TWI637595B - 半橋電路驅動晶片及其驅動方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係揭露一種半橋電路驅動晶片及其驅動方法,半橋電路驅動晶片包含高側訊號輸入端、脈衝產生模組、電壓位移轉換器、電流偵測模組、高側輸出模組以及高側訊號輸出端。高側訊號輸入端接收高側輸入訊號,由脈衝產生模組轉換成為上升脈衝訊號及下降脈衝訊號。電流偵測模組偵測電壓位移轉換器之第一電流及第二電流,由高側輸出模組形成高側輸出訊號。高側訊號輸出端利用高側輸出訊號控制高側電晶體之切換。
Description
本發明是有關於一種半橋電路驅動晶片及其驅動方法,特別是有關於一種能藉由單一電壓位移轉換器來驅動半橋電路高側電晶體之驅動晶片及驅動方法。
現有技術當中,半橋電路是利用驅動晶片控制上下臂電晶體的切換,提供負載所需的高壓。在驅動晶片中分為高側(high side)及低側(low side)兩個區域,在這兩個區域之間電壓會相差達100至600伏以上,甚至超過1000伏,一般控制器所傳送的切換訊號,並不足以驅動高側端的電晶體,必須透過電壓位移轉換器轉換訊號的準位,使其能驅動高側端的電晶體。轉換時是將原本驅動訊號的上升及下降分別藉由一個電壓位移轉換器負責轉換,輪流切換上升及下降的訊號。然而,電壓位移轉換器為了承受高壓,在元件面積上需佔據相當大的空間,使得整體晶片設計布局上有較大的限制,元件面積也造成了成本的增加及效能不佳的缺點。
綜觀前所述,習知的半橋電路在驅動上仍然具有相當之缺陷,因此,本發明藉由設計一種半橋電路驅動晶片及其驅動方法,針對現有技術之缺
失加以改善,讓晶片設計上能有效降低成本並提高效能,進而增進產業上之實施利用。
有鑑於上述習知技藝之問題,本發明之目的就是在提供一種半橋電路驅動晶片及其驅動方法,使其能在僅使用單一電壓位移轉換器來驅動半橋電路之高側電晶體,以解決習知之驅動晶片當中,高壓元件佔據晶片較大面積,提高整體晶片成本之問題。
根據本發明之一目的,提出一種半橋電路驅動晶片,其適用於控制高側電晶體及低側電晶體之切換。半橋電路驅動晶片包含高側訊號輸入端、脈衝產生模組、電壓位移轉換器、電流偵測模組、高側輸出模組以及高側訊號輸出端。其中,高側訊號輸入端接收高側輸入訊號。脈衝產生模組連接高側訊號輸入端,將高側輸入訊號之上升緣及下降緣轉換成為上升脈衝訊號及下降脈衝訊號。電壓位移轉換器連接於脈衝產生模組,依據上升脈衝訊號產生第一電流,依據下降脈衝訊號產生第二電流。電流偵測模組連接於電壓位移轉換器,偵測第一電流以產生上升電流訊號,及偵測第二電流以產生下降電流訊號。高側輸出模組連接於電流偵測模組,高側輸出模組根據上升電流訊號及下降電流訊號產生高側輸出訊號。高側訊號輸出端連接於高側輸出模組及高側電晶體,輸出高側輸出訊號以控制高側電晶體之切換。
較佳地,脈衝產生模組與電壓位移轉換器之間可包含電流供應電路。
較佳地,電流供應電路可包含第一開關及第二開關,上升脈衝訊號控制第一開關導通以使第一電流流經電壓位移轉換器,下降脈衝訊號控制第二開關導通以使第二電流流經電壓位移轉換器。
較佳地,脈衝產生模組與電壓位移轉換器之間可包含電壓供應電路。
較佳地,電壓供應電路可包含第三開關及第四開關,上升脈衝訊號控制第三開關導通以提供第一電壓至電壓位移轉換器,下降脈衝訊號控制第四開關導通以提供第二電壓至電壓位移轉換器。
較佳地,半橋電路驅動晶片可進一步包含低側訊號輸入端及低側訊號輸出端,低側訊號輸入端接收低側輸入訊號,由低側訊號輸出端輸出低側輸出訊號,控制低側電晶體之切換。
較佳地,高側電晶體可連接電荷泵,電荷泵包含外接二極體及電容。
根據本發明之另一目的,提出一種半橋電路驅動晶片,其適用於控制高側電晶體及低側電晶體之切換。半橋電路驅動晶片包含高側訊號輸入端、脈衝產生模組、電壓位移轉換器、脈衝偵測模組、高側輸出模組以及高側訊號輸出端。其中,高側訊號輸入端接收高側輸入訊號。脈衝產生模組連接高側訊號輸入端,將高側輸入訊號之上升緣及下降緣轉換成為上升脈衝訊號及下降脈衝訊號。電壓位移轉換器連接於脈衝產生模組。脈衝偵測模組連接於電壓位移轉換器,偵測電壓位移轉換器輸出之上升脈衝訊號及下降脈衝訊號。高側輸出模組連接於脈衝偵測模組,高側輸出模組根據上升脈衝訊號及下降脈衝訊
號產生高側輸出訊號。高側訊號輸出端連接於高側輸出模組及高側電晶體,輸出高側輸出訊號以控制高側電晶體之切換。
較佳地,脈衝偵測模組可包含脈衝計數電路,用以計數電壓位移轉換器所傳送之脈衝數量,並依據脈衝數量判斷電壓位移轉換器輸出的是上升脈衝訊號或下降脈衝訊號。
較佳地,脈衝偵測模組可包含脈衝寬度偵測電路,偵測電壓位移轉換器所傳送之脈衝寬度,並依據脈衝寬度判斷電壓位移轉換器輸出的是上升脈衝訊號或下降脈衝訊號。
較佳地,半橋電路驅動晶片可進一步包含低側訊號輸入端及低側訊號輸出端,低側訊號輸入端接收低側輸入訊號,由低側訊號輸出端輸出低側輸出訊號,控制低側電晶體之切換。
較佳地,高側電晶體可連接電荷泵,電荷泵包含外接二極體及電容。
根據本發明之再一目的,提出一種半橋電路驅動方法,適用於控制高側電晶體及低側電晶體之切換。半橋電路驅動方法包含以下步驟:接收高側輸入訊號;根據高側輸入訊號產生上升脈衝訊號及下降脈衝訊號,傳送至電壓位移轉換器;偵測流經電壓位移轉換器之第一電流及第二電流,並根據第一電流及第二電流產生上升電流訊號及下降電流訊號;根據上升電流訊號及下降電流訊號產生高側輸出訊號;以及傳送高側輸出訊號以控制高側電晶體之切換。
較佳地,電壓位移轉換器可藉由電流供應電路產生對應於上升脈衝訊號之第一電流,以及對應於下降脈衝訊號之第二電流。
較佳地,電流供應電路可藉由上升脈衝訊號控制第一開關導通以使第一電流流經電壓位移轉換器,藉由下降脈衝訊號控制第二開關導通以使第二電流流經電壓位移轉換器。
較佳地,電壓位移轉換器可藉由電壓供應電路提供對應於上升脈衝訊號之第一電壓,使電壓位移轉換器產生第一電流,以及對應於下降脈衝訊號之第二電壓,使電壓位移轉換器產生第二電流。
較佳地,電壓供應電路可藉由上升脈衝訊號控制第三開關導通以提供第一電壓,藉由下降脈衝訊號控制第四開關導通以提供第二電壓。
承上所述,依本發明之半橋電路驅動晶片及其驅動方法,其可具有一或多個下述優點:
(1)此半橋電路驅動晶片及其驅動方法可藉由高側電晶體及低側電晶體之切換,驅動各種高壓應用之負載。
(2)此半橋電路驅動晶片及其驅動方法可藉由單一電壓位移轉換器轉換訊號之位準,使其能驅動高側電晶體進行切換,減少電壓位移轉換器的使用以降低高壓元件所佔據之晶片面積,進而降低晶片製造成本。
(3)此半橋電路驅動晶片及其驅動方法,可藉由電流偵測或脈衝偵測來建立高側輸出訊號,使其對應於輸入之控制訊號,提升操作效率。
10、11、12‧‧‧半橋電路驅動晶片
20‧‧‧電壓位移轉換器
21‧‧‧脈衝產生模組
21a‧‧‧上升脈衝訊號
21b‧‧‧下降脈衝訊號
22a、22b‧‧‧比較器
23‧‧‧電流供應電路
24‧‧‧電流偵測模組
25‧‧‧高側輸出模組
25a‧‧‧邏輯電路
25b‧‧‧正反器
25c‧‧‧反相器
27‧‧‧電壓供應電路
28‧‧‧脈衝偵測模組
40‧‧‧微控制器
50‧‧‧高側輸入訊號
50a‧‧‧上升緣
50b‧‧‧下降緣
51‧‧‧低側輸入訊號
BD‧‧‧外接二極體
C‧‧‧電容
HA‧‧‧高側區域
HIN‧‧‧高側訊號輸入端
HO‧‧‧高側訊號輸出端
HQ‧‧‧高側電晶體
HV‧‧‧高壓電源
IA‧‧‧第一電流源
IB‧‧‧第二電流源
L‧‧‧負載
LA‧‧‧低側區域
LIN‧‧‧低側訊號輸入端
LO‧‧‧低側訊號輸出端
LQ‧‧‧低側電晶體
SR1‧‧‧第一開關
SR2‧‧‧第三開關
SF1‧‧‧第二開關
SF2‧‧‧第四開關
VB‧‧‧高側電源端
VS‧‧‧高側浮動接地端
VR‧‧‧第一電壓
VF‧‧‧第二電壓
UVLO‧‧‧欠壓鎖定電路
S1~S5‧‧‧步驟
第1圖係為本發明實施例之半橋電路驅動晶片之電路示意圖。
第2圖係為本發明另一實施例之半橋電路驅動晶片之電路示意圖。
第3圖係為本發明又一實施例之半橋電路驅動晶片之方塊圖。
第4圖係為本發明實施例之半橋電路驅動方法之流程圖。
為利貴審查委員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效,茲將本發明配合附圖,並以實施例之表達形式詳細說明如下,而其中所使用之圖式,其主旨僅為示意及輔助說明書之用,未必為本發明實施後之真實比例與精準配置,故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的權利範圍,合先敘明。
請參閱第1圖,第1圖係為本發明實施例之半橋電路驅動晶片之電路示意圖。如圖所示,半橋電路可由半橋電路驅動晶片10連接高側電晶體HQ、低側電晶體LQ及電荷泵(charge pump)來組成,高側電晶體HQ之一端連接高壓電源HV,另一端連接於負載L。低側電晶體LQ一端連接於負載L,另一端接地,藉由半橋電路驅動晶片10控制上臂之高側電晶體HQ與下臂之低側電晶體LQ的切換,提供所需負載L。其中,電荷泵含外接二極體BD及電容C,其連接於接入的供電電壓VCC且連接於半橋電路驅動晶片10之高側電源端VB。半橋電路驅動晶片10包含高側訊號輸入端HIN及低側訊號輸入端LIN,兩個輸入端分別接收微控制器的高側輸入訊號50及低側輸入訊號51,上述輸入訊號可為脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation,PWM)訊號,其波形具有上升緣50a及下降緣50b,做為控制電晶體開啟或關閉切換之依據。半橋電路驅動晶片10中區分為高側區域HA與低側區域LA,高側區域HA包含高側訊號輸出端HO,連接至高側電晶體HQ,
提供高側輸出訊號以驅動高側電晶體HQ。低側區域LA則包含低側訊號輸出端LO,連接至低側電晶體LQ,提供低側輸出訊號驅動低側電晶體LQ。
在半橋電路驅動晶片10中,當高側電晶體HQ打開時,高壓電源HV提供至負載L,此時高側浮動接地端VS也會承受高電壓,高側區域HA與低側區域LA的電壓差會達到100V至600V,甚至到達1200V。因此,由微控制器送達之高側輸入訊號50無法直接驅動高側電晶體HQ,必須透過電壓位移轉換器20將訊號平移至高壓的準位,才能有效的驅動高側電晶體HQ。習知的作法是將高側輸入訊號50的上升緣50a及下降緣50b分別產生脈衝訊號,由兩個電壓位移轉換器分別負責上升及下降的轉換,再由高側區域HA輸出高側輸出訊號。然而,作為電壓位移轉換器的金氧半場效電晶體(MOSFET)元件,由於需耐高壓,其元件所佔據的面積較大,在電路布局或設計上往往會造成較高的成本。
在本實施例中,則是僅使用單一的電壓位移轉換器20,由高側訊號輸入端HIN輸入的高側輸入訊號50,傳送至脈衝產生模組21,藉由比較器22a將高側輸入訊號50之上升緣50a及下降緣50b轉換成上升脈衝訊號21a及下降脈衝訊號21b,傳送至電流供應電路23。電流供應電路23包含第一開關SR1及第二開關SF1,第一開關SR1由上升脈衝訊號21a控制而導通,使第一電流源IA提供流經電壓位移轉換器20之第一電流,第二開關SF1由下降脈衝訊號21b控制而導通,使第二電流源IB提供流經電壓位移轉換器20之第二電流。電流供應電路23連接於電壓位移轉換器20,第一電流與第二電流可為不同大小之電流,例如第一電流可大於第二電流,經由電壓位移轉換器20傳遞至高側區域HA的電流訊號也會有所不同。在高側區域HA設置電流偵測模組24,將第一電流作為上升電流訊號,第二電流作為下降電流訊號,傳送至高側輸出模組25。高側輸出模組25包
含邏輯電路25a、正反器25b及反相器25c,根據上升電流訊號及下降電流訊號產生高側輸出訊號,透過高側訊號輸出端HO輸出至高側電晶體HQ,藉此控制高側電晶體HQ之切換。
高側輸出模組25還可包含欠壓鎖定電路UVLO,偵測高側電源端VB之電壓,在超過設定值時切斷電源以保護電路。此外,由低側訊號輸入端LIN接收的低側輸入訊號51,則可藉由比較器22b判斷上升及下降的觸發訊號,直接經由低側驅動電路之反相器25c,由低側低側訊號輸出端LO輸出低側輸出訊號,控制低側電晶體LQ之切換。
請參閱第2圖,第2圖係為本發明另一實施例之半橋電路驅動晶片之電路示意圖。如圖所示,半橋電路驅動晶片11包含高側訊號輸入端HIN、低側訊號輸入端LIN、脈衝產生模組21、電壓位移轉換器20、電流偵測模組24、高側輸出模組25以、高側訊號輸出端HO及低側訊號輸出端LO。與第1圖相同的元件以相同標號表示,其內容請參閱前述實施例而不再重複描述。在本實施例中,脈衝產生模組21連接於電壓供應電路27,藉由電壓供應電路27連接於單一之電壓位移轉換器20之閘極,由於金氧半場效電晶體的特性,提供電壓至電壓位移轉換器20時,會產生相應的電流,再透過電流偵測模組24偵測電流大小,判斷電壓位移轉換器輸出的是上升電流訊號還是下降電流訊號。
進一步說明電壓供應電路27,其包含第三開關SR2及第四開關SF2,第三開關SR2由上升脈衝訊號21a控制而導通,提供第一電壓VR至電壓位移轉換器20,第四開關SF2由下降脈衝訊號21b控制而導通,提供第二電壓VF至電壓位移轉換器20。第一電壓VR不同於第二電壓VF,例如第一電壓VR可大於第二電壓VF。當電壓位移轉換器20接收不同電壓時,傳遞至高側的電流也會有
所不同,藉由電流偵測模組24偵測後判斷為原高側輸入訊號50之上升緣還是下降緣,進而產生與高側輸入訊號50相同型態的高側輸出訊號。此高側輸出訊號同樣經由高側訊號輸出端HO傳送以控制高側電晶體HQ之切換。同樣地,低側輸入訊號51由低側訊號輸入端LIN輸入,由低側訊號輸出端傳送以驅動低側電晶體LQ之切換。
請參閱第3圖,第3圖係為本發明又一實施例之半橋電路驅動晶片之方塊圖。如圖所示,半橋電路驅動晶片12包含高側訊號輸入端HIN、低側訊號輸入端LIN、脈衝產生模組21、電壓位移轉換器20、高側輸出模組25、高側訊號輸出端HO以及低側訊號輸出端LO。半橋電路驅動晶片12可由微控制器40傳送高側輸入訊號至高側訊號輸入端HIN,且傳送低側輸入訊號至低側訊號輸入端LIN,半橋電路驅動晶片12的高側訊號輸出端HO以及低側訊號輸出端LO分別連接於高側電晶體HQ及低側電晶體LQ,藉由高側輸出訊號及低側輸出訊號控制電晶體之切換,進而驅動負載L。與前述實施例相同的元件同樣以相同標號表示,其內容請參閱前述實施例而不再重複描述,以下僅針對本實施例差異部分進行說明。
在本實施例中,脈衝產生模組判斷接收到的高側輸入訊號後,將其依據訊號之上升緣及下降緣區分為上升脈衝訊號及下降脈衝訊號,經由電壓位移轉換器20轉換電壓準位,由於僅使用單一電壓位移轉換器20,必須進一步判斷為上升脈衝訊號或下降脈衝訊號,進而重新建立對應於高側輸入訊號之高側輸出訊號。在本實施例中,設置脈衝偵測模組28連接於電壓位移轉換器20,脈衝偵測模組28可包含脈衝計數電路,用以計數電壓位移轉換器20所傳送之脈衝數量,依據脈衝數量判斷電壓位移轉換器20輸出的是上升脈衝訊號或下降脈
衝訊號。在另一實施例中,脈衝偵測模組28可包含脈衝寬度偵測電路,偵測電壓位移轉換器20所傳送之脈衝寬度,依據脈衝寬度判斷電壓位移轉換器20輸出的是上升脈衝訊號或下降脈衝訊號。
請參閱第4圖,第4圖係為本發明實施例之半橋電路驅動方法之流程圖。如圖所示,其包含以下步驟(S1-S6):
步驟S1:藉由高側訊號輸入端接收高側輸入訊號。半橋電路驅動晶片之高側訊號輸入端可接收來至微控制器的高側輸入訊號,與其對應的,低側訊號輸入端可接收來至微控制器的低側輸入訊號,由於高側輸入訊號並無法如低側輸入訊號能直接驅動低側電晶體,因此高側輸入訊號必須經由後續流程轉換以驅動高側電晶體。
步驟S2:藉由脈衝產生模組產生上升脈衝訊號及下降脈衝訊號,傳送至電壓位移轉換器。脈衝產生模組根據高側輸入訊號產生上升脈衝訊號及下降脈衝訊號,在本實施例中,上升脈衝訊號可控制一電流供應器之第一開關導通,使第一電流源提供流經電壓位移轉換器之第一電流,並且藉由下降脈衝訊號控制第二開關導通,使第二電流源提供流經電壓位移轉換器之第二電流,因而使電壓位移轉換器能接收到不同之第一電流及第二電流。在另一實施例中,上升脈衝訊號可控制一電壓供應器之第三開關導通以提供第一電壓,並且藉由下降脈衝訊號控制第四開關導通以提供第二電壓,藉由連接電壓位移轉換器之閘極所提供的不同電壓,使得電壓位移轉換器產生不同之第一電流及第二電流。
步驟S3:藉由電流偵測模組偵測流經電壓位移轉換器之第一電流及第二電流,產生上升電流訊號及下降電流訊號。由電壓位移轉換器傳遞至高
側的電流,可藉由一電流偵測器進行偵測,判斷是對應於上升緣的第一電流或是對應於下降緣的第二電流,進而將其轉換成上升電流訊號及下降電流訊號。
步驟S4:藉由高側輸出模組根據上升電流訊號及下降電流訊號產生高側輸出訊號。高側輸出模組之邏輯電路接收到上升電流訊號及下降電流訊號後經由一正反器觸發一驅動電路,產生與高側輸入訊號同樣型態的高側輸出訊號。
步驟S5:藉由高側訊號輸出端傳送高側輸出訊號以控制高側電晶體之切換。經轉換之高側輸出訊號,由高側訊號輸出端傳送至高側電晶體,由訊號當中上升及下降所對應之型態,控制高側電晶體之切換。
以上所述僅為舉例性,而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇,而對其進行之等效修改或變更,均應包含於後附之申請專利範圍中。
Claims (17)
- 一種半橋電路驅動晶片,係適用於控制一高側電晶體及一低側電晶體之切換,其包含:一高側訊號輸入端,接收一高側輸入訊號;一脈衝產生模組,係連接該高側訊號輸入端,將該高側輸入訊號之上升緣及下降緣轉換成為一上升脈衝訊號及一下降脈衝訊號;一電壓位移轉換器,係連接於該脈衝產生模組,依據該上升脈衝訊號產生一第一電流,依據該下降脈衝訊號產生一第二電流;一電流偵測模組,係連接於該電壓位移轉換器,偵測該第一電流以產生一上升電流訊號,及偵測該第二電流以產生一下降電流訊號;一高側輸出模組,係連接於該電流偵測模組,該高側輸出模組根據該上升電流訊號及該下降電流訊號產生一高側輸出訊號;以及一高側訊號輸出端,係連接於該高側輸出模組及該高側電晶體,輸出該高側輸出訊號以控制該高側電晶體之切換。
- 如申請專利範圍第1項所述之半橋電路驅動晶片,其中該脈衝產生模組與該電壓位移轉換器之間包含一電流供應電路。
- 如申請專利範圍第2項所述之半橋電路驅動晶片,其中該電流供應電路包含一第一開關及一第二開關,該上升脈衝訊號係控制該第一開關導通以使該第一電流流經該電壓位移轉換器,該下降脈衝訊號係用以控制該第二開關導通以使該第二電流流經該電壓位移轉換器。
- 如申請專利範圍第1項所述之半橋電路驅動晶片,其中該脈衝產生模組與該電壓位移轉換器之間包含一電壓供應電路。
- 如申請專利範圍第4項所述之半橋電路驅動晶片,其中該電壓供應電路包含一第三開關及一第四開關,該上升脈衝訊號係控制該第三開關以提供一第一電壓至該電壓位移轉換器,該下降脈衝訊號係控制該第四開關以提供一第二電壓至該電壓位移轉換器。
- 如申請專利範圍第1項所述之半橋電路驅動晶片,進一步包含一低側訊號輸入端及一低側訊號輸出端,該低側訊號輸入端接收一低側輸入訊號,由該低側訊號輸出端輸出一低側輸出訊號,控制該低側電晶體之切換。
- 如申請專利範圍第1項所述之半橋電路驅動晶片,其中該高側電晶體連接一電荷泵,該電荷泵包含一外接二極體及一電容。
- 一種半橋電路驅動晶片,係適用於控制一高側電晶體及一低側電晶體之切換,其包含:一高側訊號輸入端,接收一高側輸入訊號;一脈衝產生模組,係連接該高側訊號輸入端,將該高側輸入訊號之上升緣及下降緣轉換成為一上升脈衝訊號及一下降脈衝訊號;單一電壓位移轉換器,係連接於該脈衝產生模組,用於傳送該上升脈衝訊號及該下降脈衝訊號;一脈衝偵測模組,係連接於該電壓位移轉換器,並根據該上升脈衝訊號及該下降脈衝訊號的數量或是脈衝寬度來判斷經過該單一電壓位移轉換器之該上升脈衝訊號及該下降脈衝訊號是代表該高側輸入訊號之上升緣或下降緣;一高側輸出模組,係連接於該脈衝偵測模組,該高側輸出模組根據該上升脈衝訊號及該下降脈衝訊號產生一高側輸出訊號;以及一高側訊號輸出端,係連接於該高側輸出模組及該高側電晶體,輸出該高側輸出訊號以控制該高側電晶體之切換。
- 如申請專利範圍第8項所述之半橋電路驅動晶片,其中該脈衝偵測模組包含一脈衝計數電路,用以計數該電壓位移轉換器所傳送之一脈衝數量,並依據該脈衝數量判斷該電壓位移轉換器輸出的是該上升脈衝訊號或該下降脈衝訊號。
- 如申請專利範圍第8項所述之半橋電路驅動晶片,其中該脈衝偵測模組包含一脈衝寬度偵測電路,偵測該電壓位移轉換器所傳送之一脈衝寬度,並依據該脈衝寬度判斷該電壓位移轉換器輸出的是該上升脈衝訊號或該下降脈衝訊號。
- 如申請專利範圍第8項所述之半橋電路驅動晶片,進一步包含一低側訊號輸入端及一低側訊號輸出端,該低側訊號輸入端接收一低側輸入訊號,由該低側訊號輸出端輸出一低側輸出訊號,控制該低側電晶體之切換。
- 如申請專利範圍第8項所述之半橋電路驅動晶片,其中該高側電晶體連接一電荷泵,該電荷泵包含一外接二極體及一電容。
- 一種半橋電路驅動方法,係適用於控制一高側電晶體及一低側電晶體之切換,其包含以下步驟:接收一高側輸入訊號;根據該高側輸入訊號產生一上升脈衝訊號及一下降脈衝訊號,傳送至單一電壓位移轉換器;偵測流經該單一電壓位移轉換器之一第一電流及一第二電流,並根據該第一電流及該第二電流產生一上升電流訊號及一下降電流訊號;根據該上升電流訊號及該下降電流訊號產生一高側輸出訊號;以及傳送該高側輸出訊號以控制該高側電晶體之切換。
- 如申請專利範圍第13項所述之半橋電路驅動方法,其中該電壓位移轉換器係藉由一電流供應電路產生對應於該上升脈衝訊號之該第一電流,以及對應於該下降脈衝訊號之該第二電流。
- 如申請專利範圍第14項所述之半橋電路驅動方法,其中該電流供應電路藉由該上升脈衝訊號控制一第一開關導通以使該第一電流流經該電壓位移轉換器,藉由該下降脈衝訊號控制一第二開關導通以使該第二電流流經該電壓位移轉換器。
- 如申請專利範圍第13項所述之半橋電路驅動方法,其中該電壓位移轉換器係藉由一電壓供應電路提供對應於該上升脈衝訊號之一第一電壓,使該電壓位移轉換器產生該第一電流,以及對應於該下降脈衝訊號之一第二電壓,使該電壓位移轉換器產生該第二電流。
- 如申請專利範圍第16項所述之半橋電路驅動方法,其中該電壓供應電路藉由該上升脈衝訊號控制一第三開關導通以提供該第一電壓,藉由該下降脈衝訊號控制一第四開關導通以提供該第二電壓。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI676342B (zh) * | 2018-11-29 | 2019-11-01 | 致茂電子股份有限公司 | 半橋電路組件及切換式電源供應器 |
| US10608629B2 (en) | 2016-12-30 | 2020-03-31 | Delta Electronics, Inc. | Driving circuit of a power circuit |
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| CN111245230A (zh) * | 2018-11-29 | 2020-06-05 | 致茂电子(苏州)有限公司 | 半桥电路组件及切换式电源供应器 |
| US10819332B2 (en) | 2016-12-30 | 2020-10-27 | Delta Electronics, Inc. | Driving circuit of a power circuit and a package structure thereof |
| TWI711257B (zh) * | 2019-05-03 | 2020-11-21 | 台達電子工業股份有限公司 | 電力電路以及積體電路 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11641158B2 (en) * | 2020-03-05 | 2023-05-02 | Texas Instruments Incorporated | Closed loop commutation control for a switching power converter |
| JP7438091B2 (ja) * | 2020-12-15 | 2024-02-26 | 三菱電機株式会社 | 半導体デバイス駆動回路 |
| CN113437918B (zh) * | 2021-07-02 | 2023-06-27 | 深圳鹏行智能研究有限公司 | 电机驱动电路 |
| CN113270999B (zh) * | 2021-07-19 | 2021-10-01 | 上海芯龙半导体技术股份有限公司南京分公司 | 限流配置芯片及开关电源系统 |
| CN115016593B (zh) * | 2022-06-30 | 2023-10-20 | 华大半导体有限公司 | 可编程修调比特实现电路及驱动电路 |
| TWI852538B (zh) * | 2023-05-08 | 2024-08-11 | 茂達電子股份有限公司 | 具有充電幫浦切頻機制的電源轉換器 |
| TWI903328B (zh) * | 2023-12-27 | 2025-11-01 | 新唐科技股份有限公司 | 電源驅動積體電路以及使用其之電源轉換電路 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020125920A1 (en) * | 2001-02-06 | 2002-09-12 | Stanley Gerald R. | Half-bridge gate driver circuit |
| US20160079844A1 (en) * | 2014-09-16 | 2016-03-17 | Navitas Semiconductor Inc. | Half bridge power conversion circuits using gan devices |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3429937B2 (ja) * | 1996-01-12 | 2003-07-28 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| US20070001742A1 (en) * | 2005-06-30 | 2007-01-04 | Katsumi Ishikawa | Driving circuit for switching elements |
| US7893730B2 (en) * | 2008-07-29 | 2011-02-22 | Silicon Mitus, Inc. | Level shifter and driving circuit including the same |
| CN101753123A (zh) * | 2008-12-08 | 2010-06-23 | 绿达光电股份有限公司 | 高效率输出驱动电路及其相关方法 |
| US8044699B1 (en) * | 2010-07-19 | 2011-10-25 | Polar Semiconductor, Inc. | Differential high voltage level shifter |
| CN101917811B (zh) * | 2010-08-02 | 2013-04-17 | 西安文理学院 | 一种抗噪声干扰的高端驱动电路 |
| CN102185592B (zh) * | 2011-01-27 | 2013-07-17 | 电子科技大学 | 一种电平位移电路 |
| US8633745B1 (en) * | 2012-08-30 | 2014-01-21 | Allegro Microsystems, Llc | Circuits and related techniques for driving a high side of a half bridge circuit |
| CN110622418B (zh) * | 2016-11-18 | 2023-06-13 | 德州仪器公司 | 具有短暂传播延迟的高压电平移位器 |
| US10044350B1 (en) * | 2017-05-25 | 2018-08-07 | Navitas Semiconductor, Inc. | Power FET driver |
-
2017
- 2017-11-17 TW TW106139950A patent/TWI637595B/zh active
-
2018
- 2018-06-11 CN CN201810592979.4A patent/CN109802553B/zh active Active
- 2018-07-27 US US16/047,405 patent/US10833655B2/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020125920A1 (en) * | 2001-02-06 | 2002-09-12 | Stanley Gerald R. | Half-bridge gate driver circuit |
| US20160079844A1 (en) * | 2014-09-16 | 2016-03-17 | Navitas Semiconductor Inc. | Half bridge power conversion circuits using gan devices |
| TW201624924A (zh) * | 2014-09-16 | 2016-07-01 | 納維達斯半導體公司 | 使用氮化鎵裝置半橋功率轉換電路 |
| US9685869B1 (en) * | 2014-09-16 | 2017-06-20 | Navitas Semiconductor, Inc. | Half bridge power conversion circuits using GaN devices |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10608629B2 (en) | 2016-12-30 | 2020-03-31 | Delta Electronics, Inc. | Driving circuit of a power circuit |
| US10637459B2 (en) | 2016-12-30 | 2020-04-28 | Delta Electronics, Inc. | Driving circuit and an under-voltage lockout circuit of a power circuit |
| US10666246B2 (en) | 2016-12-30 | 2020-05-26 | Delta Electronics, Inc. | Driving circuit and a desaturation circuit of a power circuit |
| US10819332B2 (en) | 2016-12-30 | 2020-10-27 | Delta Electronics, Inc. | Driving circuit of a power circuit and a package structure thereof |
| TWI676342B (zh) * | 2018-11-29 | 2019-11-01 | 致茂電子股份有限公司 | 半橋電路組件及切換式電源供應器 |
| CN111245230A (zh) * | 2018-11-29 | 2020-06-05 | 致茂电子(苏州)有限公司 | 半桥电路组件及切换式电源供应器 |
| TWI711257B (zh) * | 2019-05-03 | 2020-11-21 | 台達電子工業股份有限公司 | 電力電路以及積體電路 |
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