一种具有宽范围适用特性的栅驱动电路制造技术

技术编号：41477982 阅读：2 留言：0更新日期：2024-05-30 14:29

本发明专利技术属于电子电路技术领域，尤其涉及一种具有宽范围适用特性的栅驱动电路。电路通过LS&Tdead CTRL模块部分实现了快速的电平位移功能以把驱动信号电压域抬升到需要的范围，同时该模块的数字部分通过对驱动信号处理实现了输出功率管的驱动级以及功率级自身的死区，有效防止了穿通过流现象；同时该驱动电路输出级采用NP混合型上拉结构，解决了P型上拉结构的弱驱动能力面积大的问题，可以在dv/dt阶段提供较强的峰值电流拉高输出，最终由P型功率管持续拉高的最终输出高电位实现轨到轨输出，且输出级自适应驱动强度的调整模式可以应用于不同负载电容的场景，提高驱动器的稳定性。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子电路，尤其涉及一种具有宽范围适用特性的栅驱动电路。

技术介绍

1、随着集成电路产业的日益发展，对产品的性能需求也逐渐提升，普通的硅器件由于存在着禁带窄、电子迁移速率和击穿电场能力不高的缺点，不能满足某些场景下研发应用的需求。目前，以碳化硅和gan为代表的宽禁带功率器件正受到电力电子工业界极大的关注，而sic mosfet正在成为一种颠覆性材料。损耗方面，sic的击穿电压比硅高10倍，因此与硅相比导通电阻更低，从而在高压下实现了低传导损耗；而sic的高饱和速度和电子迁移率降低了开关损耗，并实现了更高的系统工作频率，减少了无源元件体积，从而减小了系统的尺寸和重量。另一方面，sic的带隙能量是硅的三倍，使系统能够在更高的结温下工作。硅基功率器件的工作结温(tj)为150℃，而sic的tj较高(大于200℃)意味着系统可以在环境温度达到175℃或更高的温度环境中工作。sic的导热性是硅的三倍，减轻了对冷却系统的严苛要求。高结温和高导热性的结合消除了对大铜块和水套的需求，使sic成为hev/ev牵引逆变器的有力候选者。回到汽车应用，sic的这些特性有助于推进系统的可靠性，高功率密度，节能，使hev/ev具有更长的续航能力。

技术实现思路

1、本专利技术的目的是提供一种具有宽范围适用特性的栅驱动电路。

2、本专利技术的技术方案为：

3、一种具有宽范围适用特性的栅驱动电路，定义电路中高电源轨为vdd，参考地电源轨为gnd，高侧浮动参考地为gnd*，vdd

4、电平位移和死区时间控制模块接收原始驱动信号，处理后输出第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号；

5、第一pmos管的源极接vdd，其栅极接第一驱动信号，定义第一pmos管的漏极输出第四驱动信号；第一nmos管的漏极接第一pmos管的漏极，第一nmos管的栅极接第一驱动信号，第一nmos管的源极接gnd*；

6、第二pmos管的源极接vdd，其栅极接第四驱动信号，定义第二pmos管的漏极输出第六驱动信号；第二nmos管的漏极接第二pmos管的漏极，第二nmos管的栅极接第二驱动信号，第二nmos管的源极接gnd；

7、第三pmos管的源极接vdd，其栅极接第四驱动信号；第三nmos管的漏极接第三pmos管的漏极，第三nmos管的栅极接第四驱动信号，第三nmos管的源极接gnd*；

8、第四pmos管的源极接vdd，其栅极接第三pmos管的漏极，定义第四pmos管的漏极输出第五驱动信号；第四nmos管的漏极接第四pmos管的漏极，第四nmos管的栅极接第三pmos管的漏极，第四nmos管的源极接gnd*；

9、第五pmos管的源极接vcc，其栅极接第三驱动信号，定义第五pmos管的漏极输出第七驱动信号；第五nmos管的漏极接第五pmos管的漏极，第五nmos管的栅极接第三驱动信号，第五nmos管的源极接gnd；

10、第九nmos管的漏极接vdd，其栅极接第六驱动信号；第十nmos管的漏极和栅极接第九nmos管的漏极，定义第十nmos管的源极输出第八驱动信号；第十一nmos管的源极和栅极接第十nmos管的源极、第十二nmos管的栅极、第二电阻的一端；第十一nmos管的漏极和第十二nmos管的漏极与源极接第六驱动信号、第二电阻的另一端、第一电阻的一端、第三电阻的一端、齐纳二极管的阴极、第六pmos管的漏极；第一电阻的另一端和第三电阻的另一端接gnd；

11、第七nmos管的漏极接vdd，其栅极接第六驱动信号，其源极接齐纳二极管的阳极、第六pmos管的漏极；

12、第六pmos管的源极接vdd，其栅极接第五驱动信号；第八nmos管的漏极接第六pmos管的漏极，第八nmos管的栅极接第七驱动信号，第八nmos管的源极接地；

13、输出负载电容的一端接第六pmos管的漏极，输出负载电容的另一端接gnd；

14、第六pmos管漏极为栅驱动电路的输出端out；

15、所述电平位移和死区时间控制模块包括死区时间控制单元、第七pmos管、第八pmos管、第九pmos管、第十pmos管、第十一pmos管、第十二pmos管、第十三pmos管、第十四pmos管、第十五pmos管、第十六pmos管、第十七pmos管、第十三nmos管、第十四nmos管、第十五nmos管、第十六nmos管、第十七nmos管、第十八nmos管、第十九nmos管、第二十nmos管、第二十一nmos管、第一钳位电路、第二钳位电路、第三钳位电路、第一或非门；

16、死区时间控制单元的输入为原始驱动信号，输出分别为第二驱动信号、第三驱动信号、第九驱动信号、第十驱动信号、第十一驱动信号；

17、第十三nmos管的漏极和栅极接偏置电流ib，其源极接gnd；第七pmos管的源极接vdd，其栅极接第一驱动信号，第十七nmos管的漏极接第七pmos管的漏极，第十七nmos管的栅极接vcc，第十七nmos管的源极第十四nmos管的漏极和栅极、第十三nmos管的漏极和栅极、第十五nmos管的栅极，定义第十七nmos管的源极输出第十二驱动信号；第十四nmos管的源极接gnd；

18、第八pmos管的源极接vdd，其栅极和漏极互连；第十六nmos管的漏极接第八pmos管的漏极，第十六nmos管的栅极接vcc，第十六nmos管的源极接第十五nmos管的漏极，第十五nmos管的源极接gnd；

19、第九pmos管的源极接vdd，其栅极接第八pmos管的漏极，定义第九pmos管的漏极输出第十三驱动信号；第十pmos管的源极接第九pmos管的漏极，第十pnmos管的栅极接gnd*；第十八nmos管的漏极接第十pmos管的漏极，第十八nmos管的栅极接第九驱动信号，第十八nmos管的源极接gnd；第一钳位电路的一端接vdd，另一端接第十pmos管的漏极；

20、第十四pmos管的源极接vdd，其栅极和漏极互连；第十一pmos管的源极接第十四pmos管的漏极，第十一pmos管的栅极接gnd*；第十九nmos管的漏极接第十一pmos管的漏极，第十九nmos管的栅极接第十驱动信号，第十九nmos管的源极接gnd；

21、第十五pmos管的源极接vdd，其栅极接第十四pmos管的漏极；第二钳位电路的一端接vdd，另一端接第十五pmos管的漏极、第十六pmos管的漏极、第十二pmos管的源极；

22、第十六pmos管的源本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种具有宽范围适用特性的栅驱动电路，定义电路中高电源轨为VDD，参考地电源轨为GND，高侧浮动参考地为GND*，VDD-GND＝13V～25V，GND*＝VDD-5V，5V电源轨为VCC；其特征在于，包括电平位移和死区时间控制模块、第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第六PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第五NMOS管、第六NMOS管、第七NMOS管、第八NMOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、齐纳二极管、输出负载电容；

【技术特征摘要】

1.一种具有宽范围适用特性的栅驱动电路，定义电路中高电源轨为vdd，参考地电源轨为gnd，高侧浮动参考地为gnd*，vdd-gnd＝13v～25v，gnd*＝vdd-5v，5v电源轨为vcc；其特征在于，包括电平位移和死区时间控制模块、第一pmos管、第二p...

【专利技术属性】
技术研发人员：明鑫，靳紫懿，石鲁吉，王卓，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：

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