用于柵極驅(qū)動(dòng)器的電源電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及用于柵極驅(qū)動(dòng)器的電源電路。
【背景技術(shù)】
[0002]負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路用于在各種應(yīng)用中驅(qū)動(dòng)負(fù)載，諸如在多相系統(tǒng)內(nèi)以驅(qū)動(dòng)電機(jī)。許多這樣的負(fù)載驅(qū)動(dòng)應(yīng)用必要在負(fù)載系統(tǒng)與提供電源、系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)輸入的其他系統(tǒng)之間的電偶或其它形式的隔離。隔離通常由于多種原因成為必要，包括和存在于負(fù)載系統(tǒng)中的更高電壓電平相關(guān)聯(lián)的安全性和可靠性問題。
[0003]在一種形式中，負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路可以包括具有在各自的源極和漏極端子連接到負(fù)載以提供相應(yīng)的高和低側(cè)驅(qū)動(dòng)的一對(duì)NMOS功率晶體管半橋電路。由于和PMOS晶體管相比，NMOS晶體管通常低的導(dǎo)通電阻、高功率能力、開關(guān)速度更快，使用NMOS晶體管以提供高和低側(cè)驅(qū)動(dòng)可以是有利的。但是，當(dāng)NMOS晶體管的源極連接至負(fù)載時(shí)，使用NMOS晶體管以提供高側(cè)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生了向驅(qū)動(dòng)高側(cè)NMOS晶體管的柵極驅(qū)動(dòng)器提供功能分離或電浮置電源電壓的需要。
[0004]向高側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器提供電浮置電源電壓的困難在于:柵極驅(qū)動(dòng)器從電源電壓的源極汲取能量并驅(qū)動(dòng)負(fù)載，從而可降低供給電壓以減輕柵極驅(qū)動(dòng)器本身性能的影響。另一個(gè)困難在于:初始化電浮置電源電壓通常需要涉及低側(cè)柵極驅(qū)動(dòng)器的不希望的長(zhǎng)時(shí)間啟動(dòng)順序。
[0005]因此，需要一種改進(jìn)的電源電路來向負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路提供分離和/或電浮置電源電壓。
【附圖說明】
[0006]因此，可以理解本發(fā)明的特征，多個(gè)附圖的說明如下。但是，所附的附圖示出了本發(fā)明的僅特定實(shí)施例，并且因此不應(yīng)被視為其范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明可包括其他等效實(shí)施例。
[0007]圖1是描繪具有增強(qiáng)的電源電路和半橋電路的系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖。
[0008]圖2是描繪具有增強(qiáng)電源電路和半橋電路系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖。
[0009]圖3(a)_3(h)是描繪增強(qiáng)電源電路和柵極驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)的實(shí)施例的信號(hào)圖。
[0010]圖4(a)_4(d)是描繪增強(qiáng)電源電路和柵極驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)的進(jìn)一步實(shí)施例的信號(hào)圖。
[0011]圖5是描繪增強(qiáng)電源電路的功率特性的實(shí)施例的圖。
[0012]圖6(a)_6(c)是描繪增強(qiáng)電源電路和柵極驅(qū)動(dòng)器電路的信號(hào)的附加實(shí)施例的信號(hào)圖。
[0013]圖7是描繪可用于實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)電源電路的一個(gè)或多個(gè)控制電路的控制電路的實(shí)施例的示意圖。
[0014]圖8是描繪具有包括增強(qiáng)電源的多個(gè)半橋模塊的多相系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖。
[0015]圖9是描述具有增強(qiáng)電源電路和單開關(guān)負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路的系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖。
[0016]圖10是描繪具有增強(qiáng)電源電路和單開關(guān)負(fù)載驅(qū)動(dòng)電路的系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為柵極驅(qū)動(dòng)器電路產(chǎn)生電源電壓的電源電路的實(shí)施例可以包括隔離電源電路，以在第一分離系統(tǒng)中接收第一電壓，并提供功率到循環(huán)充電電源電路，循環(huán)充電電源電路提供電源電壓到第二分離系統(tǒng)中的柵極驅(qū)動(dòng)器電路，所述分離電源電路提供電源到循環(huán)充電電源電路，而柵極驅(qū)動(dòng)器電路驅(qū)動(dòng)晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)。
[0018]隔離電源電路可以包括控制電路以調(diào)節(jié)提供的單元，以便維持或增加由循環(huán)充電電源電路所提供的電源電壓，而柵極驅(qū)動(dòng)器電路驅(qū)動(dòng)晶體管在導(dǎo)通狀態(tài)?？刂齐娐房烧{(diào)節(jié)經(jīng)供給以維持或增加電源電壓的電源，而柵極驅(qū)動(dòng)器由一個(gè)或多個(gè)操作驅(qū)動(dòng)晶體管在接通狀態(tài):限制由隔離的電源電路供給到循環(huán)充電電源電路的電流為低于預(yù)定電平的電流電平；限制經(jīng)隔離電源電路控制的電源電壓為在低于由循環(huán)充電電源電路中提供的峰值電源電壓電平的預(yù)定電壓電平的電壓；限制由隔離電源電路提供的電源為低于預(yù)定大致恒定的電源電平；限制提供的電源作為隔離電源的溫度的函數(shù)；選擇連接隔離電源電路到循環(huán)充電電源電路的阻抗。
[0019]電源電路還可以包括循環(huán)充電電源電路。循環(huán)充電電源電路可以接收在第二分離系統(tǒng)中的第二電壓，并向柵極驅(qū)動(dòng)器電路提供電浮置電源電壓，而柵極驅(qū)動(dòng)器電路驅(qū)動(dòng)晶體管在導(dǎo)通狀態(tài)。循環(huán)充電電源電路可以包括一個(gè)或多個(gè)自舉電源電路或電荷栗電源電路。
[0020]隔離的電源供給可將電源提供給自舉電源電路，以在啟動(dòng)或復(fù)位電源電路時(shí)初始充電自舉電源電路的電容器。隔離的電源供給可提供該電源以初始充電自舉電源的電容器，而用動(dòng)負(fù)載電路的柵極驅(qū)動(dòng)器處于非活動(dòng)狀態(tài)。
[0021]圖1描繪用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載36的系統(tǒng)20的實(shí)施例。系統(tǒng)20可以包括增強(qiáng)電源電路24、信道驅(qū)動(dòng)電路28、半橋電路32以及負(fù)載36。增強(qiáng)電源電路24可提供電源電壓VAPS到信道驅(qū)動(dòng)電路28的柵極驅(qū)動(dòng)器電路40-1。信道驅(qū)動(dòng)電路28可以提供柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)到半橋電路32。半橋電路32可以驅(qū)動(dòng)負(fù)載36。
[0022]增強(qiáng)電源電路24可包括隔離電源電路44和循環(huán)充電電源電路48。隔離電源電路44可在隔咼系統(tǒng)中接收一個(gè)或多個(gè)隔咼屏障60的第一側(cè)的第一電壓VI，并在隔咼系統(tǒng)中在一個(gè)或多個(gè)隔離屏障60的第二側(cè)提供電源給循環(huán)充電電源電路48。隔離電源供給電路44可包括功率控制電路52，以控制由隔離電源電路44向循環(huán)充電電源電路48輸送的電源。環(huán)狀充電電源電路48可接收在隔離系統(tǒng)中在一個(gè)或多個(gè)隔離屏障60的第二側(cè)上的第二電壓V2，并提供電源電壓VAPS到柵極驅(qū)動(dòng)電路40-1。循環(huán)充電電源電路48可以提供電源電壓VAPS作為容性能量存儲(chǔ)元件(諸如電容器)的循環(huán)充電的函數(shù)。第二電壓V2可以包括生成的電源電壓或來自系統(tǒng)20的節(jié)點(diǎn)的電壓中的一個(gè)或多個(gè)。
[0023]信道驅(qū)動(dòng)電路28可以包括第一和第二隔離信號(hào)信道電路68-1、68_2，以及第一和第二柵極驅(qū)動(dòng)電路40-1、40-2。隔離的信號(hào)通道電路68-1、68-2可以從一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)源72-1,72-2接收在隔離系統(tǒng)中在一個(gè)或多個(gè)隔離屏障76上的第一側(cè)的相應(yīng)輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，并在隔離系統(tǒng)中在一個(gè)或多個(gè)隔離屏障76的第二側(cè)上向相應(yīng)的柵極驅(qū)動(dòng)電路40-1、40-2提供相應(yīng)的輸出數(shù)據(jù)信號(hào)。
[0024]響應(yīng)于從分離的信號(hào)通道電路68-1、68-2接收的輸出數(shù)據(jù)信號(hào)，柵驅(qū)動(dòng)電路40-1、40-2可向半橋電路32的相應(yīng)晶體管N1、N2提供相應(yīng)的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)。第一柵極驅(qū)動(dòng)電路40-1可以驅(qū)動(dòng)半橋電路32的第一 NMOS晶體管NI的柵極，為從增強(qiáng)電源電路60接收的的供電電壓VAPS和在負(fù)載36的電壓VL之間的范圍內(nèi)的電壓。第二柵極驅(qū)動(dòng)電路40-2可以驅(qū)動(dòng)半橋電路32的第二 NMOS晶體管N2的柵極，為隔離系統(tǒng)中一個(gè)或多個(gè)隔離屏障60、76的第二側(cè)上的第二電壓V2和接地之間的范圍內(nèi)的電壓。
[0025]半橋電路32可以包括第一和第二 NMOS晶體管N1、N2，以驅(qū)動(dòng)負(fù)載36。第一 NMOS晶體管NI可包括連接到以及接收來自所述第一柵極驅(qū)動(dòng)器電路40-1的柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)的柵極，連接到負(fù)載36的源極，以及連接到電源總線VBUS上的一個(gè)或多個(gè)隔離屏障60、76的第二側(cè)的漏極。第二 NMOS晶體管N2可以包括連接到并從第二柵極驅(qū)動(dòng)器電路40-2接收柵極驅(qū)動(dòng)的柵極，連接到一個(gè)或多個(gè)隔離屏障60，76中的第二側(cè)的地面的源極，以及連接到負(fù)載36的漏極信號(hào)。
[0026]圖2描繪用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載36的系統(tǒng)20的另一實(shí)施例，表示關(guān)于增強(qiáng)電源電路24和信道和驅(qū)動(dòng)器電路28的實(shí)施例的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。
[0027]如圖2所示，循環(huán)充電電源電路48可包括自舉電源電路48A。增強(qiáng)電源電路24的自舉電源電路48A可控制在電源電壓節(jié)點(diǎn)的電壓或供給至電源電壓節(jié)點(diǎn)的電流，以向第一柵極驅(qū)動(dòng)電路40-1提供功能分離的和/或電浮置電源電壓VAPS，使得第一柵極驅(qū)動(dòng)電路40-1驅(qū)動(dòng)半橋電路32第一 NMOS晶體管NI。自舉電源電路48A可包括連接在自舉電源電路48A的端子之間的自舉電容器Cl，以及串聯(lián)連接在隔離系統(tǒng)的第二電壓V2和自舉電容器Cl之間的二極管Dl和電阻Rl。自舉電源電路48A的端子可以連接到第一柵極驅(qū)動(dòng)電路40-1的上和下電源端子，與所述第一柵極驅(qū)動(dòng)電路40-1的下端子和自舉電容器Cl也連接到半橋電路32的第一 NMOS晶體管NI的源極。
[0028]在操作中，當(dāng)?shù)诙艠O驅(qū)動(dòng)電路40-2驅(qū)動(dòng)半橋電路32的第二 NMOS晶體管N2處于電導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，所述第一柵極驅(qū)動(dòng)電路40-1可以驅(qū)動(dòng)半橋電路32的第一 NMOS晶體管NI處于電非導(dǎo)通狀態(tài)，在負(fù)載36的電壓VL和自舉電容器Cl的較低端可以朝向分離系統(tǒng)的地面驅(qū)動(dòng)，以及電流可以從隔離系統(tǒng)的第二電壓V2向自舉電容器Cl的上側(cè)端子流過二極管Dl和自舉電源電路48的電阻Rl，以將自舉電容器Cl充電至接近第二電壓V2減去二極管