控制系统和驱动电路的制作方法

文档序号:33131548发布日期:2023-02-01 08:48阅读:56来源:国知局
控制系统和驱动电路的制作方法

1.本技术涉及电子电路技术领域,更具体而言,涉及到一种控制系统和驱动电路。


背景技术:

2.当一个控制开关的控制信号过来时,往往因为其驱动能力,电压范围等,不能直接驱动开关,因此,可以在控制器和开关之间设置相应的驱动电路。在相关技术中,为了实现从低压逻辑信号转换为高压逻辑信号,低压通过驱动电路的悬空阱(浮地驱动)进行转换。因为悬空阱和低压区域属于不同的电源域,会存在两个区域的地不相等。当悬空阱的地vs出现负压(相对于低压区域的地),会导致难以识别到相关的信号,从而出现功率管常开而烧毁等问题。


技术实现要素:

3.本技术的实施方式涉及一种控制系统和驱动电路。
4.本技术实施方式的控制系统包括控制器、驱动电路和后级电路;所述控制器用于输出控制信号。所述驱动电路包括脉冲产生电路、置位侧电平转换电路、复位侧电平转换电路和识别电路。脉冲产生电路用于根据所述控制信号产生置位信号和复位信号。置位侧电平转换电路用于根据所述置位信号而动作,并生成置位电位。复位侧电平转换电路用于根据所述复位信号而动作,并生成复位电位。识别电路用于识别所述置位电位是否小于置位阈值,识别所述复位电位是否小于复位阈值,以根据识别结果驱动所述后级电路;所述脉冲产生电路和所述识别电路不共地。其中,所述置位阈值与所述置位电位的差值小于所述复位阈值与所述复位电位的差值。
5.在某些实施方式中,所述识别电路包括反相器,所述反相器包括第一反相器和第二反相器,所述第一反相器用于识别所述置位电位是否小于所述置位阈值并包括第一pmos管和第一nmos管,所述第二反相器用于识别所述复位电位是否小于所述复位阈值并包括第二pmos管和第二nmos管;所述第二pmos管的沟道宽长比大于所述第一pmos管的沟道宽长比,和/或,所述第二nmos管的沟道宽长比小于所述第一nmos管的沟道宽长比;所述置位阈值小于所述复位阈值。
6.在某些实施方式中,所述置位电位与所述复位电位相等,所述置位阈值与所述置位电位的差值小于所述复位阈值与所述复位电位的差值。
7.在某些实施方式中,所述置位侧电平转换电路包括串联连接的置位高压器件和置位负载,所述复位侧电平转换电路包括串联连接的复位高压器件和复位负载,所述置位电位位于所述置位高压器件和所述置位负载之间,所述复位电位位于所述复位高压器件和所述复位负载之间,所述置位负载的电阻小于所述复位负载的电阻,所述置位高压器件用于根据所述置位信号的高电平而导通以生成所述置位电位,所述复位高压器件用于根据所述复位信号的高电平而导通以生成所述复位电位,所述置位电位大于所述复位电位,所述置位阈值与所述置位电位的差值小于所述复位阈值与所述复位电位的差值。
8.在某些实施方式中,所述置位侧电平转换电路包括串联连接的置位高压器件和置位负载,所述复位侧电平转换电路包括串联连接的复位高压器件和复位负载,所述置位电位位于所述置位高压器件和所述置位负载之间,所述复位电位位于所述复位高压器件和所述复位负载之间,所述置位负载的电阻大于所述复位负载的电阻,所述置位高压器件用于根据所述置位信号的高电平而导通以生成所述置位电位,所述复位高压器件用于根据所述复位信号的高电平而导通以生成所述复位电位,所述置位电位小于所述复位电位,所述置位阈值与所述置位电位的差值小于所述复位阈值与所述复位电位的差值。
9.在某些实施方式中,所述置位侧电平转换电路包括串联连接的置位高压器件和置位负载,所述复位侧电平转换电路包括串联连接的复位高压器件和复位负载,所述置位电位位于所述置位高压器件和所述置位负载之间,所述复位电位位于所述复位高压器件和所述复位负载之间,所述置位负载的电阻小于所述复位负载的电阻,所述置位高压器件用于根据所述置位信号的高电平而导通以生成所述置位电位,所述复位高压器件用于根据所述复位信号的高电平而导通以生成所述复位电位,所述置位电位大于所述复位电位。
10.在某些实施方式中,所述置位阈值与所述复位阈值相等,所述置位阈值与所述置位电位的差值小于所述复位阈值与所述复位电位的差值。
11.在某些实施方式中,所述识别电路包括反相器,所述反相器包括第一反相器和第二反相器,所述第一反相器用于识别所述置位电位是否小于置位阈值并包括第一pmos管和第一nmos管,所述第二反相器用于识别所述复位电位是否小于复位阈值并包括第二pmos管和第二nmos管;所述第二pmos管的沟道宽长比小于所述第一pmos管的沟道宽长比,和/或,所述第二nmos管的沟道宽长比大于所述第一nmos管的沟道宽长比;所述置位阈值大于所述复位阈值,所述置位阈值与所述置位电位的差值小于所述复位阈值与所述复位电位的差值。
12.在某些实施方式中,所述驱动电路还包括rs触发器,所述rs触发器用于根据所述识别结果驱动所述后级电路。
13.本技术实施方式的驱动电路包括脉冲产生电路、置位侧电平转换电路、复位侧电平转换电路和识别电路。脉冲产生电路用于根据控制信号产生置位信号和复位信号。置位侧电平转换电路用于根据所述置位信号而动作,并生成置位电位。复位侧电平转换电路用于根据所述复位信号而动作,并生成复位电位。识别电路用于识别所述置位电位是否小于置位阈值,识别所述复位电位是否小于复位阈值,以根据识别结果驱动后级电路;所述脉冲产生电路和所述识别电路不共地。其中,所述置位阈值与所述置位电位的差值小于所述复位阈值与所述复位电位的差值。
14.本技术实施方式的控制系统和驱动电路中,驱动电路采用非对称结构,使得当识别电路的地相对脉冲产生电路的地发生负压问题时,置位电位相比复位电位先进入无法识别状态,所以,即使出现严重的负压问题,只会出现无法置位,但会被复位的状态,进而可以使得后级电路持续关闭,避免后级电路常开而导致后级电路中的功率管烧毁等问题。
15.本技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本技术的实践了解到。
附图说明
16.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
17.图1是本技术某些实施方式的驱动电路的示意图。
18.图2是本技术某些实施方式的控制信号、置位信号、复位信号、ho信号的示意图。
19.图3是本技术某些实施方式的驱动电路的示意图。
20.图4是本技术某些实施方式的控制系统的示意图。
具体实施方式
21.下面详细描述本技术的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本技术,而不能理解为对本技术的限制。
22.电,作为当今社会的主要动力来源,已经无处不在。电线(或者导电的其它介质)就像是河道,而开关就像是水闸。就像是高压线的存在,是为了降低远距离海量电力的传输损耗一样,开关的效能也会很大程度影响整体电力应用的效率。同时,作为以切换状态(开/关)以体现其价值的存在,过程中的安全性,同样值得认真对待。电力开关包括:功率mos管,igbt,sicmos管,gan开关等等。开关频率在khz到mhz等。
23.当一个控制开关的控制信号过来时,往往因为其驱动能力,电压范围等,不能直接驱动开关。例如门级驱动器,正是配合门级开关,以在效率和安全性上达到目标需求。控制器连接门级驱动器,由门级驱动器驱动开关。门级驱动器在以往都是由分立器件组合而成,有其灵活性,但亦会有其成本,空间限制。针对某些应用,将门级驱动器集成为芯片的方式,解决了成本,空间限制的问题。
24.220v的交流市电,转换为直流,电压一般在200v~400v。这一类的应用,为了保证其可靠性空间,作为开关或者与开关配合的门级驱动器的耐压设置在600v以内。这一类的开关应用非常普遍,也使得这一类的门级驱动器需求变得旺盛非常。无论时耐压200v,还是耐压600v,对于芯片工艺的需求,都是与普通控制器的工艺需求完全不同,因此必须使用独立存在的门级驱动器。这个门级驱动器的特点是,它满足低压输入,譬如3.3v,5v,但同时也能满足上述高压的输出驱动需求。
25.悬空阱方式驱动高压器件的拓扑结构如图1。其中虚框内的电路是悬空阱的电路。vb是悬空阱的电源,vs是悬空阱的地。而gnd是低压部分的地。整体电路包含:用于在控制信号hin的上升沿和下降沿产生脉冲的脉冲产生电路,发出set和rst信号,如图2所示。set端口驱动一个用于低压区域和悬空阱的高压器件hvmos导通,该信号会通过高压阱电源连接的电阻(当然也可以是其他负载,譬如电流源等)。识别电路,通过hvmos导通与否导致的其接入端电压或者电流不同,而判断hvmos是否导通,并把此信号经过滤波后传递给rs触发器。当set端hvmos导通时,rs触发器的置位端有效,rs触发器输出有效电位,使得ho端口输出有效电位;当rst端hvmos导通时,rs触发器的复位端有效,rs触发器关闭有效电位,使得ho端口输出关闭。这样可以通过hvmos的短暂导通,就可以将hin的控制信号,准确传递到高压输出ho。该做法的优势是,节省功耗。
26.当set的hvmos导通时,会在其输出一个分压,这个分压需要通过后面连接的识别
电路识别到,以确认hvmos已经导通。当然也可以通过电流的方式来描述。例如以电压来表述,我们把这个分压叫vset。对应的识别电路,会由一个阈值电压或者电流,我们称之为vth_set;当vset小于vth_set时,我们就认为set的hvmos导通,需要给后续的rs触发器置位。同样的,rst处的分压称为vrst,其后的阈值电压或者电流称之为vth_rst。当vrst小于vth_rst时,我们就认为rst的hvmos导通,需要给后续的rs触发器复位。
27.因为悬空阱和低压区域属于不同的电源域,会存在两个区域的地不相等。当悬空阱的地vs出现负压(相对于低压区的gnd),识别电路的判断阈值也会相应降低。当低到一定程度,hvmos事实上的导通,不会被后续的识别电路识别到。因为生产工艺存在一定差异,譬如两个hvmos的导通能力,串接负载大小,识别电路的判断阈值等。当vs负压造成识别电路识别障碍时,假如某端(譬如rst)先进入无法识别的状态,当hin信号不断输入时,rs触发器会被不断的触发置位,而无法被复位,这会导致ho驱动的功率管出现常开的状态,甚至会造成高低桥功率管贯通,进而导致功率管烧毁。
28.为了解决上述问题,在有限的vset/vrst情况下,采用如下解决方案。有限的vset/vrst情况,是指这个值不能太高,因为上述所述原因,会降低该电路的抗vs负压能力;这个值不能太低,因为低的vset/vrst值,意味着低的导通电流,慢的开关速度,不易被识别电路识别到。
29.识别电路如图3所示。其中一种解决方案为:促使如图3所示电路的翻转电压提高,即是提升识别电压vth_set/vth_rst。在nmos,pmos管的器件参数固定情况下,提升识别电压vth_set/vth_rst,会增大pmos管的w/l,或者减小nmos管的w/l,就会增加翻转点电压vin。在vb-vs电压固定的情况下,vs电压降低,会相应的降低vin。所以vin越高,抗vs负压能力越强。
30.还有一种解决方案为:更好地匹配set和rst电路和版图。让vs负压影响,对于set和rst都是同步的,这样就不会出现set更先进入无法识别状态。采用的电路结构是一模一样,版图在匹配上做了很多工作。但问题是,世界上没有两片完全一模一样的树叶。无论电路和版图匹配如何好,仍然会有差异。
31.并且,因为是悬空阱,所以负压现象是不可控的。并不能完全杜绝因为负压引起的rst先进入无法识别状态,而让ho输出一直处于置位状态而不受控,进而烧毁功率管的问题。
32.请参阅图3和图4,本技术实施方式的控制系统1000包括控制器100、驱动电路200和后级电路300;控制器100用于输出控制信号。驱动电路200包括脉冲产生电路220、置位侧电平转换电路240、复位侧电平转换电路260和识别电路280。脉冲产生电路220用于根据控制信号产生置位信号和复位信号。置位侧电平转换电路240用于根据置位信号而动作,并生成置位电位。复位侧电平转换电路260用于根据复位信号而动作,并生成复位电位。识别电路280用于识别置位电位是否小于置位阈值,识别复位电位是否小于复位阈值,以根据识别结果驱动后级电路300;脉冲产生电路220和识别电路280不共地。其中,置位阈值与置位电位的差值小于复位阈值与复位电位的差值。
33.本技术实施方式的控制系统1000中,驱动电路200采用非对称结构,使得当识别电路280的地相对脉冲产生电路220的地发生负压问题时,置位电位相比复位电位先进入无法识别状态,所以,即使出现严重的负压问题,只会出现无法置位,但会被复位的状态,进而可
以使得后级电路300持续关闭,避免后级电路300常开而导致后级电路300中的功率管烧毁等问题。
34.控制器100可以包括驱动板。驱动板可以包括中央处理单元(central processing unit,cpu)、微控制单元(microcontroller unit;mcu)、其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor,dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit,asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gate array,fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。
35.控制器100输出的控制信号(hin),由于驱动能力、电压范围等限制,不能直接驱动后级电路300,因此,控制器100通过驱动电路200驱动后级电路300。其中,后级电路300可以包括电力开关,电力开关包括功率mos管,igbt,sicmos管,gan开关等等。
36.驱动电路200包括脉冲产生电路220、置位侧电平转换电路240、复位侧电平转换电路260和识别电路280。脉冲产生电路220可以为脉冲发生器,脉冲产生电路220用于根据控制信号产生置位信号(set)和复位信号(rst),其中,置位信号和复位信号均可以为脉冲信号,具体地,脉冲产生电路220可以在控制信号的上升沿产生脉冲以作为置位信号、在控制信号的下降沿产生脉冲以作为复位信号。置位侧电平转换电路240用于根据置位信号而动作,并生成置位电位,其中,置位电位可以为电流或者电压,例如,在不存在置位信号的情况下,置位侧电平转换电路240可以生成第一电压,在存在置位信号的情况下,置位侧电平转换电路240可以生成第二电压,第一电压和第二电压不同。复位侧电平转换电路260用于根据复位信号而动作,并生成复位电位,其中,复位电位可以为电流或者电压,例如,在不存在复位信号的情况下,复位侧电平转换电路260可以生成第三电压,在存在复位信号的情况下,复位侧电平转换电路260可以生成第四电压,第三电压和第四电压不同。识别电路280可以为hvmos导通识别单元,识别电路280用于识别置位电位是否小于置位阈值,识别复位电位是否小于复位阈值,例如,以置位电位、复位电位是电压为例,识别置位电位是否小于置位电压阈值,识别复位电位是否大于复位电压阈值,从而得到识别结果。识别电路280用于根据识别结果驱动后级电路300,具体地,若根据识别结果确定存在置位信号,则通过ho信号驱动后级电路300导通,若根据识别结果确定存在复位信号,则通过ho信号驱动后级电路300断开,若根据识别结果确定不存在置位信号、也不存在复位信号,则通过ho信号维持后级电路300的原有状态。
37.脉冲产生电路220和识别电路280不共地。具体地,脉冲产生电路220处于低压部分,脉冲产生电路220的地为低压部分的gnd。识别电路280处于高压部分,识别电路280的地为高压部分的vs。悬空阱包括识别电路280,悬空阱和低压部分属于不同的电源域,会存在两个区域的地不相等。当悬空阱的地vs出现负压(相对于低压部分的gnd),会出现识别电路280无法识别复位电位的情况,因此可能导致后级电路300的功率管出现常开的状态,从而存在安全隐患。本技术实施方式中,通过电路设计,使得置位阈值与置位电位的差值小于复位阈值与复位电位的差值,即vth_set-vset<vth_rst-vrst,其中,vth_set为置位阈值,vset为置位电位,vth_rst为复位阈值,vrst为复位电位。如此,当识别电路280的地相对脉冲产生电路220的地发生负压问题时,置位电位相比复位电位先进入无法识别状态,所以,即使出现严重的负压问题,只会出现无法置位,但会被复位的状态,进而可以使得后级电路300持续关闭,避免后级电路300常开而导致后级电路300中的功率管烧毁等问题。
38.在某些实施方式中,识别电路280包括反相器282,反相器282包括第一反相器2822和第二反相器2824,第一反相器2822用于识别置位电位是否小于置位阈值并包括第一pmos管28221和第一nmos管28223,第二反相器2824用于识别复位电位是否小于复位阈值并包括第二pmos管28241和第二nmos管28243;第二pmos管28241的沟道宽长比大于第一pmos管28221的沟道宽长比,和/或,第二nmos管28243的沟道宽长比小于第一nmos管28223的沟道宽长比;置位阈值小于复位阈值。
39.如此,可以通过设计mos管的沟道宽长比以使得置位阈值小于复位阈值,从而使得置位阈值与置位电位的差值小于复位阈值与复位电位的差值。
40.具体地,第一反相器2822用于识别置位电位是否小于置位阈值,例如,在置位电位小于置位阈值的情况下,第一反相器2822可以输出低电平作为第一识别结果(out1),在置位电位大于置位阈值的情况下,第一反相器2822可以输出高电平作为第一识别结果。第二反相器2824用于识别复位电位是否小于复位阈值,例如,在复位电位小于复位阈值的情况下,第二反相器2824可以输出低电平作为第二识别结果(out2),在复位电位大于复位阈值的情况下,第二反相器2824可以输出高电平作为第二识别结果。通过调节第一pmos管28221、第一nmos管28223、第二pmos管28241和第二nmos管28243中的至少一个的沟道宽长比(w/l),可以使得第二pmos管28241的沟道宽长比大于第一pmos管28221的沟道宽长比,和/或,第二nmos管28243的沟道宽长比小于第一nmos管28223的沟道宽长比。例如,可以增大第二pmos管28241的沟道宽长比,从而使得第二pmos管28241的沟道宽长比大于第一pmos管28221的沟道宽长比;又例如,可以减小第二nmos管28243的沟道宽长比,从而使得第二nmos管28243的沟道宽长比小于第一nmos管28223的沟道宽长比;又例如,可以减小第一pmos管28221的沟道宽长比,并且增大第一nmos管28223的沟道宽长比,从而使得第二pmos管28241的沟道宽长比大于第一pmos管28221的沟道宽长比,且,第二nmos管28243的沟道宽长比小于第一nmos管28223的沟道宽长比。
41.通过调节第一pmos管28221、第一nmos管28223、第二pmos管28241和第二nmos管28243中的至少一个的沟道宽长比,可以调节第一反相器2822的翻转电压(即置位阈值)和/或第二反相器2824的翻转电压(即复位阈值),从而使得置位阈值小于复位阈值。在置位阈值比复位阈值小的情况下,当识别电路280的地相对脉冲产生电路220的地发生负压问题时,置位电位相比复位电位先进入无法识别状态,所以,即使出现严重的负压问题,只会出现无法置位,但会被复位的状态,进而可以使得后级电路300持续关闭,避免后级电路300常开而导致后级电路300中的功率管烧毁等问题。
42.在其他实施方式中,识别电路280也可以是比较器等其他电路结构。通过对识别电路280进行电路设计,使得置位阈值小于复位阈值。
43.在某些实施方式中,置位电位与复位电位相等,置位阈值与置位电位的差值小于复位阈值与复位电位的差值。
44.如此,在置位阈值小于复位阈值、置位电位与复位电位相等的情况下,可以实现置位阈值与置位电位的差值小于复位阈值与复位电位的差值。
45.具体地,当vset=vrst时,非对称体现在vth_set《vth_rst。vset=vrst,也就是置位侧电平转换电路240和复位侧电平转换电路260的元件的尺寸比例相同。通过调节第一pmos管28221、第一nmos管28223、第二pmos管28241和第二nmos管28243中的至少一个的沟
道宽长比,可以使得第二pmos管28241的沟道宽长比大于第一pmos管28221的沟道宽长比,和/或,第二nmos管28243的沟道宽长比小于第一nmos管28223的沟道宽长比,从而使得vth_set《vth_rst。当vb-vs不变,vs降低时,置位阈值从vth_set=n1*(vb-vs)变成n1*(vb-vs)+vs。其中n1是一个大于0且小于1的比例系数,n1可以认为是不随vs变化而变化的。复位阈值从vth_rst=n2*(vb-vs)变成n2*(vb-vs)+vs。其中n2是一个大于0且小于1的比例系数,n2可以认为是不随vs变化而变化的。由于上述非对称设计n2》n1,vth_set《vth_rst。
46.当vs逐渐降低,vset处于vth_set的临界点处:vset=vth_set=n1*(vb-vs)+vs,此时vs=(vset-n1*vb)/(1-n1),复位阈值vth_rst=n2*(vb-vs)+vs=[(1-n2)*vset+(n2-n1)*vb]/(1-n1),复位电位与复位阈值比较:
[0047]
[(1-n2)*vset+(n2-n1)*vb]/(1-n1)-vrst
[0048]
=[(1-n2)*vset+(n2-n1)*vb]/(1-n1)-vset
[0049]
=(n2-n1)*(vb-vset)/(1-n1)》0。
[0050]
其中,vset是由vb分压得到的,因此vb》vset。由上可知,当vset处于vth_set的临界点处,复位阈值仍然能够识别到vrst,如此,置位电位相比复位电位先进入无法识别状态,所以,即使出现严重的负压问题,只会出现无法置位,但会被复位的状态,进而可以使得后级电路300持续关闭,避免后级电路300常开而导致后级电路300中的功率管烧毁等问题。
[0051]
在某些实施方式中,置位侧电平转换电路240包括串联连接的置位高压器件242和置位负载244,复位侧电平转换电路260包括串联连接的复位高压器件262和复位负载264,置位电位位于置位高压器件242和置位负载244之间,复位电位位于复位高压器件262和复位负载264之间,置位负载244的电阻小于复位负载264的电阻,置位高压器件242用于根据置位信号的高电平而导通以生成置位电位,复位高压器件262用于根据复位信号的高电平而导通以生成复位电位,置位电位大于复位电位,置位阈值与置位电位的差值小于复位阈值与复位电位的差值。
[0052]
如此,在置位阈值小于复位阈值、置位电位大于复位电位的情况下,可以实现置位阈值与置位电位的差值小于复位阈值与复位电位的差值。
[0053]
具体地,当vset≠vrst时,vth_set≠vth_rst,非对称体现在vth_set-vset《vth_rst-vrst。置位高压器件242可以为hvmos,置位高压器件242可以在存在置位信号的情况下导通,从而使得vs的电压通过置位负载244进行分压,从而得到置位电位;置位高压器件242可以在不存在置位信号的情况下断开,从而使得vs的电压直接作为置位电位。复位高压器件262可以为hvmos,复位高压器件262可以在存在复位信号的情况下导通,从而使得vs的电压通过复位负载264进行分压,从而得到复位电位;复位高压器件262可以在不存在复位信号的情况下断开,从而使得vs的电压直接作为复位电位。
[0054]
置位负载244和复位负载264可以均为电阻器。置位负载244的电阻小于复位负载264的电阻,如此,vs的电压经过置位负载244分压后获得置位电位,vs的电压经过复位负载264分压后获得复位电压,置位电位大于复位电压。
[0055]
在其他实施方式中,可以通过设计置位高压器件242和/或复位高压器件262的沟道宽长比,或者通过在置位高压器件242和/或复位高压器件262的漏端连接不同的电路结构,来实现置位电位大于复位电压,在此不做具体限定。
[0056]
在某些实施方式中,置位侧电平转换电路240包括串联连接的置位高压器件242和
置位负载244,复位侧电平转换电路260包括串联连接的复位高压器件262和复位负载264,置位电位位于置位高压器件242和置位负载244之间,复位电位位于复位高压器件262和复位负载264之间,置位负载244的电阻大于复位负载264的电阻,置位高压器件242用于根据置位信号的高电平而导通以生成置位电位,复位高压器件262用于根据复位信号的高电平而导通以生成复位电位,置位电位小于复位电位,置位阈值与置位电位的差值小于复位阈值与复位电位的差值。
[0057]
如此,在置位阈值小于复位阈值、置位电位小于复位电位的情况下,可以实现置位阈值与置位电位的差值小于复位阈值与复位电位的差值。
[0058]
具体地,当vset≠vrst时,vth_set≠vth_rst,非对称体现在vth_set-vset《vth_rst-vrst。置位负载244的电阻大于复位负载264的电阻,如此,vs的电压经过置位负载244分压后获得置位电位,vs的电压经过复位负载264分压后获得复位电压,置位电位小于复位电压。
[0059]
在其他实施方式中,可以通过设计置位高压器件242和/或复位高压器件262的沟道宽长比,或者通过在置位高压器件242和/或复位高压器件262的漏端连接不同的电路结构,来实现置位电位小于复位电压,在此不做具体限定。
[0060]
在某些实施方式中,置位侧电平转换电路240包括串联连接的置位高压器件242和置位负载244,复位侧电平转换电路260包括串联连接的复位高压器件262和复位负载264,置位电位位于置位高压器件242和置位负载244之间,复位电位位于复位高压器件262和复位负载264之间,置位负载244的电阻小于复位负载264的电阻,置位高压器件242用于根据置位信号的高电平而导通以生成置位电位,复位高压器件262用于根据复位信号的高电平而导通以生成复位电位,置位电位大于复位电位。
[0061]
如此,可以通过设计负载的电阻以使得置位电位大于复位电位,从而使得置位阈值与置位电位的差值小于复位阈值与复位电位的差值。
[0062]
具体地,当vset≠vrst时,vth_set≠vth_rst,非对称体现在vth_set-vset《vth_rst-vrst。置位负载244的电阻小于复位负载264的电阻,如此,vs的电压经过置位负载244分压后获得置位电位,vs的电压经过复位负载264分压后获得复位电压,置位电位大于复位电压。
[0063]
在其他实施方式中,可以通过设计置位高压器件242和/或复位高压器件262的沟道宽长比,或者通过在置位高压器件242和/或复位高压器件262的漏端连接不同的电路结构,来实现置位电位大于复位电压,在此不做具体限定。
[0064]
在某些实施方式中,置位阈值与复位阈值相等,置位阈值与置位电位的差值小于复位阈值与复位电位的差值。
[0065]
如此,在置位电位大于复位电压、置位阈值与复位阈值相等的情况下,可以实现置位阈值与置位电位的差值小于复位阈值与复位电位的差值。
[0066]
具体地,当vth_set=vth_rst时,非对称体现在vset》vrst。vth_set=vth_rst,也就是识别电路280对置位电位和复位电压的识别是一样的,例如第一反相器2822和第二反相器2824的结构、尺寸相同。设计res2》res1,其中,res1为置位负载244的电阻,res2为复位负载264的电阻。在存在置位信号的情况下,置位电位vset=r_hvmos1/(r_hvmos1+res1)*(vb-gnd),其中,r_hvmos1为置位高压器件242(例如为hvmos1)的电阻,复位电位vrst=r_
hvmos2/(r_hvmos2+res2)*(vb-gnd),r_hvmos2为复位高压器件262(例如为hvmos2)的电阻,res2》res1,在r_hvmos2=r_hvmos1=r_hvmos的情况下,vset》vrst。
[0067]
当vs逐渐降低,vset处于vth_set的临界点处:
[0068]
vth_set=vset=r_hvmos1/(r_hvmos1+res1)*(vb-gnd)。
[0069]
由vth_set=vth_rst,因此,vth_rst=r_hvmos1/(r_hvmos1+res1)*(vb-gnd)。
[0070]
vth_rst-vrst
[0071]
=r_hvmos1/(r_hvmos1+res1)*(vb-gnd)-r_hvmos2/(r_hvmos2+res2)*(vb-gnd)
[0072]
=r_hvmos*(res2-res1)/[(r_hvmos1+res1)*(r_hvmos2+res2)]*(vb-gnd)》0。由上可知,当vset处于vth_set的临界点处,复位阈值仍然能够识别到vrst,如此,置位电位相比复位电位先进入无法识别状态,所以,即使出现严重的负压问题,只会出现无法置位,但会被复位的状态,进而可以使得后级电路300持续关闭,避免后级电路300常开而导致后级电路300中的功率管烧毁等问题。
[0073]
在某些实施方式中,识别电路280包括反相器282,反相器282包括第一反相器2822和第二反相器2824,第一反相器2822用于识别置位电位是否小于置位阈值并包括第一pmos管28221和第一nmos管28223,第二反相器2824用于识别复位电位是否小于复位阈值并包括第二pmos管28241和第二nmos管28243;第二pmos管28241的沟道宽长比小于第一pmos管28221的沟道宽长比,和/或,第二nmos管28243的沟道宽长比大于第一nmos管28223的沟道宽长比;置位阈值大于复位阈值,置位阈值与置位电位的差值小于复位阈值与复位电位的差值。
[0074]
如此,在置位电位大于复位电压、置位阈值大于复位阈值的情况下,可以实现置位阈值与置位电位的差值小于复位阈值与复位电位的差值。
[0075]
具体地,当vset≠vrst时,vth_set≠vth_rst,非对称体现在vth_set-vset《vth_rst-vrst。通过调节第一pmos管28221、第一nmos管28223、第二pmos管28241和第二nmos管28243中的至少一个的沟道宽长比,可以使得第二pmos管28241的沟道宽长比小于第一pmos管28221的沟道宽长比,和/或,第二nmos管28243的沟道宽长比大于第一nmos管28223的沟道宽长比,从而使得vth_rst《vth_set。
[0076]
在其他实施方式中,识别电路280也可以是比较器等其他电路结构。通过对识别电路280进行电路设计,使得置位阈值大于复位阈值。
[0077]
在某些实施方式中,驱动电路200还包括rs触发器290,rs触发器290用于根据识别结果驱动后级电路300。
[0078]
如此,可以通过rs触发器290驱动后级电路300。
[0079]
具体地,识别电路280可以将识别结果传输给rs触发器290,例如,在置位电位小于置位阈值的情况下,识别电路280可以输入第一识别结果(低电平)至rs触发器290的第一输入端(r端),在置位电位大于置位阈值的情况下,识别电路280可以输入第一识别结果(高电平)至rs触发器290的第一输入端;在复位电位小于复位阈值的情况下,识别电路280可以输入第二识别结果(低电平)至rs触发器290的第二输入端(s端),在复位电位大于复位阈值的情况下,识别电路280可以输入第二识别结果(高电平)至rs触发器290的第二输入端。在第一输入端为低电平、第二输入端为高电平的情况下,rs触发器290可以通过输出端(q端)输出开关信号以形成ho信号,从而驱动后级电路300导通;在第一输入端为高电平、第二输入
端为低电平的情况下,rs触发器290可以通过输出端输出开关信号以形成ho信号,从而驱动后级电路300断开;在第一输入端和第二输入端均为高电平的情况下,rs触发器290可以通过输出端输出开关信号以形成ho信号,从而维持后级电路300的原有状态。
[0080]
在某些实施方式中,在识别电路280和rs触发器290之间可以设置滤波电路,滤波电路用于对识别结果进行滤波处理,从而使得识别结果更加准确,便于rs触发器290根据识别结果驱动后级电路300。
[0081]
本技术实施方式的驱动电路200包括脉冲产生电路220、置位侧电平转换电路240、复位侧电平转换电路260和识别电路280。脉冲产生电路220用于根据控制信号产生置位信号和复位信号。置位侧电平转换电路240用于根据置位信号而动作,并生成置位电位。复位侧电平转换电路260用于根据复位信号而动作,并生成复位电位。识别电路280用于识别置位电位是否小于置位阈值,识别复位电位是否小于复位阈值,以根据识别结果驱动后级电路300;脉冲产生电路220和识别电路280不共地。其中,置位阈值与置位电位的差值小于复位阈值与复位电位的差值。
[0082]
本技术实施方式的驱动电路200采用非对称结构,使得当识别电路280的地相对脉冲产生电路220的地发生负压问题时,置位电位相比复位电位先进入无法识别状态,所以,即使出现严重的负压问题,只会出现无法置位,但会被复位的状态,进而可以使得后级电路300持续关闭,避免后级电路300常开而导致后级电路300中的功率管烧毁等问题。
[0083]
上述对控制系统1000的解释说明也适用于驱动电路200,在此不再赘述。
[0084]
在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0085]
此外,术语“连接”应做广义理解,例如,可以包括固定连接,也可以包括可拆卸连接,或一体地连接;可以包括直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以包括两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0086]
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
[0087]
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
[0088]
尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本技术的限制,本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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