在于，所述注入信號(hào)被提供給電平移動(dòng)電路的所述至少一個(gè)電平移動(dòng)晶體管的漏極節(jié)點(diǎn)。
18.如權(quán)利要求11所述的電路，其特征在于，所述注入信號(hào)被提供給電平移動(dòng)電路的所述至少一個(gè)電平移動(dòng)晶體管的漏極節(jié)點(diǎn)，所述漏極節(jié)點(diǎn)處于高電平狀態(tài)以確保在噪聲瞬態(tài)期間所述節(jié)點(diǎn)保持在高電平。
19.一種用于抑制由噪聲瞬態(tài)引起的電平移動(dòng)電路的誤操作的方法，其特征在于，所述方法包括提供第一晶體管，其控制輸入耦合到受噪聲瞬態(tài)影響的電平移動(dòng)電路的電壓源并響應(yīng)電壓源上出現(xiàn)的噪聲瞬態(tài)使電流通過(guò)第一晶體管；以及響應(yīng)第一晶體管中的所述電流將注入信號(hào)提供到電平移動(dòng)電路的至少一個(gè)電平移動(dòng)晶體管以防止由噪聲瞬態(tài)引起的電平移動(dòng)電路的誤觸發(fā)。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括提供電容元件，它模擬電平移動(dòng)電路晶體管的寄生電容；提供另一晶體管，它耦合到第一晶體管作為電路反射器用來(lái)反射第一晶體管中流過(guò)的電流；以及將反射第一晶體管中電流的所述另一晶體管中流過(guò)的電流作為注入信號(hào)提供并耦合到電平移動(dòng)電路的所述至少一個(gè)電平移動(dòng)晶體管以防止由噪聲瞬態(tài)引起的電平移動(dòng)電路的誤觸發(fā)。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，還包括延遲流經(jīng)所述第一和另一電容器的電流并確定注入信號(hào)的持續(xù)時(shí)間。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，提供電容元件的步驟包括使用FET作為電容元件。
23.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，提供注入信號(hào)的步驟包括將注入信號(hào)提供到電平移動(dòng)電路的所述至少一個(gè)電平移動(dòng)晶體管的漏極節(jié)點(diǎn)。
24.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，提供注入信號(hào)的步驟包括將注入信號(hào)提供到電平移動(dòng)電路的所述至少一個(gè)電平移動(dòng)晶體管的漏極節(jié)點(diǎn)，所述節(jié)點(diǎn)處于高電平狀態(tài)以確保在噪聲瞬態(tài)期間所述節(jié)點(diǎn)保持在高電平。
全文摘要
一種用于抑制由于噪聲瞬態(tài)引起的電平移動(dòng)電路的誤操作的電路，所述電路包括第一晶體管，它耦合到電平移動(dòng)電路的電壓源并耦合以便在所述電壓源上出現(xiàn)噪聲瞬態(tài)時(shí)通過(guò)電流；和輸出端，它耦合到第一晶體管將與所述第一晶體管中的所述電流成比例的電流作為注入信號(hào)提供給電平移動(dòng)電路的至少一個(gè)電平移動(dòng)晶體管以防止由于噪聲瞬態(tài)引起的電平移動(dòng)電路的誤觸發(fā)。
文檔編號(hào)H03K19/0185GK1550068SQ02817138
公開(kāi)日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2002年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月2日
發(fā)明者M·格拉索, M·蘇巴拉馬尼亞, M 格拉索, 屠 砟嵫 申請(qǐng)人:國(guó)際整流器有限公司