專利名稱：具有top電平調(diào)節(jié)器的控制電路及相應(yīng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明描述了一種具有電平調(diào)節(jié)器的控制電路及相應(yīng)的方法，所 述電平調(diào)節(jié)器用于將輸入信號從控制邏輯電路傳送到驅(qū)動器。對于控 制功率半導(dǎo)體開關(guān)來說，這種控制電路在功率電子系統(tǒng)中是必要的， 這些功率半導(dǎo)本開關(guān)作為單個開關(guān)或者設(shè)置在橋式電路中。已知的這 種橋式電路有單相、雙相或三相橋式電路，其中單相的所謂半橋是許 多功率電子電路的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在一個半橋電路中兩個功率開關(guān)串聯(lián)排 列，第一個稱為TOP開關(guān)，第二個稱為BOT開關(guān)。
背景技術(shù)：
這種半橋通常具有與一個直流中間回路的連接。輸出端，通常是 半橋的交流電壓端子，大都與負(fù)載相連接?？刂齐娐吠ǔＳ啥鄠€子電 路或功能塊組成?？刂菩盘栐诘谝粋€子電路，即控制邏輯電路中被處 理，并通過其它部件被送到驅(qū)動電路，然后被送給相應(yīng)功率開關(guān)的控 制輸入端。在較高的、例如大于100伏的中間回路電壓情況下，控制邏輯電 路大都在電位上與驅(qū)動電路隔離，這是因為相應(yīng)的功率開關(guān)處于不同 的電位上，因而電壓隔離是不可避免的。這種隔離至少對于TOP開關(guān) 是適用的，然而在較高功率情況下對BOT開關(guān)也基于切換時地電位 可能的沖擊而進行。這種隔離例如可以通過脈沖變壓器、光電耦合器 或光波導(dǎo)(電流隔離)來實現(xiàn)，或者借助于集成電路工藝在一個HVIC (高電壓集成電路)中實現(xiàn)。通過最后一種方式實現(xiàn)的方案由于種種 優(yōu)點，如小尺寸、低成本和長壽命，獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。同時 HVIC提供了集成一個擊穿電壓大于或等于中間回路電壓的高壓組件的可能性，此電壓可以被用在用于信號電平變換的電路中，即用在所謂電平調(diào)節(jié)器中。通常為它們使用一個側(cè)向的高電壓MOSFET。所述電平調(diào)節(jié)器是控制電路的一部分，并且它最好被設(shè)計成一個 集成電路。它用于將來自一個具有規(guī)定參考電位的電路部件的信號傳 送給一個往往具有更高或更低的參考電位的電路部件，或者反過來傳 送。這種設(shè)計對于功率半導(dǎo)體的集成和電位隔離控制是必要的。已知有兩種基本的隔離工藝，用于構(gòu)造HIVC中的電平調(diào)節(jié)器。 一種工藝是SOI (絕緣體上的硅)工藝，另一種是pn隔離工藝(結(jié) 隔離)。SOI工藝提供構(gòu)件和構(gòu)件組的介電隔離，但目前耐壓只能達到 800伏。SOI基片比標(biāo)準(zhǔn)基片貴得多，然而其價格上的缺點被通過介 電隔離得到的一 系列技術(shù)上的優(yōu)點和顯著的工藝簡單性所補償。在pn 隔離工藝中截止極化的pn結(jié)上承受截止電壓。這種工藝目前可提供 高至1200伏的耐壓。但其制造是非常復(fù)雜的，因而其價格昂貴。此外 還存在一些技術(shù)問題，例如漏電流和在高溫(例如工作溫度超過125 TC )工作時以及在快速動態(tài)過程中地電位沖擊時發(fā)生的閉鎖效應(yīng)。在集成的控制電路中，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，已知控制信號從控制邏輯 電路至TOP驅(qū)動器通過電位調(diào)節(jié)器傳輸。這是必要的，因為不同于 BOT驅(qū)動器，TOP驅(qū)動器在相位上處于較高的參考電位。根據(jù)現(xiàn)有 技術(shù)，從控制端一側(cè)至TOP驅(qū)動器的信號傳輸借助脈沖(動態(tài))的和 差分的傳輸來實現(xiàn)，也就是說由要傳輸?shù)男盘栐诳刂贫艘粋?cè)產(chǎn)生開和 關(guān)脈沖，它們通過相應(yīng)的電平調(diào)節(jié)器傳送到TOP驅(qū)動器。這種傳輸方 式的特點是具有高的傳輸可靠性和低的功率需求。已知有各種不同的 集成電平調(diào)節(jié)器拓樸結(jié)構(gòu)。最簡單的拓樸結(jié)構(gòu)由一個具有相應(yīng)截止能 力的HV晶體管和一個與其串聯(lián)的電阻構(gòu)成。如果一個信號被給到HV 晶體管的柵極上，則此晶體管導(dǎo)通。由此產(chǎn)生的流過電平調(diào)節(jié)器的均 衡電流在所述電阻上產(chǎn)生一個壓降，它可作為信號被評估電路所采集。DE 101 529 30 Al公開了另一種電平調(diào)節(jié)器拓樸結(jié)構(gòu)，其中控制 信號借助于n個同類型的、級聯(lián)的已知電平調(diào)節(jié)器步進地通過n-l個 中間電位被傳輸。這樣可以應(yīng)用只具有整個電平調(diào)節(jié)器所需截止能力的n分之一的晶體管。如果能夠提供具有所需截止能力的晶體管，電 平調(diào)節(jié)器的截止能力將提高n倍。尚未^^開的DE 10 2006037336給出了一種電平調(diào)節(jié)器，它實現(xiàn)為 由n個串聯(lián)的HV晶體管所構(gòu)成的串聯(lián)電路。這種拓樸結(jié)構(gòu)具有以下 優(yōu)點相對于DE 10152930Al —方面減小了功耗，另一方面降低了電 路成本。它的占地需求較小，從而導(dǎo)致費用降低。所有已知拓樸結(jié)構(gòu)的共同點是，在電平調(diào)節(jié)器的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)下可以 實現(xiàn)信號從具有高參考電位的電路部件到具有低參考電位的電路部件 的傳輸。這個特點可用于從TOP驅(qū)動器至控制邏輯電路的信號傳輸。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，在集成的控制電路中，控制邏輯電路(初級側(cè)) 和BOT驅(qū)動器(次級側(cè))處于相同的參考電位上或它們的參考電位 只有幾伏的相互偏差，從而不需要通過電平調(diào)節(jié)器的信號傳輸.這里 用于初級側(cè)或次級側(cè)參考電位的端子大都在外部被短接。由于模塊和 系統(tǒng)內(nèi)的相互感應(yīng)，例如由于導(dǎo)線電感，在功率構(gòu)件切換時BOT驅(qū) 動器在正或負(fù)的方向上出現(xiàn)參考電位的強烈沖擊。這在中高功率的系 統(tǒng)中特別嚴(yán)重，在這些系統(tǒng)中例如大于50安的大電流被切換。電位差 可以取超過所用晶體管的柵極氧化物截止電壓的值，例如大于20伏。 結(jié)隔離功藝具有以下缺點當(dāng)參考電位在負(fù)方向上發(fā)生相應(yīng)沖擊時， 可能會使寄生的閘流管結(jié)構(gòu)發(fā)生點火，即所謂的閉鎖效應(yīng)。這導(dǎo)致功 能性損傷，甚至導(dǎo)致相關(guān)構(gòu)件的損壞。在SOl工藝中，在利用構(gòu)件的介電隔離的情況下沒有這種局限性，從而電平調(diào)節(jié)器在電路結(jié)構(gòu)上是 可轉(zhuǎn)換的，也保證了在短時或持續(xù)的次級側(cè)負(fù)參考電位時的可靠信號 傳輸。尚未公開的102006050913給出了一種以SOI工藝實現(xiàn)為上和下 電平移位支路的、用于BOT驅(qū)動器的電平調(diào)節(jié)器。然而這種控制電 路對于橋式拓樸結(jié)構(gòu)來說是不夠的，因為次級側(cè)TOP驅(qū)動器的參考電 位可能比初級側(cè)參考電位低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于給出一種最好具有至少部分單片集成的電路形 式的控制電路，其中在電路部件之間的信號傳輸是可能的，這些電路 部件的參考電位差超過所用晶體管的柵極氧化物的耐壓。上述任務(wù)根據(jù)本發(fā)明由權(quán)利要求1和8所述特征的措施完成。在 從屬權(quán)利要求中描述了具有優(yōu)點的實施方式。本發(fā)明的思想是由具有一個電平調(diào)節(jié)器的控制電路出發(fā)，所述電 平調(diào)節(jié)器用于具有優(yōu)點地將一個信號從具有第一參考電位的第一電路 部件、例如一個集成的柵極驅(qū)動器的初級側(cè)單向傳輸?shù)骄哂械诙娢?的第二電路部件、例如一個集成的柵極驅(qū)動器的TOP次級側(cè)。根據(jù)本 發(fā)明，該控制電路通過一個用于該輸入信號的電位隔離傳輸?shù)腡OP 電平調(diào)節(jié)器而得以改進。TOP電平調(diào)節(jié)器自身被構(gòu)造成由兩個獨立工 作的傳輸支路(即上和下電平移位支路)以及一個后接的信號評估電 路所組成的結(jié)構(gòu)。上電平調(diào)節(jié)器在次級側(cè)參考電位大于或等于初級側(cè)參考電位時將 所施加的輸入信號從初級側(cè)傳送到次級側(cè)。下電平調(diào)節(jié)器在次級側(cè)參 考電位小于或等于初級側(cè)參考電位時將所施加的輸入信號從初級側(cè)傳 送到次級側(cè)。這樣不僅在次級側(cè)參考電位比初側(cè)參考電位高時，而且 在次級側(cè)參考電位比初級側(cè)參考電位低時都能傳輸至少一個有效信 號。信號評估電路采集上和下電平調(diào)節(jié)器輸出端處的信號，并且在次 級側(cè)重建所傳輸?shù)男盘?。本發(fā)明所述的用于在一個具有TOP電平調(diào)節(jié)器的控制電路內(nèi)部 將輸入信號從控制邏輯電路傳輸?shù)絋OP驅(qū)動器的方法的特征在于，當(dāng) 上電平移位支路或下電平移位支路或者這兩個電平移位支路都給出一 個信號到信號評估電路的分別相應(yīng)的輸入端上時，信號評估電路給出 一個輸出信號到TOP驅(qū)動器。


本發(fā)明的解決方案將借助于圖1至圖4進一步被說明。 圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的單片集成控制電路的方框圖。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的具有一個TOP電平調(diào)節(jié)器的單片集成控制 電路的方框圖。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的控制電路的TOP電平調(diào)節(jié)器的基本電路。 圖4示出根據(jù)本發(fā)明的方法的仿真結(jié)果。
具體實施方式
圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的單片集成控制電路10和半橋電路70。 這個半橋電路70根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)具有一個TOP功率開關(guān)72和一個BOT 功率開關(guān)74，它們在這里分別被構(gòu)造為具有反并聯(lián)開關(guān)二極管的 IGBT。 BOT開關(guān)74處于次級側(cè)參考電位gnd—sek上，在應(yīng)用小導(dǎo)線 電感時這個參考電位近似等于初級側(cè)的參考電位gnd—pri。初級側(cè)參 考電位gncLpri是控制電路10的參考電位?？刂齐娐?0自身具有一個控制邏輯電路20, —個具有后接TOP 驅(qū)動器40的TOP電平調(diào)節(jié)器30，以及一個具有后接BOT驅(qū)動器60 的BOT電平調(diào)節(jié)器50。這里BOT驅(qū)動器60的參考電位可以高于、 等于或小于控制邏輯電路20的參考電位。同時TOP驅(qū)動器40的參考 電位高于或等于控制邏輯電路20的參考電位。圖2示出一個具有TOP電平調(diào)節(jié)器80的本發(fā)明所述單片集成控 制電路。這個TOP電平調(diào)節(jié)器構(gòu)成了本發(fā)明相對于圖1所示現(xiàn)有技術(shù) 的改進。TOP開關(guān)72處于次級側(cè)的參考電位gndJis，特別是在應(yīng)用gnd—pri更"正"，而且也可以比初級側(cè)參考電位更"負(fù)"。TOP電平 調(diào)節(jié)器80由脈沖產(chǎn)生電路82、上電平移位支路84、下電平移位支路 86和接在它們后面的信號評估電路88組成。脈沖產(chǎn)生電路82分別將 一個不反相的直接信號和一個反相的信號提供給上電平移位支路84， 并經(jīng)由反相器將被反相的信號給到下電平移位支路86。信號評估電路 88的輸出,皮施加到TOP驅(qū)動級40的輸入端。圖3詳細(xì)示出本發(fā)明所述控制電路的TOP電平調(diào)節(jié)器80。圖4 示出本發(fā)明所述方法的仿真結(jié)果。TOP電平調(diào)節(jié)器80具有兩個互補的部分上電平移位支路84和 下電平移位支路86。它們的結(jié)構(gòu)和工作方式在原理上是相同的，但是 它們分別采用了互補的晶體管，即在上電平移位支路中采用了 n溝道 晶體管，而在下電平移位支路中采用了 p溝道晶體管，反之亦然。在 上電平移位支路84中連接到供電電壓vdd一hs的端子在下電平移位支 路86中連接到相應(yīng)的參考電位gndjis上，反之亦然。這里參考電位 gnd一hs與半橋70輸出端的電位相等。上和下電平調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)在下 面進一步說明。上電平移位支路84由兩個子支路構(gòu)成，所述子支路具有開關(guān)晶體 管Ml或M2、分別為n溝道型的高壓晶體管HV1或HV2、 二極管 D1或D2、以及電阻R1和R5或R2和R6。各子支路的這些構(gòu)件串聯(lián) 連接。開關(guān)晶體管Ml或M2的源極端通過電阻Rl或R2連接到初級 側(cè)參考電位gnd_pri上。Ml或M2的柵極與脈沖產(chǎn)生電路82的開(不 反相)或關(guān)(反相)輸出端相連接，并且作為上電平移位支路的控制 輸入端。HV1和HV2的柵極連接到初級側(cè)供電電壓vdd—pri。 HV1 或HV2的漏極端分別與二極管Dl或D2的陰極相連接。二極管Dl 或D2的陽極與電阻R5或R6相連接。R5和R6此外還與供電電壓 vddjis相連接。Dl或D2的陽極構(gòu)成上電平移位支路84的ON—p或 OFF—p輸出端，并且連接到信號評估電路88。類似地，下電平移位支路86也由兩個子支路構(gòu)成，所述子支路具 有開關(guān)晶體管Mil或M12、分別為p溝道型的最好是耐壓的晶體管 M13或M14、二極管Dll或D12、以及電阻Rll和R15或R12和R16。 各子支路的這些構(gòu)件串聯(lián)連接。開關(guān)晶體管Mil或M12的源極端通 過電阻Rll或R12連接到初級側(cè)供電電壓vdd—pri上。Mil或M12 的柵極通過反相器INV1或INV2與脈沖產(chǎn)生電路82的開或關(guān)輸出端 相連接，并作為下電平移位支路的控制輸入端。M13和M14的柵極 連接到初級側(cè)參考電位gnd_pri。 M13或M14的漏極端分別與二極管 Dll或D12的陽極相連接。二極管Dll或D12的陰極與電阻R15或 R16相連接。R15或R16此外還與次級側(cè)參考電位gnd一hs相連接。Dll或D12的陰極構(gòu)成下電平移位支路86的ON一n或OFF一n輸出端， 并且連接到信號評估電路88。電阻R5和R6上的齊納二極管Zl和Z2或者R15和R16上的 Zll和Z12限制了輸出端ON—p和OFF_p或者ON_n和OFF_n上的 電壓。上電平移位支路84中的電阻R3和R4連接到初級側(cè)工作電壓端 子vdd_pri，并且分別連接到晶體管HV1或HV2的源極。這樣在初 級側(cè)的不確定狀態(tài)下晶體管HV1和HV2始終是關(guān)斷的。電阻R13和 R14在下電平移位支路86中的晶體管13或14上完成類似的功能。初級側(cè)與次級側(cè)參考電位之間所允許的最大正電壓差由晶體管 HV1和HV2的漏極一源極間耐壓決定，對于負(fù)的電壓差，則由晶體管 M13和M14的漏極一源極間耐壓決定。僅當(dāng)次級側(cè)參考電位gndjis比初級側(cè)參考電位gnd—pri高、同樣 高或者略小時信號傳輸才通過上電平移位支路84進行。下面說明在這 種情況下上電平移位支路84的工作方式。在輸出端和輸出端或各個節(jié) 點上對于相應(yīng)工作情況的相應(yīng)信號波形示于圖4中第2列 (gnd—hs-OV)或第3列(gnd—hs=600V )。在開關(guān)晶體管Ml的柵極 上由脈沖產(chǎn)生電路82給出一個根據(jù)輸入信號UJN的正邊沿產(chǎn)生的控 制信號U—ON，例如為矩形脈沖。 一個由脈沖產(chǎn)生電路82根據(jù)輸入信 號U一1N的負(fù)邊沿產(chǎn)生的控制信號U_OFF,例如為矩形脈沖，被給到 開關(guān)晶體管M2的柵極上。這些控制信號分別使晶體管Ml或M2導(dǎo) 通。在M1導(dǎo)通時，晶體管HV1同樣也被打開，在M2導(dǎo)通時，HV2 被打開(級聯(lián)原理)。在導(dǎo)通時均衡電電流Iquer流過電平移位支路。 均衡電流Iquer的大小主要由電阻Rl和R5或R2和R6決定。電阻 R5上的電壓降U_ON_p或R6上的電壓降U—OFF_p正比于均衡電流 Iquer，并且分別作為信號評估電路88的輸入信號?？傊瑪?shù)字輸入 信號U—IN就這樣被轉(zhuǎn)換成電流信號，并如此通過電平調(diào)節(jié)器被傳輸。 所連接的信號評估電路88重又將所傳輸?shù)男盘栕儞Q回數(shù)字信號 U OUT,它被傳送給TOP開關(guān)的驅(qū)動器40。如果次級側(cè)的參考電位gnd一hs比初級側(cè)參考電位低某個特定的 值，例如低幾伏，沒有達到預(yù)定的導(dǎo)通門限，這個導(dǎo)通門限在信號評 估電路88中由一個門限值獲取電路(例如比較器或施密特觸發(fā)電路) 預(yù)先給定。在這種情況下，輸入信號U一IN不通過上電平調(diào)節(jié)器傳輸。 于是上電平調(diào)節(jié)器的輸出電壓對應(yīng)于關(guān)斷狀態(tài)(U一ON一p-高)。如果 次級側(cè)電位進一步下降，使得晶體管M1、 M2、 11￥1和11￥2的漏極-體效應(yīng)二極管在流通方向上被極化，即次級側(cè)供電電壓vdd一hs降低到 初級側(cè)參考電位gnd_pri以下，則二極管Dl和D2阻止電流流過這兩 個子支路。類似地，僅當(dāng)次級側(cè)參考電位gnd—hs比初級側(cè)參考電位gnd_pri 低、同樣大小或略高時信號傳輸才通過下電平移支路86進行。在輸入 端和輸出端或各個節(jié)點上對于相應(yīng)工作情況的相應(yīng)信號波形示于圖4 中第1歹'J (gnd_hs=-15V)或第2列(gnd_hs=0V )。由脈沖產(chǎn)生電路 82根據(jù)輸入信號U一IN的正邊沿產(chǎn)生的控制信號U—ON被反相后給到 p溝道開關(guān)晶體管Mll的柵極。由脈沖產(chǎn)生電路82根據(jù)輸入信號U—IN 的負(fù)邊沿產(chǎn)生的控制信號U一OFF被反相后給到p溝道開關(guān)晶體管 M12的柵極。這些控制信號分別使晶體管Mil或M12導(dǎo)通。在Mll 導(dǎo)通時，p溝道晶體管13同樣也被打開，在M12導(dǎo)通時，M14 4皮打 開(級聯(lián)原理)。在導(dǎo)通時均衡電流Iquer流過電平移位支路。均衡電 流Iquer的大小主要由電阻Rll和R15或R12和R16決定。電阻R15 上的電壓降U—ON—n或電阻R16上的電壓降U—OFF_n正比于均衡電 流Iquer,并且分別作為信號評估電路88的輸入信號。這樣在上述這 些次級側(cè)參考電位grd—hs與被級側(cè)參考電位gnd一pri之間的電位關(guān)系 下，信號U_IN被可靠地傳輸，輸出信號U一OUT被傳送到TOP開關(guān) 的驅(qū)動器40。如果次級側(cè)的參考電位gnd—hs比初級側(cè)參考電位gnd_pri高某個 特定的值，例如高幾伏，沒有達到預(yù)定的導(dǎo)通門限，這個導(dǎo)通門限在 信號評估電路88中由一個門限值獲取電路(例如比較器或施密特觸發(fā) 電路)預(yù)先給定。在這種情況下，輸入信號U IN不通過下電平調(diào)節(jié)器傳輸。于是下電平調(diào)節(jié)器的輸出電壓對應(yīng)于關(guān)斷狀態(tài)(U一ON一n-低)。如果次級側(cè)電位進一步上升，使得晶體管Mil至M14的漏極-體效應(yīng)二極管在流通方向上被極化， 即次級側(cè)參考電位 gnd一hs升高到 初級側(cè)供電電壓vdd一pri以上，則二極管Dll和D12阻止電流流過這 兩個子支路。如果次級側(cè)參考電位gnd_hs比初級參考電位gnd—pri高出或低于 的值在幾伏的范圍之內(nèi)，無論是上電平移位支路84還是下電平移位支 路86都將有效信號從初級側(cè)傳輸?shù)酱渭墏?cè)(見圖4第2列 (gnd_hs=OV))。由于這個重疊的范圍，即使考慮到由于元件參數(shù)的 工藝條件差異產(chǎn)生的傳輸門限樣本散雜，并且在次級參考電位快速變 化的情況下，都能保證可靠的信號傳輸。這提高了電平調(diào)節(jié)器80的抗 干擾能力。信號評估電路88在信號通過上電平移位支路84傳輸(見圖4第 3列(gnd_hs=600V ))或者通過下電平移位支路86傳輸(見圖4，第 1列(gnd_hs=_15V))或同時通過這兩個電平移位支路傳輸(見圖4 第2列(gnd_hs=OV ))時(通過邏輯"或"連接)，產(chǎn)生一個用于TOP 驅(qū)動器40的有效控制信號U—OUT。圖4中示出根據(jù)圖3的電平調(diào)節(jié)器80在仿真時的瞬時傳輸關(guān)系， 包括負(fù)的次級側(cè)參考電位(gnd—hs=-15V,第1列)，初級側(cè)與次級側(cè) 參考電位相等(gnd_hs=0V，第2歹'J )和正的次級側(cè)參考電壓 (gnd—hs=600V,第3列)三種情況。其中初級側(cè)參考電位gnd_pri 始終處于地電位0V。同樣的矩形控制信號U一IN分別被給到輸入端 IN。由圖中可見，在初級側(cè)和次級側(cè)參考電位相等的情況下(第2列)， 不僅在上電平調(diào)節(jié)器的輸出端出現(xiàn)傳輸信號(U_ON_p， U_OFF_p), 而且在下電平調(diào)節(jié)器的輸出端也出現(xiàn)傳輸信號(U—ON_n，U一OFF一n ); 與之不同的是，在負(fù)的參考電位情況下，只在下電平調(diào)節(jié)器的輸出端 出現(xiàn)傳輸信號(第1列；U—ON_n， U_OFF_n),或者在正的參考電位 情況下，只在上電平調(diào)節(jié)器的輸出端出現(xiàn)傳輸信號(第3列；U一ON一p， U—OFF—p),而相應(yīng)互補電平移位支路的輸出保持在關(guān)斷狀態(tài)下。在所有上述三種情況下，信號評估電路識別出至少一個信號通過上電平 移位支路和/或下電平移位支路被傳輸，并給出一個有效的輸出信號U一OUT。這樣電平調(diào)節(jié)器80表現(xiàn)出所希望的性能。
權(quán)利要求
1.一種具有TOP電平調(diào)節(jié)器(80)的控制電路(10)，所述TOP電平調(diào)節(jié)器用于將輸入信號(IN)從控制邏輯電路(20)傳輸?shù)絋OP驅(qū)動器(40)，其中TOP電平調(diào)節(jié)器(80)被構(gòu)造成由脈沖產(chǎn)生電路(82)、上電平移位支路(84)和下電平移位支路(86)、以及后接的信號評估電路(88)所組成的結(jié)構(gòu)。
2. 如權(quán)利要求1所述的控制電路(10)，其中在TOP電平調(diào)節(jié)器 (80)中上電平移位支路(84)被構(gòu)造成與下電平移位支路(86)基本互4卜。
3. 如權(quán)利要求l所述的控制電路，其中上電平移位支路(84)的 輸出端(ON—p; OFF_p)和下電平移位支路(86)的輸出端(ON_n， OFF—n)與信號評估電路(88)的輸入端相連接，并且信號評估電路 的輸出(OUT)構(gòu)成TOP驅(qū)動器(40)的輸入信號。
4. 如權(quán)利要求1所述的控制電路，其中控制邏輯電路(20)、 TOP 電平調(diào)節(jié)器(80)和TOP驅(qū)動器(40)被單片集成。
5. 如權(quán)利要求1所述的控制電路，其中上電平移位支路(84)由 兩個子支路構(gòu)成，它們分別由兩個級聯(lián)的n溝道晶體管Ml、 HVl或 M2、 MV2， 一個二極管Dl或D2,和兩個電阻Rl 、 R5或R2、 R6 串聯(lián)而成，其中開關(guān)晶體管Ml或M2的源極端通過電阻Rl或R2連 接到初級側(cè)參考電位(gnd一pri)，作為上電平移位支路控制輸入端的 Ml或M2的柵極與脈沖產(chǎn)生電路(82 )的開或關(guān)輸出端相連接，HV1 和HV2的柵極連接到初級側(cè)供電電壓(vdd_pri )， HV1或HV2的漏 極端與二極管Dl或D2的陰極相連接，并且D1或D2的陽極一方面 構(gòu)成至信號評估電路(88)的上電平移位支路(84)的輸出端ON—p 或OFF_p ，另 一 方面經(jīng)由電阻R5或R6連接到供電電壓vdd_hs 。
6. 如權(quán)利要求l所述的控制電路，其中下電平移位支路(86)由 兩個子支路構(gòu)成，它們分別由兩個級聯(lián)的p溝道晶體管Mll、 M13或 M12、 M14， 一個二極管Dll或D12，和兩個電阻Rll、 R15或R12、R16串聯(lián)而成，其中開關(guān)晶體管Mil或M12的源極端通過電阻Rll 或R12連接到初級側(cè)供電電壓(vdd一pri)，作為下電平移位支路的控 制輸入端的Mil或M12的柵極與脈沖產(chǎn)生電路(82)的反相開或反 相關(guān)輸出端相連接，M13和M14的柵極連接到初級側(cè)參考電位 (gnd—pri)， M13或M14的漏極端與二極管Dll或D12的陽極相連 接，并且D11或D12的陰極一方面構(gòu)成至信號評估電路(88)的下電 平移位支路(86)的輸出端0^^n或OFF—n，另一方面經(jīng)由電阻R15 或R16連接到參考電位gnd—hs。
7. 如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于，TOP驅(qū)動器的參 考電位(gndjis)偏離控制邏輯電路的參考電位(gnd_pri)的值可以 在上電平移位支路和下電平移位支路(84， 86)的最大可能耐壓范圍 內(nèi)，而不會出現(xiàn)功能損失。
8. 用于在權(quán)利要求1所述的具有TOP電平調(diào)節(jié)器(80)的控制 電路(10 )內(nèi)將輸入信號(U_IN )從控制邏輯電路(20 )傳輸?shù)絋OP 驅(qū)動器(40)的方法，其中當(dāng)上電平移位支路(84)、或者下電平移位 支路(86)、或者是這兩個電平移位支路都將有效控制信號(<formula>formula see original document page 3</formula>給到信號評估電路的分別 相應(yīng)的輸入端上時，信號評估電路(88)將一個輸出信號(U—OUT) 給到TOP驅(qū)動器(40)。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中當(dāng)次級側(cè)參考電位(gndjis) 近似等于或者高于初級側(cè)參考電位(gnd_pri )時，上電平移位支路(84 ) 將有效控制信號給到信號評估電路(88)的相應(yīng)輸入端，而當(dāng)次級側(cè) 參考電位(gnd—hs )近似等于或者低于初級側(cè)參考電位(gnd_pri)時， 下電平移位支路(86)將有效控制信號給到信號評估電路(88)的相 應(yīng)輸入端。
全文摘要
本發(fā)明描述了一種功率電子系統(tǒng)中的控制電路，具有由串聯(lián)設(shè)置的兩個功率開關(guān)、即第一個所謂的TOP開關(guān)和第二個所謂的BOT開關(guān)構(gòu)成的半橋電路的。此控制電路具有一個TOP電平調(diào)節(jié)器，用于將輸入信號從控制邏輯電路傳輸?shù)絋OP驅(qū)動器。其中TOP電平調(diào)節(jié)器被構(gòu)造成由上電平移位支路和下電平移位支路以及后接信號評估電路組成的結(jié)構(gòu)。在相應(yīng)的用于傳輸輸入信號的方法中，當(dāng)上電平移位支路或下電平移位支路、或者是它們兩者都將一個信號給到信號評估電路的相應(yīng)輸入端時，信號評估電路將輸入信號給到TOP驅(qū)動器。
文檔編號H03K19/0175GK101242133SQ20081000513
公開日2008年8月13日 申請日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月8日
發(fā)明者巴斯蒂安·福格勒, 賴因哈德·赫策, 馬蒂亞斯·羅斯貝格 申請人:塞米克朗電子有限及兩合公司