CN104579305A - 一种双高互锁电路及其所构成的高压集成电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双高互锁电路，其特征在于，主要由依次串接的反相器U1（111）、反相器U2（112）、与非门N1（113）及反相器U3（114），依次串接的反相器U4（116）等组成。同时，本发明还公开了一种由该双高互锁电路所构成的高压集成电路。本发明的双高互锁电路不仅结构非常简单，而且其性能非常稳定。同时，由本发明的双高互锁电路所构成的高压集成电路具有良好的互锁功能，能确保高压集成电路输入信号同时出现高电平时，能及时有效的关断高压集成电路输出信号，关断上下桥臂功率管，有效防止上下桥臂形成直通从而烧坏功率管。

Description

一种双高互锁电路及其所构成的高压集成电路

技术领域

本发明涉及一种高压集成电路，具体是指一种双高互锁电路及其所构成的高压集成电路。

背景技术

高压集成电路是一种带有欠压保护、逻辑控制等功能的栅极驱动电路，它将电力电子与半导体技术相结合，逐渐取代传统的分立元件，越来越多地被应用在大功率MOSFET 、IGBT等驱动领域。

传统的高压集成电路拓扑结构包括有半桥、全桥、三相等***架构，而在这些***构架中，一旦出现上、下桥臂功率管直通的现象，就会导致此桥臂短路，进而形成很大的短路电流，造成功率管炸毁。随着高压集成技术的不断发展，上、下桥臂功率管都逐渐的由高压集成电路直接驱动，而高压集成电路的输入信号可能会因工作电源的不稳定、噪声等因素，导致高压集成电路两个通道的输入信号同时产生高电平，从而引起上、下桥臂功率管直通，导致功率管炸毁。

发明内容

本发明的目的在于克服目前高压集成电路两个通道的输入信号因错误因素而同时产生高电平，从而引起上、下桥臂功率管直通，导致功率管炸毁的缺陷，提供一种结构简单，能有效防止功率管炸毁的双高互锁电路及其所构成的高压集成电路。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种双高互锁电路，主要由依次串接的反相器U1、反相器U2、与非门N1及反相器U3，依次串接的反相器U4、反相器U5、与非门N2及反相器U6，以及同时与与非门N1和与非门N2的输入端相连接的与非门N3组成；与非门N3的两个输入端分别与反相器U1和反相器U4的输入端相连接并分别形成互锁电路的输入端IN1和输入端IN2，而反相器U3和反相器U6的输出端则分别形成互锁电路的输出端OUT1和输出端OUT2。

一种由双高互锁电路所构成的高压集成电路，包括双高互锁电路，分别与该双高互锁电路相连接的高端输入电路、低端输入电路、电平转换电路及低端输出电路，以及与电平转换电路相连接的高端输出电路。

所述高端输出电路的两个输出端还分别与下桥臂功率管的栅极和源极相连接，低端输出电路的两个输出端则分别与上桥臂功率管的栅极和源极相连接；所述下桥臂功率管的源极还与上桥臂功率管的漏极相连接。

本发明较现有技术相比具有以下优点及有益效果：

（1）本发明的双高互锁电路不仅结构非常简单，而且其性能非常稳定。

（2）由本发明的双高互锁电路所构成的高压集成电路具有良好的互锁功能，能确保高压集成电路输入信号同时出现高电平时，能及时有效的关断高压集成电路输出信号，关断上下桥臂功率管，有效防止上下桥臂形成直通从而烧坏功率管。

（3）本发明的高压集成电路结构简单、可靠，能够有效的防止上下桥臂形成直通，有效的保护了输出功率管。

附图说明

图1为本发明双高互锁电路结构示意图；

图2为图1所示双高互锁电路运行时的波形图；

图3为由图1所示的双高互锁电路所构成的高压集成电路结构示意图；

图4为图3所示高压集成电路运行时的波形图。

以上附图中的附图标记名称为：

101—高端输入电路，102—低端输入电路，103—双高互锁电路，104—高端输出电路，105—低端输出电路，106—下桥臂功率管，107—上桥臂功率管，111—反相器U1，112—反相器U2，113—与非门N1，114—反相器U3，115—与非门N3，116—反相器U4，117—反相器U5，118—与非门N2，119—反相器U6。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1、2所示，本实施例所示的双高互锁电路由依次串接的反相器U1 111、反相器U2 112、与非门N1 113及反相器U3 114，依次串接的反相器U4 116、反相器U5 117、与非门N2 118及反相器U6 119，以及同时与与非门N1 113和与非门N2 118的输入端相连接的与非门N3 115组成。

同时，与非门N3 115的一个输入端与反相器U1 111的输入端相连并形成互锁电路的输入端IN1，其另一个输入端则与反相器U4 116的输入端相连并形成互锁电路的输入端IN2。反相器U3 114和反相器U6 119的输出端则分别形成互锁电路的输出端OUT1和输出端OUT2。

运行时，输入信号IN1有两条通路，一条通路，经过反相器U1 111和反相器U2 112，产生信号A。输入信号IN2有两条通路，一条通路，经过反相器U4 116和反相器U5 117，产生信号C。输入信号IN1和输入信号IN2经过与非门N3 115产生信号B，信号A与信号B经过与非门N1 113，产生信号D，进过反相器U3 114产生输出信号OUT1。信号C与信号B经过与非门N2 118，产生信号E，进过反相器U6 119产生输出信号OUT2。

当输入信号IN1为低电平，输入信号IN2为低电平，B点就产生高电平信号，A点为低电平信号，C点为低电平信号，D点为高电平信号，E点为高电平信号，输出信号OUT1为低电平，输出OUT2为低电平信号，见图2的T6波形。

输入信号IN1为高电平，输入信号IN2为低电平，B点就产生高电平信号，A点为高电平信号，C点为低电平信号，D点为低电平信号，E点为高电平信号，输出信号OUT1为高电平，输出OUT2为低电平信号，见图2的T2和T5波形。

输入信号IN1为低电平，输入信号IN2为高电平，B点就产生高电平信号，A点为低电平信号，C点为高电平信号，D点为高电平信号，E点为低电平信号，输出信号OUT1为低电平，输出OUT2为高电平信号，见图2的T1和T3波形。

输入信号IN1为高电平，输入信号IN2为高电平，A点为高电平信号，C点为高电平信号，由于B点为低电平信号，控制与与非门N1 113和与非门N2 118的输出，使D点为高电平信号，E点为高电平信号，输出信号OUT1为低电平，输出OUT2为低电平信号，见图2的T4波形。

双高互锁电路的输入输出真值表如下：

IN1	IN2	OUT1	OUT2
				低电平信号	低电平信号	低电平信号	低电平信号
高电平信号	低电平信号	高电平信号	低电平信号
				低电平信号	高电平信号	低电平信号	高电平信号
高电平信号	高电平信号	低电平信号	低电平信号

与非门N3 115的作用：检测输入信号IN1和IN2，IN1和IN2同时为高电平时，与非门N3 115输出为低电平，关断与与非门N1 113和与非门N2 118的输出，控制输出信号OUT1和OUT2为低电平。在IN1和IN2输入其他电平信号时，与非门N3 115输出为高电平，不起作用，不存在误关断IN1和IN2信号。

实施例2

如图3、4本实施例为由实施例1所述的双高互锁电路所构成的高压集成电路，其包括双高互锁电路103，分别与该双高互锁电路103相连接的高端输入电路101、低端输入电路102、电平转换电路109及低端输出电路105，以及与电平转换电路109相连接的高端输出电路104。

同时，所述高端输出电路104的两个输出端分别与下桥臂功率管106的栅极和源极相连接，低端输出电路105的两个输出端则分别与上桥臂功率管107的栅极和源极相连接；所述下桥臂功率管106的源极还与上桥臂功率管107的漏极相连接。

其中，HIN为高压集成电路高端输入信号，LIN为高压集成电路低端输入信号，VS为高端地，COM为低端地，HO为高端输出信号（上桥臂功率管控制信号），LO为低端输出信号（下桥臂功率管控制信号），P为高压信号P。

高压集成电路高端输入信号HIN通过高端输入电路，产生信号A；低端输入信号LIN通过低端输入电路，产生信号B。信号A和B经过双高互锁电路103，分别产生信号C和D，信号D通过低端输出驱动电路105，产生低端输出LO，信号C经过电平转换电路109，产生信号E，信号E通过高端输出驱动电路104，产生高端输出信号HO，HO和LO分别控制上桥臂功率管107和下桥臂功率管106。

双高互锁电路103的作用：检测高端和低端输入信号HIN和LIN，HIN和LIN同时为高电平时，双高互锁电路103输出C和D都为低电平，关断高端和低端输出信号HO和LO，关断上桥臂功率管107和下桥臂功率管106，防止上下桥臂功率管直通。在HIN和LIN输入其他电平信号时，双高互锁电路103起信号传输信号，高端输出信号HO正常响应高端输入信号HIN，低端输出信号LO正常响应低端输入信号LIN。

高压集成电路的输入输出真值表如下：

HIN	LIN	HO	LO	上臂功率管	下臂功率管
						低电平信号	低电平信号	低电平信号	低电平信号	不导通	不导通
高电平信号	低电平信号	高电平信号	低电平信号	导通	不导通
						低电平信号	高电平信号	低电平信号	高电平信号	不导通	导通
高电平信号	高电平信号	低电平信号	低电平信号	不导通	不导通

集成输入双高互锁电路的高压集成电路的关键点波形图见图4所示，HIN为高端输入信号，LIN为低端输入信号，C点和D点分别是双高互锁输出信号，HO为高端输出信号，LO为低端输出信号。

HIN为低电平，LIN为高电平，C点为低电平，D点为高电平，HO为低电平，LO为高电平，HO正常响应HIN信号，LO正常响应LIN信号，见图4的T1、T3和T6波形。

HIN为高电平，LIN为低电平，C点为高电平，D点为低电平，HO为高电平，LO为低电平，HO正常响应HIN信号，LO正常响应LIN信号，见图4的T2波形。

HIN为低电平，LIN为低电平，C点为低电平，D点为低电平，HO为低电平，LO为低电平，HO正常响应HIN信号，LO正常响应LIN信号，见图4的T5波形。

HIN为高电平，LIN为高电平，C点为低电平，D点为低电平，HO为低电平，LO为低电平，双高互锁电路关断HO和LO输出，见图4的T4波形。

如上所述，便可以很好的实现本发明。

Claims (3)

1.一种双高互锁电路，其特征在于，主要由依次串接的反相器U1（111）、反相器U2（112）、与非门N1（113）及反相器U3（114），依次串接的反相器U4（116）、反相器U5（117）、与非门N2（118）及反相器U6（119），以及同时与与非门N1（113）和与非门N2（118）的输入端相连接的与非门N3（115）组成；与非门N3（115）的两个输入端分别与反相器U1（111）和反相器U4（116）的输入端相连接并分别形成互锁电路的输入端IN1和输入端IN2，而反相器U3（114）和反相器U6（119）的输出端则分别形成互锁电路的输出端OUT1和输出端OUT2。

2.一种由双高互锁电路所构成的高压集成电路，其特征在于，包括双高互锁电路（103），分别与该双高互锁电路（103）相连接的高端输入电路（101）、低端输入电路（102）、电平转换电路（109）及低端输出电路（105），以及与电平转换电路（109）相连接的高端输出电路（104）。

3.根据权利要求2所述的一种由双高互锁电路所构成的高压集成电路，其特征在于，所述高端输出电路（104）的两个输出端分别与下桥臂功率管（106）的栅极和源极相连接，低端输出电路（105）的两个输出端则分别与上桥臂功率管（107）的栅极和源极相连接；所述下桥臂功率管（106）的源极还与上桥臂功率管（107）的漏极相连接。