CN116191842B - 一种高压集成电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压集成电路，包括：电源电路、3通道的高侧驱动电路、3通道的低侧驱动电路以及1通道的PFC控制器驱动电路；高侧驱动电路分别与低侧驱动电路和电源电路电连接，PFC控制器驱动电路与低侧驱动电路电连接；高侧驱动电路包括高侧欠压保护电路和自举电路；PFC控制器驱动电路包括PFC电流保护电路以及温度保护电路；PFC电流保护电路包括第一比较器、第一MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第二MOS管、反向器及计数电路，第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻依次串联，第一比较器的正输入端连接PFC信号输入。本发明的高压集成电路适应范围广，便于提高驱动IC的灵活性以及市场竞争力强。

Description

一种高压集成电路

技术领域

本发明涉及智能功率模块技术领域，尤其涉及一种高压集成电路。

背景技术

高压集成电路，即HVIC（High Voltage Integrated Circuit），是一种把MCU信号转换成驱动IGBT信号的集成电路产品。HVIC把PMOS管、NMOS管、三极管、二极管、稳压管、电阻、电容集成在一起，形成斯密特、低压LEVELSHIFT、高压LEVELSHIFT、脉冲驱动电路、死区电路、互锁电路、延迟电路、滤波电路、过电流保护电路和过热保护电路、欠压保护电路等电路。HVIC一方面接收MCU的控制信号，驱动后续IGBT或MOS工作，另一方面将***的状态检测信号送回MCU。是IPM内部的关键芯片。

随着工业迅速发展，IPM智能功率模块广泛被应用各领域，特别在白色家电领域中，随着家用产品的智能化、小型化，高可靠性，全安性，变频电控主板体积设计小型化趋势，传统型的IPM智能功率模块内部的驱动IC，基本功能，难以适应发展需求。随着工业、社会迅速发展，电控***要求要有更高的可靠性和安全性，各种保护要求更加完善，如过流保护、过压保护、温度保护等功能保护可适用于各种应用场合，在不同的应用场合智能选择合适的保护阈值。

然而，上述的高压集成电路电流保护效果差，驱动IC的灵活性差，可靠性低，市场竞争力差。

发明内容

针对以上相关技术的不足，本发明提出一种电流保护效果好，便于提高驱动IC的灵活性、可靠性及市场竞争力强的高压集成电路。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种高压集成电路，包括：电源电路、3通道的高侧驱动电路、3通道的低侧驱动电路以及1通道的PFC控制器驱动电路；所述高侧驱动电路分别与所述低侧驱动电路和所述电源电路电连接，所述PFC控制器驱动电路与所述低侧驱动电路电连接；

所述高侧驱动电路包括高侧欠压保护电路和自举电路；

所述PFC控制器驱动电路包括PFC电流保护电路以及温度保护电路；

PFC电流保护电路包括第一比较器、第一MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第二MOS管、反向器及计数电路，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻及所述第四电阻依次串联，所述第一比较器的正输入端连接PFC信号输入，所述第一比较器的负输入端连接所述第一电阻和所述第二电阻之间，所述第一比较器的输出端连接所述计数电路的第一端，所述计数电路的第二端连接信号输出端；所述第一MOS管的源极和所述第一MOS管的漏极分别连接所述第三电阻的两端，所述第一MOS管的栅极连接所述温度保护电路；所述第二MOS管的源极和所述第二MOS管漏极分别连接所述第四电阻的两端，所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的栅极连接所述反向器的第一端，所述反向器的第二端连接所述第一比较器的输出端。

优选的，所述高压集成电路还包括互锁和死区电路，所述互锁和死区电路连接于所述高侧驱动电路和所述低侧驱动电路之间。

优选的，所述高压集成电路还包括使能电路、过流保护电路及电源欠压保护电路，所述使能电路与所述过流保护电路分别与所述高侧驱动电路连接，所述电源欠压保护电路与所述电源电路连接。

优选的，所述互锁和死区电路包括第三MOS管，所述第三MOS管的源极连接偏置电压，所述第三MOS管的漏极连接供电电压，所述第三MOS管的栅极用于连接输入输出电路。

优选的，所述高压集成电路还包括VREG发生电路、RC滤波电路、施密特触发电路、低通滤波器、电平转换电路、三与门、脉冲驱动电路、延迟电路、故障逻辑控制电路、故障输出电路以及高压区检测电路；所述VREG发生电路与所述电源欠压保护电路连接，所述电源欠压保护电路与所述故障逻辑控制电路连接，所述RC滤波电路依次连接所述电平转换电路、所述故障逻辑控制电路，所述故障逻辑控制电路分别连接所述PFC电流保护电路所述温度保护电路及所述三与门连接的输入端连接，所述三与门的输出端与所述脉冲驱动电路的第一端连接，所述脉冲驱动电路的第二端与所述故障输出电路连接。

优选的，所述自举电路包括第一电容、高侧功率管Q1、低侧功率管Q2、MOS管Q3、用于连接高侧驱动信号的高侧驱动开关、以及用于连接低侧驱动信号的低侧驱动开关；所述高侧驱动开关的第一端分别连接所述MOS管Q3的源极和所述第一电容的第一端，所述高侧驱动开关的第二端连接所述高侧功率管Q1的基极；所述高侧驱动开关的第三端分别连接所述第一电容的第二端和所述高侧功率管Q1的发射极，所述高侧功率管Q1的集电极连接电源电压；所述MOS管Q3的漏极连接所述供电电压，所述MOS管Q3的栅极连接所述低侧驱动开关的输入端，所述低侧驱动开关的输出端连接所述低侧功率管Q2的基极，所述低侧功率管Q2的发射极连接第一电阻并接地，所述低侧功率管Q2的集电极与所述高侧功率管Q1的发射极连接。

优选的，所述过流保护电路包括第二比较器、第五电阻、第六电阻、第七电阻以及第四MOS管；所述第二比较器的正输入端用于连接电流检测信号，所述第二比较器的负输入端连接所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端之间，所述第二比较器的输出端连接所述故障逻辑控制电路；所述第五电阻的第二端连接基准电压，所述第六电阻的第二端连接所述第七电阻的第一端，所述第七电阻的第二端接地；

所述第四MOS管的源极连接所述第七电阻的第二端，所述第四MOS管的漏极连接所述第七电阻的第一端，所述第四MOS管的栅极连接所述故障逻辑控制电路。

优选的，所述温度保护电路包括第三比较器、第八电阻、第九电阻、第十电阻以及第五MOS管；所述第三比较器的正输入端用于连接电流检测信号，所述第三比较器的负输入端连接所述第八电阻的第一端和所述第九电阻的第一端之间，所述第三比较器的输出端连接所述故障逻辑控制电路；所述第八电阻的第二端连接基准电压，所述第九电阻的第二端连接所述第十电阻的第一端，所述第十电阻的第二端接地；

所述第五MOS管的源极连接所述第十电阻的第二端，所述第五MOS管的漏极连接所述第十电阻的第一端，所述第五MOS管的栅极连接所述故障逻辑控制电路。

优选的，所述计数电路包括第一JK触发器、第二JK触发器及与门，所述第一JK触发器与所述第二JK触发器连接，所述与门还分别连接所述第一JK触发器和所述第二JK触发器。

优选的，所述高压集成电路还包括温度采样电路，所述温度采样电路包括第十一电阻和可调电阻，所述第十一电阻的第一端连接所述供电电压，所述第十一电阻的第二端连接所述可调电阻的第一端，所述可调电阻的第二端接地。

与相关技术相比，本发明通过将所述高侧驱动电路分别与所述低侧驱动电路和所述电源电路电连接，所述PFC控制器驱动电路与所述低侧驱动电路电连接；所述高侧驱动电路包括高侧欠压保护电路和自举电路；温度保护电路通过检测驱动信号的频率，并选择过温阈值用于实现保护功能；将第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻依次串联，第一比较器的正输入端连接PFC信号输入，第一比较器的负输入端连接第一电阻和第二电阻之间，第一比较器的输出端连接计数电路的第一端，计数电路的第二端连接信号输出端；第一MOS管的源极和第一MOS管的漏极分别连接第三电阻的两端，第一MOS管的栅极连接温度保护电路；第二MOS管的源极和第二MOS管漏极分别连接第四电阻的两端，第二MOS管的源极接地，第二MOS管的栅极连接反向器的第一端，反向器的第二端连接第一比较器的输出端。这样通过PFCTRIP过流保护的触发阈值随PFC功率元件IGBT的温度升高而降低，前两次的PFC过流保护触发时，只关断PFC驱动，不影响适三相逆变驱动，第三次PFCTRIP过流保护，同时关断PFC驱动和三相逆变驱动，保护整个***，适用于应用场景的7通道驱动HVIC。提高驱动IC的灵活性，使驱动IC适用于更多的应用场合，具有更高的可靠性，提高产品市场竞争力。

附图说明

下面结合附图详细说明本发明。通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：

图1为本发明高压集成电路的模块图；

图2为本发明高压集成电路的电路图；

图3为图2的第一局部放大图；

图4为图2的第二局部放大图；

图5为本发明互锁和死区电路的电路图；

图6为本发明自举电路的电路图；

图7为本发明过流保护电路的电路图；

图8为本发明温度保护电路的电路图；

图9为本发明PFC电流保护电路的电路图；

图10为图9中计数电路的电路图；

图11为本发明温度采样电路的电路图；

图12为本发明互锁和死区电路的死区时间测试标准示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

在此记载的具体实施方式/实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本发明的保护范围之内。

实施例一

如图1-图12所示，本发明提供一种高压集成电路100，包括：电源电路1、3通道的高侧驱动电路2、3通道的低侧驱动电路3以及1通道的PFC控制器驱动电路4；所述高侧驱动电路2分别与所述低侧驱动电路3和所述电源电路1电连接，所述PFC控制器驱动电路4与所述低侧驱动电路3电连接；所述高侧驱动电路2包括高侧欠压保护电路201和自举电路202；所述PFC控制器驱动电路4包括PFC电流保护电路41以及温度保护电路42。

其中，所述高侧驱动电路2内部包含高侧欠压保护电路201和自举电路202，用于实现高侧驱动欠压保护功能和自举供电功能。

电源电路1包括5V LDO电路和1.2V BANDGAP电路，给HVIC内部所有电路和外部电路供给5V电压，给HVIC以及外部电路提供稳定的1.2V电压基准。

这样通过过温保护的触发阈值随PFC的工作频率的提高而提高，适用于各种不同温度保护应用场景7通道驱动HVIC。PFC电路的开关器件如是SiC材料的MOSFET，其工作频率可以很高，由于SiC材料的特性，SiC材料的MOSFET的工作温度相对Si材料的开关器件也会高很多， 这时过温保护的触发阈值可以提高。PFC电路的开关器件如是Si材料的开关器件，其工作频率变较低，由于Si材料的特性，Si材料的开关器件的工作温度也较低， 这时过温保护的触发阈值就要调低。提高驱动IC的灵活性，使驱动IC适用于更多的应用场合，提高产品市场竞争力。

本实施例中，PFC电流保护电路41包括第一比较器0813、第一MOS管0807、第一电阻0801、第二电阻0802、第三电阻0806、第四电阻0803、第二MOS管0805、反向器0809及计数电路37，所述第一电阻0801、所述第二电阻0802、所述第三电阻0806及所述第四电阻0803依次串联，所述第一比较器0813的正输入端连接PFC信号输入，所述第一比较器0813的负输入端连接所述第一电阻0801和所述第二电阻0802之间，所述第一比较器0813的输出端连接所述计数电路37的第一端，所述计数电路37的第二端连接信号输出端；所述第一MOS管0807的源极和所述第一MOS管0807的漏极分别连接所述第三电阻0806的两端，所述第一MOS管0807的栅极连接所述温度保护电路42；所述第二MOS管0805的源极和所述第二MOS管0805漏极分别连接所述第四电阻0803的两端，所述第二MOS管0805的源极接地，所述第二MOS管0805的栅极连接所述反向器0809的第一端，所述反向器0809的第二端连接所述第一比较器0813的输出端。通过PFCTRIP过流保护的触发阈值随PFC功率元件IGBT的温度升高而降低，前两次的PFC过流保护触发时，只关断PFC驱动，不影响三相逆变驱动，第三次PFCTRIP过流保护，同时关断PFC驱动和三相逆变驱动，保护整个***，适用于应用场景的7通道驱动HVIC。提高驱动IC的灵活性，使驱动IC适用于更多的应用场合，具有更高的可靠性，提高产品市场竞争力。

本实施例中，所述计数电路37包括第一JK触发器0810、第二JK触发器0811及与门0812，所述第一JK触发器0810与所述第二JK触发器0811连接，所述与门0812还分别连接所述第一JK触发器0810和所述第二JK触发器0811。

具体的，PFC电流保护电路41由第一比较器0813（CMP）、第一MOS管0807、第二MOS管0805、分压电阻、基准电压、计数电路37、单位时间控制接口CP组成，PFCTRIP信号输入到第一比较器0813的正输入端，VREF通过第一电阻0801、第二电阻0802、第四电阻0803、第三电阻0806分压后，得到分压点0804的基准电压信号输入第一比较器0813的负输入端；第一MOS管0807的D端与第二电阻0802和第三电阻0806连接端相连，第一MOS管0807的S端与第三电阻0806和第四电阻0803连接端相连，形成第一MOS管0807与第三电阻0806并联。第一MOS管0807的G极接PFC功率元件温度检测电路及温度保护电路42输出信号。

第一比较器0813的输出端接到反向器0809的输入端，反向器0809输出端与第二MOS管0805的G极相连接，第二MOS管0805的S极与第四电阻0803的一端相连接到地，第二MOS管0805的D极、第四电阻0803的另一端、第一MOS管0807的S极及第三电阻0806一端连接在一起。同时，第一比较器0813的输出端接到计数电路37，计数电路37主要是由第一JK触发器0810和第二JK触发器0811组成，第一JK触发器0810和第二JK触发器0811的J1、K1、J2、K2连接在一起接到VREF。

第一JK触发器0810和第二JK触发器0811的/R1、/R2连接在一起，并引出作为外部单位时间控制输入端口/CR。第一比较器0813的输出端接到第一JK触发器0810的设计数脉冲输入端口CP1，第一JK触发器0810的输出端Q1接第二JK触发器0811的设计数脉冲输入端口CP2，同时，第一JK触发器0810的输出端Q1引出接到PFC驱动电路控制端口OUTPFCIN，第一JK触发器0810的输出端Q1和第二JK触发器0811的输出端Q2分别接到与门0812的两个输入端口，与门0812的输出端OUT接到HVIC的故障逻辑电路的输入口。

PFC电流保护电路41工作原理分两个部分：

1.PFCTRIP过流保护阈值，受PFC电路功率器件的温度控制，当PFC电路功率器件的温度采样电路采样到的温度，经温度保护电路42比较，如果采样的温度到高于设定的温度，温度保护电路42所述的第三比较器输出信号给第一MOS管0807,控制的MOS管关断，使第三电阻0806接入分压回路，分压点0804的电压变小，从而使PFCTRIP过流保护阈值将降低到LA；如果采样的温度到低于设定的温度时，温度保护电路42所述的第三比较器0706输出信号给第一MOS管0807,控制的MOS管开通，使第三电阻0806不接入分压回路，分压点0804的电压变大，PFCTRIP过流保护阈值为HA。其中，IGBT的过电流能力与其温度的关系：温度越高，IGBT的过电流能力就越小，当温度高到一定程度，IGBT会失效。

2.PFCTRIP过流保护功能，无论在PFC过流保护高阈值，还是PFC过流保护低阈值，PFC电流采样的信号PFCTRIP比当时保护阈值高时，如分压点0804的电压值，第三比较器0706将输出信号PFCIN控制关断PFC驱动控制PWM，保护PFC电路，同时，计数电路37开始计算PFCTRIP过流的次，/R1单位时间控制信号是外部MCU根据***需求或自已的控制方案设定单位时间的长度，当PFCTRIP过流保护在单位时间内出现过流保护的次数小于等2，当发生过流保护时，OUTPFCIN的PWM信号会关断，但计数电路的OUT是不会控制三相驱动的PWM。如果在单位时间内，出现三次过流保护，当发生过流保护时，OUTPFCIN的PWM信号会关断，同计数电路37的OUT会输出控制信号关断三相驱动的PWM，保护整个驱动HVIC电路。计数电路工作原理：这里所述计数电路37是由两JK触发器给成，开始计数时，计数脉冲从第一JK触发器0810（低位触发器）的CP端输入，每输入一个计数脉冲，Q1的状态改变一次。第一JK触发器0810的Q端与高位触发器的CP端相连。每当第一JK触发器0810的状态由1变0时，即输出一负跳变脉冲时，高位触发器翻转。第一JK触发器0810、第二JK触发器0811置0端（计时端）/R并联，作为清0端(计时)，清0后，使触发器初态为 00。

当第一个计数脉冲输入后，脉冲后沿使Q1，由0变1，Q2均保持0态，计数器的状态为01。当第二个计数脉冲输入后，脉冲后沿使Q1，由1变0，Q2，由0变1，计数器的状态为 10。当第三个计数脉冲输入后，脉冲后沿使Q1.由0变1，Q2保持1态，计数器的状态为 11。单位时间内出三次过流保护，Q1、Q2都为1，与门0812 OUT输出1控制三相驱动PWM的关断保护HVCI。

在本实施例中，所述高压集成电路100还包括互锁和死区电路5，所述互锁和死区电路5连接于所述高侧驱动电路2和所述低侧驱动电路3之间。互锁和死区电路5用于对所述高侧驱动电路2和所述低侧驱动电路3实现互锁和死区功能。

在本实施例中，所述高压集成电路100还包括使能电路6、过流保护电路7及电源欠压保护电路8，所述使能电路6与所述过流保护电路7分别与所述高侧驱动电路2连接，所述电源欠压保护电路8与所述电源电路1连接。电源电路1与电源欠压保护电路8连接，实现电源欠压保护功能。HVIC内部包含的使能电路6，用于实现使能功能；过流保护电路7实现过流保护功能，过压保护电路实现过压保护功能；报错电路当内部出现欠压、过流、PFC故障、过压、过温等情况时，对外输出报错信号。

在本实施例中，所述互锁和死区电路5包括第三MOS管51，所述第三MOS管51的源极连接偏置电压，所述第三MOS管51的漏极连接供电电压，所述第三MOS管51的栅极连接输入输出电路36。死区电路主要的用于产生死区时间，用于功率开关控制信号翻转时避免发生误触发。HVIC控制三相逆变功率元件，其反馈电流或电压信号，常常会被功率器件开关时产生的噪声所影响，导致输入芯片内部的信号叠加了一些由导线寄生电感和芯片寄生电容引起的尖峰噪声，这些尖峰噪声会导致芯片内部产生误触发，输出错误的控制信号。为了避免尖峰噪声的影响，在控制信号翻转后到反馈信号稳定的一端时间内，对反馈信号的运算电路进行屏蔽，这段时间就是死区时间。简单点说就同一桥臂的上下开关器件（如IGBT、MOS管等）的导通和关断错开一定的时间，即死区时间，以保证同一桥臂的上下IGBT总是先关断后导通。

通过使用电阻,电容及二极管组成RC充电延迟电路15，即充电速度缓慢，放电速度很快。使脉冲的上升沿变缓，下降沿不变。这就是死区的产生原理，通过调整R,C的值可以修改死区时间。死区时间DT测试标准。其中，Ton是输出上升沿传输延时，Toff是输出上下降传输延时，Tr是输出上升时间，Tf是输出下降时间。

为了避免HVIC的输出信号HO1、LO1，HO2、LO2，HO3、LO3同时为高电平，必须引入互锁电路，当HIN和LIN同时为高电平时，HO和LO同时被置为电平。如果HO和LO同时为高电平，后继的IGBT等元件同时导通，将有大电流流过，造成IGBT等后继元件的损坏。当两输入端同时为逻辑1时，两输出端为逻辑0，其余情况，输入与输出同逻辑。

在本实施例中，所述高压集成电路100还包括VREG发生电路9、RC滤波电路10、施密特触发电路11、低通滤波器12、电平转换电路13、三与门38、脉冲驱动电路14、延迟电路15、故障逻辑控制电路16、故障输出电路17以及高压区检测电路39；所述VREG发生电路9与所述电源欠压保护电路8连接，所述电源欠压保护电路8与所述故障逻辑控制电路16连接，所述RC滤波电路10依次连接所述电平转换电路13、所述故障逻辑控制电路16，所述故障逻辑控制电路16分别连接所述PFC电流保护电路41、温度保护电路42及所述三与门连接的输入端连接，所述三与门38的输出端与所述脉冲驱动电路14的第一端连接，所述脉冲驱动电路14的第二端与所述故障输出电路17连接。

具体的，VREG 发生电路（VREG/VCC ），用于驱动IC 的供电电压 TYPE 值一般为15V，要接收 MCU 等的 5V 的逻辑 1 信号，必须产生一个 7V～8V 的 VREG。产生一个温度特性良好的 7.2V 的 VREG 信号，同时，还需要一个5V电源给集成正弦波算法的MCU处理器供电。

RC滤波电路10，全称电阻-电容电路（Resistor-Capacitance circuit），RC电路由一个电阻器和一个电容器组成的无源抗干扰性强的滤波电路。用于去掉输入信号中不必要的高频成分，去除高频干扰。

施密特触发器11（SCHMITT），通过将PWM IN、ITRIP、TVC、EN都需让输入信号首先经过施密特触发器，过滤输入电路的电平噪声，逻辑 0 最大值 0.8V，逻辑 1 最小值 2.9V。

低通滤波器12（TWIN FILTER），用于为了过滤输入电路高频噪声，同时为了给VB足够的充电时间，避免被驱动的后端电路工作在VB电压不足的状态（这样会使后端电路效率降低），需要限定输入信号的频率范围，对过高频率的信号进行过滤。一般600KHz～700KHz以上的信号应被滤去。

VREG-VCC电平转换电路13（VREG 2 VCC LEVEL SHIFT），由于HVIC是MOS电路，电流很小，但VREG的电流能力有限，不能带动过多的电路，在进行了施密特触发和低通滤波后，一般先进行电压转换，驱动电压由VREG转成VCC。

脉冲驱动电路14用于在HIN信号的上升沿和下降沿分别产生脉冲，使高压区检测电路的高压DMOS管瞬时导通，用RS触发器记录这个瞬时导通的信号，控制HO与HIN同步。之所以不能用HIN的持续高低信号来控制DMOS的导通，是因为在VS为600V～650V时，VB的电平为615V～675V，VB是一个由电压泵形成的电压，具有的能量有限，一般不具备持续通过导通的DMOS向地流电流的能力；如果VB与地之间产生持续的电流回路，VB将迅速降低，进入低压保护区，使驱动IC无法正常工作。因此，PLUSEGEN电路的引入是非常必要的，驱动IC中，用得较多的PLUSEGEN信号有ONESHOT电路（产生一个脉冲）和DOUBLEPLUSE电路（产生两个脉冲）。一般使用的场合，用ONESHOT电路就足够了；对于VS会被拉得较低的（一般是后继电路中具有大电感）的电路，会使用DOUBLEPLUSE电路。

延迟电路15，用于给LO信号输出做一个延时，使得HO输出信号与LO输出信号保持一致。

电源欠压保护电路8，用于当电压过低时都应使驱动IC停止工作（保持输出为逻辑0状态），以保护后继电路。因此在低压区，应存在检测VCC电平的低压保护电路。VCC从高电位开始下降，低于13V以后，输出保持逻辑0；当VCC从低点位开始上升，高于13.7V以后，输出保持逻辑1。也即之间存在0.7V的差值。为了更好的保护后继电路，确认电源电压确实足够高后，输出才产生高电平。考虑到电源噪声，在电路的最后，应加入延迟电路15，使电源噪声引起的电源电压瞬时低下时，输出不产生误动作。

其中，当电压过低时都应使驱动IC停止工作（保持输出为逻辑0状态），以保护后继电路。因此在低压区，应存在检测VCC电平的低压保护电路。

当VCC从高电位开始下降，低于13V以后，输出保持逻辑0；当VCC从低点位开始上升，高于13.7V以后，输出保持逻辑1。也即之间存在0.7V的差值。

这主要是为了更好的保护后继电路，确认电源电压确实足够高后，输出才产生高电平。考虑到电源噪声，在电路的最后，应加入延时电路，使电源噪声引起的电源电压瞬时低下时，输出不产生误动作。

故障逻辑控制电路16是接收各功能电路的故障信号，根据各故障信号做出故障去处理，并根据故障的重要性关掉对应的功能或关断HVIC所有功能，而进行保护HVIC及整个应用电路。当欠压保护功能信号UVLO为0时，故障逻辑控制电路16输出故障信号给故障输出电路17，同时，HVIC进入欠压保护功能，关断HVIC六路PWM波，欠压保护功能、ITRIP、PFCTRIP电流保护功能、温度保护功能各功能故障信号1为功能正常无故障，为0时，故障逻辑控制电路16输出故障信号给故障输出电路17，同时，HVIC也进入对应功能保护，HVIC停止六路PWM波输出，停止工作。

故障输出电路17是MOS管，MOS管的基极接到故障逻辑控制电路16的输出端，故障逻辑控制电路16控制故障输出MOS的开能和关断，MOS管的D悬空，需要HVIC外部增加上拉电阻，当故障逻辑控制电路16输出1时，MOS管开通，输出FO信号给外部设备。当故障逻辑控制电路16输出0时（HVIC无故障），MOS管关断，FO信号为高电平。

在本实施例中，所述自举电路202包括第一电容C1、高侧功率管Q1、低侧功率管Q2、MOS管Q3、用于连接高侧驱动信号的高侧驱动开关18、以及用于连接低侧驱动信号的低侧驱动开关19；所述高侧驱动开关18的第一端分别连接所述MOS管Q3的源极和所述第一电容的第一端，所述高侧驱动开关18的第二端连接所述高侧功率管Q1的基极；所述高侧驱动开关18的第三端分别连接所述第一电容C1的第二端和所述高侧功率管Q1的发射极，所述高侧功率管Q1的集电极连接电源电压(310 VDC)；所述MOS管Q3的漏极连接所述供电电压(VCC)，所述MOS管Q3的栅极连接所述低侧驱动开关19的输入端，所述低侧驱动开关19的输出端连接所述低侧功率管Q2的基极，所述低侧功率管Q2的发射极连接电阻并接地，所述低侧功率管Q2的集电极与所述高侧功率管Q1的发射极连接。

具体的，通过采用MOS管构成的自举电路202需要在VB与VS之间增加一个电容如图5中的,MOS管Q3、第一电容C1构成完整的自举电路202，第一电容C1两端电压VBS即为图6所示的VB1、2、3与VS1、2、3之间的电压，为高侧HO1、2、3输出提供驱动电源，用于开关功率管Q1。当LIN1，2，3为高电平，低侧LO1,2,3输出为高电平，低侧功率管Q2导通，同时，MOS管Q3导通，此时低侧电源VCC通过MOS管Q3，向第一电容C1进行充电，VCC、Q3、Q2构成充电回路，充电回路如图11虚线箭头所示。当低侧LO1,2,3输出为低电平，低侧功率管Q2关断，MOS管Q3断开,充电回路断开，VCC停止为第一电容C1充电。

在本实施例中，所述过流保护电路7包括第二比较器0606、第五电阻0601、第六电阻0602、第七电阻0603以及第四MOS管0605；所述第二比较器0606的正输入端用于连接电流检测信号，所述第二比较器0606的负输入端连接所述第五电阻0601的第一端和所述第六电阻0602的第一端之间，所述第二比较器0606的输出端连接所述故障逻辑控制电路16；所述第五电阻0601的第二端连接基准电压，所述第六电阻0602的第二端连接所述第七电阻0603的第一端，所述第七电阻0603的第二端接地；所述第四MOS管0605的源极连接所述第七电阻0603的第二端，所述第四MOS管0605的漏极连接所述第七电阻0603的第一端，所述第四MOS管0605的栅极连接所述故障逻辑控制电路16。

具体的，过流保护电路由第二比较器0606（CMP）、第四MOS管、分压电阻、基准电压、逻辑电路组成，电流检测信号ITRIP输入到第二比较器0606的正输入端，VREF通过分压电阻（第五电阻0601、第六电阻0602及第七电阻0603）分压后，得到分压点A的基准电压信号输入比较器的负输入端；MOS管的D端与分压电阻第六电阻0602和第七电阻0603连接端相连，S端与分压电阻第七电阻0603一端相连接到地。第二比较器0606的输出端接到逻辑电路，反馈到上桥和下桥驱动电路，当电流检测信号ITRIP高于基准电压，逻辑电路就会把上桥和下桥同时关断。逻辑电路的反馈端连接MOS管的栅极G，控制MOS管的开关。没有高于基准电压的电压时，MOS管关断，出现高于基准电压的电压时第四MOS管导通。形成一个滞回效果。过流保护电路实现过流保护功能。

在本实施例中，所述温度保护电路42包括第三比较器0706、第八电阻0701、第九电阻0702、第十电阻0703以及第五MOS管0705；所述第三比较器0706的正输入端用于连接电流检测信号，所述第三比较器0706的负输入端连接所述第八电阻0701的第一端和所述第九电阻0702的第一端之间，所述第三比较器0706的输出端连接所述故障逻辑控制电路16；所述第八电阻0701的第二端连接基准电压，所述第九电阻0702的第二端连接所述第十电阻0703的第一端，所述第十电阻0703的第二端接地；所述第五MOS管0705的源极连接所述第十电阻0703的第二端，所述第五MOS管0705的漏极连接所述第十电阻0703的第一端，所述第五MOS管0705的栅极连接所述故障逻辑控制电路16。

在本实施例中，所述高压集成电路100还包括温度采样电路33，所述温度采样电路33包括第十一电阻0901和可调电阻35，所述第十一电阻0901的第一端连接所述供电电压VCC，所述第十一电阻0901的第二端连接所述可调电阻35的第一端，所述可调电阻35的第二端接地。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (1)

1.一种高压集成电路，其特征在于，包括：电源电路、3通道的高侧驱动电路、3通道的低侧驱动电路以及1通道的PFC控制器驱动电路；所述高侧驱动电路分别与所述低侧驱动电路和所述电源电路电连接，所述PFC控制器驱动电路与所述低侧驱动电路电连接；

所述高侧驱动电路包括高侧欠压保护电路和自举电路；

所述PFC控制器驱动电路包括PFC电流保护电路以及温度保护电路；

PFC电流保护电路包括第一比较器、第一MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第二MOS管、反向器及计数电路，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻及所述第四电阻依次串联，所述第一比较器的正输入端连接PFC信号输入，所述第一比较器的负输入端连接所述第一电阻和所述第二电阻之间，所述第一比较器的输出端连接所述计数电路的第一端，所述计数电路的第二端连接信号输出端；所述第一MOS管的源极和所述第一MOS管的漏极分别连接所述第三电阻的两端，所述第一MOS管的栅极连接所述温度保护电路；所述第二MOS管的源极和所述第二MOS管漏极分别连接所述第四电阻的两端，所述第二MOS管的源极接地，所述第二MOS管的栅极连接所述反向器的第一端，所述反向器的第二端连接所述第一比较器的输出端；

所述高压集成电路还包括互锁和死区电路，所述互锁和死区电路连接于所述高侧驱动电路和所述低侧驱动电路之间；

所述高压集成电路还包括使能电路、过流保护电路及电源欠压保护电路，所述使能电路与所述过流保护电路分别与所述高侧驱动电路连接，所述电源欠压保护电路与所述电源电路连接；

所述互锁和死区电路包括第三MOS管，所述第三MOS管的源极连接偏置电压，所述第三MOS管的漏极连接供电电压，所述第三MOS管的栅极用于连接输入输出电路；

所述高压集成电路还包括VREG发生电路、RC滤波电路、施密特触发电路、低通滤波器、电平转换电路、三与门、脉冲驱动电路、延迟电路、故障逻辑控制电路、故障输出电路以及高压区检测电路；所述VREG发生电路与所述电源欠压保护电路连接，所述电源欠压保护电路与所述故障逻辑控制电路连接，所述RC滤波电路依次连接所述电平转换电路、所述故障逻辑控制电路，所述故障逻辑控制电路分别连接所述PFC电流保护电路、所述温度保护电路及所述三与门连接的输入端连接，所述三与门的输出端与所述脉冲驱动电路的第一端连接，所述脉冲驱动电路的第二端与所述故障输出电路连接；

所述自举电路包括第一电容、高侧功率管Q1、低侧功率管Q2、MOS管Q3、用于连接高侧驱动信号的高侧驱动开关、以及用于连接低侧驱动信号的低侧驱动开关；所述高侧驱动开关的第一端分别连接所述MOS管Q3的源极和所述第一电容的第一端，所述高侧驱动开关的第二端连接所述高侧功率管Q1的基极；所述高侧驱动开关的第三端分别连接所述第一电容的第二端和所述高侧功率管Q1的发射极，所述高侧功率管Q1的集电极连接电源电压；所述MOS管Q3的漏极连接所述供电电压，所述MOS管Q3的栅极连接所述低侧驱动开关的输入端，所述低侧驱动开关的输出端连接所述低侧功率管Q2的基极，所述低侧功率管Q2的发射极连接第一电阻并接地，所述低侧功率管Q2的集电极与所述高侧功率管Q1的发射极连接；

所述过流保护电路包括第二比较器、第五电阻、第六电阻、第七电阻以及第四MOS管；所述第二比较器的正输入端用于连接电流检测信号，所述第二比较器的负输入端连接所述第五电阻的第一端和所述第六电阻的第一端之间，所述第二比较器的输出端连接所述故障逻辑控制电路；所述第五电阻的第二端连接基准电压，所述第六电阻的第二端连接所述第七电阻的第一端，所述第七电阻的第二端接地；

所述第四MOS管的源极连接所述第七电阻的第二端，所述第四MOS管的漏极连接所述第七电阻的第一端，所述第四MOS管的栅极连接所述故障逻辑控制电路；

所述温度保护电路包括第三比较器、第八电阻、第九电阻、第十电阻以及第五MOS管；所述第三比较器的正输入端用于连接电流检测信号，所述第三比较器的负输入端连接所述第八电阻的第一端和所述第九电阻的第一端之间，所述第三比较器的输出端连接所述故障逻辑控制电路；所述第八电阻的第二端连接基准电压，所述第九电阻的第二端连接所述第十电阻的第一端，所述第十电阻的第二端接地；

所述第五MOS管的源极连接所述第十电阻的第二端，所述第五MOS管的漏极连接所述第十电阻的第一端，所述第五MOS管的栅极连接所述故障逻辑控制电路；

所述计数电路包括第一JK触发器、第二JK触发器及与门，所述第一JK触发器与所述第二JK触发器连接，所述与门还分别连接所述第一JK触发器和所述第二JK触发器；

所述高压集成电路还包括温度采样电路，所述温度采样电路包括第十一电阻和可调电阻，所述第十一电阻的第一端连接所述供电电压，所述第十一电阻的第二端连接所述可调电阻的第一端，所述可调电阻的第二端接地。