一种用于igbt驱动芯片的特高压电平位移电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电子电路技术领域，具体的说涉及一种用于IGBT驱动芯片的特高压 电平位移电路。
【背景技术】
[0002] IGBT的驱动现在在变频马达驱动，汽车疝灯驱动等领域变的非常重要，IGBT的能 否正常工作决定着这个系统的安全性和可靠性，那么由于IGBT需要工作在特高压的情况 下，所以那么整个IGBT驱动的可靠性就很大程度上由特高压电平位移电路的可靠性决定。
[0003] 传统的IGBT驱动芯片，由于内部关键部分的特高压电平位移电路的设计比较简 单，特别是对其中的特高压NLDM0S的可靠性的设计没有一定的改善，传统的特高压电平位 移电路，有些没有反馈，直接通过控制栅极的最高电位来控制NLDM0S最后的稳定状态，有 些是采用简单的反馈方式，即NLDM0S的源极串联一个反馈电阻，这些电平位移电路在开关 过程可能会产生较大的dv/dt,di/dt，较大的dv/dt,di/dt会对NLDM0S产生非常大的影响。 NLDM0S的可靠性降低将会大大的影响整特高压电平位移电路的可靠性，进而影响系统的可 靠性。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的，就是针对现有IGBT驱动电路存在的问题，提出一种用于IGBT 驱动芯片的特高压电平位移电路。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0006] -种用于IGBT驱动芯片的特高压电平位移电路，其特征在于，包括脉冲电路产生 模块、脉冲信号整形模块、特高压电平位移模块和RS触发器；
[0007] 所述脉冲电路产生模块由第一反相器INV1、第二反相器INV2、第三反相器INV3、 第四反相器INV4、第五反相器INV5、第六反相器INV6、第一电容C1、第二电容C2、第一两输 入与非门和第二两输入与非门构成；第一反相器INV1的输入端接外部控制信号，其输出端 接第二反相器INV2的输入端；第一反相器INV1输出端与第二反相器INV2输入端的连接点 通过第一电容C1后接地；第二反相器INV2的输出端接第一两输入与非门的第一输入端； 第三方向器INV3的输入端接外部控制信号，其输出端接第一两输入与非门的第二输入端； 第一两输入与非门的输出端输出第一路脉冲信号；第四反相器INV4的输入端接第三反相 器INV3的输出端，其输出端接第五反相器INV5的输入端；第四反相器INV4输出端与第五 反相器INV5输入端的连接点通过第二电容C2后接地；第五反相器INV5的输出端接第二两 输入与非门的第一输入端；第六反相器INV6的输入端接第三反相器INV3的输出端，其输出 端接第二两输入与非门的第二输入端；第二两输入与非门的输出端输出第二路脉冲信号；
[0008] 所述脉冲信号整形模块包括两个结构相同的脉冲信号整形子模块；所述脉冲信 号整形子模块由第七反相器INV7、第八反相器INV8和第三电容C3构成；所述第七反相器 INV7的输入端为脉冲信号输入端，其输出端接第八反相器INV8的输入端；第八反相器INV8 的输出端为整形信号输出端；第七反相器INV7输出端与第八反相器INV8输入端的连接点 通过第三电容C3后接地；
[0009] 上述的两个脉冲信号整形子模块中，一个脉冲信号整形子模块接第一路脉冲信 号，另一个脉冲信号整形子模块接第二路脉冲信号；
[0010] 所述特高压电平位移模块包括两个结构相同的特高压电平位移子模块；所述特高 压电平位移子模块由PM0S管MP、NM0S管MN、特高压NLDM0S管、第一三极管Q1、第二三极管 Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第四电容C4和二极管D构成；所述PM0S管MP的源极接外部 15V电源，其栅极接整形信号输出端，其漏极通过第一电阻R1和第四电容C4的并联电路后 接特高压NLDM0S管的栅极、第一三极管Q1的集电极和NM0S管丽的漏极；NM0S管丽的栅 极接整形信号输出端，其源极接地；第一三极管Q1的基极接第二三极管Q2的基极，其发射 极接地；第二三极管Q2的基极和集电极互连，其集电极接特高压NLDM0S管的源极，其发射 极接地；特高压NLDM0S管的漏极接二极管的负极，二极管的正极接低端自举电位；特高压 NLDM0S管的漏极通过第二电阻R2后接高端自举电位；特高压NLDM0S管的漏极与第二电阻 R2的连接点为特高压电平位移输出端；
[0011] 所述RS触发器由第三两输入与非门和三输入与非门构成；第三两输入与非门的 第一输入端接一个特高压电平位移输出端，其第二输入端接三输入与非门的输出端，其输 出端接三输入与非门的第一输入端；三输入与非门的第二输入端接另一个特高压电平移位 输出端，其第三输入端接外面欠压信号，其输出端输出驱动信号。
[0012] 本发明的有益效果为，降低电平位移的功耗同时有效降低电平位移电路的dv/dt、 di/dt，增加电平位移电路的可靠性。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的特高压电平位移电路的原理框架图；
[0014]图2为本发明的脉冲电路产生模块的电路结构示意图；
[0015]图3为本发明的脉冲信号整形模块的电路结构示意图；
[0016]图4为本发明的特高压电平位移模块的电路结构示意图；
[0017] 图5为本发明的电平位移开启阶段中第二阶段电流示意图；
[0018] 图6为本发明的RS触发器电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0019] 本发明的一种用于IGBT驱动芯片的特高压电平位移电路，如图1所示，包括脉冲 电路产生模块、脉冲信号整形模块、特高压电平位移模块和RS触发器；
[0020] 如图2所示，所述脉冲电路产生模块由第一反相器INV1、第二反相器INV2、第三 反相器INV3、第四反相器INV4、第五反相器INV5、第六反相器INV6、第一电容C1、第二电容 C2、第一两输入与非门和第二两输入与非门构成；第一反相器INV1的输入端接外部控制信 号，其输出端接第二反相器INV2的输入端；第一反相器INV1输出端与第二反相器INV2输 入端的连接点通过第一电容C1后接地；第二反相器INV2的输出端接第一两输入与非门的 第一输入端；第三方向器INV3的输入端接外部控制信号，其输出端接第一两输入与非门的 第二输入端；第一两输入与非门的输出端输出第一路脉冲信号；第四反相器INV4的输入端 接第三反相器INV3的输出端，其输出端接第五反相器INV5的输入端；第四反相器INV4输 出端与第五反相器INV5输入端的连接点通过第二电容C2后接地；第五反相器INV5的输出 端接第二两输入与非门的第一输入端；第六反相器INV6的输入端接第三反相器INV3的输 出端，其输出端接第二两输入与非门的第二输入端；第二两输入与非门的输出端输出第二 路脉冲信号；
[0021] 所述脉冲信号整形模块包括两个结构相同的脉冲信号整形子模块；如图3所示， 所述脉冲信号整形子模块由第七反相器INV7、第八反相器INV8和第三电容C3构成；所述 第七反相器INV7的输入端为脉冲信号输入端，其输出端接第八反相器INV8的输入端；第八 反相器INV8的输出端为整形信号输出端；第七反相器INV7输出端与第八反相器INV8输入 端的连接点通过第三电容C3后接地；
[0022] 上述的两个脉冲信号整形子模块中，一个脉冲信号整形子模块接第一路脉冲信 号，另一个脉冲信号整形子模块接第二路脉冲信号；
[0023] 所述特高压电平位移模块包括两个结构相同的特高压电平位移子模块；如图5所 示，所述特高压电平位移子模块由PM0S管MP、NM0S管MN、特高压NLDM0S管、第一三极管Q1、 第二三极管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第四电容C4和二极管D构成；所述PM0S管MP的 源极接外部15V电源，其栅极接整形信号输出端，其漏极通过第一电阻R1和第四电容C4的 并联电路后接特高压NLDM0S管的栅极、第一三极管Q1的集电极和NM0S管MN的漏极；NM0S 管MN的栅极接整形信号输出端，其源极接地；第一三极管Q1的基极接第二三极管Q2的基 极，其发射极接地；第二三极管Q2的基极和集电极互连，其集电极接特高压NLDM0S管的源 极，其发射极接地；特高压NLDM0S管的漏极接二极管的负极，二极管的正极接低端自举电 位；特高压NLDM0S管的漏极通过第二电阻R2后接高端自举电位；特高压NLDM0S管的漏极 与第二电阻R2的连接点为特高压电平位移输出端；
[0024] 如图6所不，所述RS触发器由第三两输入与非门和三输入与非门构成；第三两输 入与非门的第一输入端接一个特高压电平位移输出端，其第二输入端接三输入与非门的输 出端，其输出端接三输入与非门的第一输入端；三输入与非门的第二输入端接另一个特高 压电平移位输出端，其第三输入端接外面欠压信号，其输出端输出驱动信号。
[0025] 本发明的工作原理为：
[0026] 如图1所示，为本发明电路的基本框架结构，其中的一条控制链用来产生高侧 IGBT开启的脉冲信号链，一条产生高侧IGBT关断的脉冲信号链。
[0027] 如图2所示，脉冲整形电路是将外部输入进来的PWM信号进行处理得到两个脉冲 信号，分为上升沿脉冲产生电路和下降沿产生电路，其中的INV1，INV2,INV3,NAND2_1，C1 构成下降沿脉冲产生电路，产生的原理是INV1和INV3对输入的PWM信号进行延时，延时的 大小由电容C1决定。INV2对输入信号进行反向，然后将得到的两股信号进行相与非，得到 一个窄脉冲信号，INV4,INV5,INV6,NAND2_2,C2构成上升沿脉冲产生电路。
[0028] 脉冲产生电路可以有效的保证整个电平位移电路只有在窄脉冲器件工作，其它期 间内电平位移电路关闭，同时窄脉冲的最小脉冲宽度不能低于电平位移电路模块正常工作 所需要的最小脉冲宽度，这样可以大大的降低电平位移电路模块的功耗，进而减小系统的 功耗。
[0029] 如图3所示为脉冲整形电路，是利用反相器对脉冲整形电路的输出脉冲信号进行 整形，将其边沿变的更加陡峭，同时利用电容对脉冲信号的毛刺进行去除。
[0030] 如图4所示，为特高压电平位位移电路，其工作原理是在脉冲输入信号为低电平 时MP