TWI460993B - 半橋驅動裝置 - Google Patents

Description

半橋驅動裝置

本發明是有關於一種半橋驅動裝置，且特別是有關於一種半橋驅動裝置的非零電壓偵測器及其偵測方式。

請參照圖1，圖1繪示習知的半橋驅動裝置100的示意圖。半橋驅動裝置100包括半橋驅動器110以及諧振電路120。半橋驅動器110由串接的電晶體M1、M2以及電晶體M1、M2寄生的寄生二極體D1、D2所構成。電晶體M1以及M2分別受控於控制信號HO以及LO。在當電晶體M1依據控制信號HO導通時(電晶體M2依據控制信號LO斷開)，半橋驅動器110的輸出端VS依據參考電源電壓VBUS以進行充電。相對的，當電晶體M2依據控制信號LO導通時(電晶體M1依據控制信號HO斷開)，半橋驅動器110的輸出端依據參考接地電壓GND以進行放電。

以下請同時參照圖1、圖2A以及圖2B，其中，圖2A及圖2B分別繪示半橋驅動裝置在電感模式及電容模式的波形圖。其中，在圖2A中，半橋驅動器110的輸出端上的電壓VS的切換動作領先於流經電感L的諧振電流ILS的切換動作時，表示半橋驅動裝置100處於電感模式。在此模式下，當電晶體M1由導通轉變為關閉，且電晶體M2持續被關閉的時間區間T1間，電壓VS會逐漸的下降至等於參考接地電壓GND。並使電晶體M2的通道在時間區間T1後被導通時不需要承受很高的電壓差。

相對的，在圖2B中，半橋驅動器110的輸出端上的電壓VS的切換動作落後於流經電感L的諧振電流ILS的切換動作，表示半橋驅動裝置100處於電容模式。在此模式下，當電晶體M1由導通轉變為關閉，且電晶體M2持續被關閉的時間區間T1間，電壓VS持續高於參考接地電壓GND。並在電晶體M2的通道在時間區間T1後被導通時，需要承受很高的電壓差，並使電壓VS由高電壓準位快速下降至參考接地電壓GND的現象，也就是發生了非零電壓切換現象。

在當半橋驅動裝置100發生了非零電壓切換現象時，其中的電晶體M2在導通時，其源、汲極間將直接承受電壓VS以及參考接地電壓GND所形成的電壓差。這個電壓差會在已被導通的電晶體M2的通道間產生極大的電流，有可能造成電晶體M2的燒燬現象。也因此，針對半橋驅動裝置100有無發生非零電壓切換現象來進行偵測，是一個很重要的課題。

本發明提供一種半橋驅動裝置，有效偵測出非零電壓切換現象的發生與否。

本發明提出一種半橋驅動裝置，包括半橋驅動器、電流偵測電阻、非零電壓偵測器以及諧振電路。半橋驅動器具有輸出端。半橋驅動器耦接至參考接地電壓，並接收參考電源電壓以及第一及第二控制信號。半橋驅動器並分別依據第一及第二控制信號使參考電源電壓對輸出端進行充電或使參考接地電壓對輸出端進行放電。電流偵測電阻串接在半橋驅動器的電流偵測端與參考接地電壓耦接的路徑間。非零電壓偵測器耦接至電流偵測端，並在偵測時間週期中依據偵測電流偵測端上的電壓是否小於參考接地電壓一個預設參考電壓值來產生非零電壓偵測結果。諧振電路耦接輸出端，並依據輸出端上的電壓來產生驅動輸出電壓，其中，在偵測時間週期中，參考電源電壓以及參考接地電壓未對該輸出端進行充電及放電動作。

在本發明之一實施例中，上述之非零電壓偵測器依據偵測電流偵測端上的電壓小於參考接地電壓減去預設參考電壓值時，非零電壓偵測器所產生的非零電壓偵測結果用以指示半橋驅動裝置未發生非零電壓切換現象。當非零電壓偵測器依據偵測電流偵測端上的電壓未小於參考接地電壓減去預設參考電壓值時，非零電壓偵測器所產生的非零電壓偵測結果用以指示半橋驅動裝置發生非零電壓切換現象。

在本發明之一實施例中，上述之非零電壓偵測器包括比較器。比較器耦接電流偵測端，接收電流偵測端上的電壓並接收預設電壓。預設電壓的電壓值小於零且預設電壓的電壓絕對值等於預設參考電壓值。比較器依據比較電流偵測端上的電壓以及預設電壓來產生非零電壓偵測結果。

在本發明之一實施例中，上述之非零電壓偵測器包括放大器以及比較器。放大器耦接電流偵測端，接收並放大電流偵測端上的電壓以產生放大偵測電壓。比較器耦接放大器，接收並比較放大偵測電壓以及預設電壓以產生非零電壓偵測結果。

在本發明之一實施例中，上述之非零電壓偵測器包括反向放大器以及比較器。反向放大器耦接電流偵測端，該反向放大器針對電流偵測端上的電壓的反向進行放大以產生反向放大偵測電壓。比較器耦接反向放大器，接收並比較反向放大偵測電壓以及預設電壓以產生該非零電壓偵測結果。

在本發明之一實施例中，上述之反向放大器包括第一電阻、運算放大器以及第二電阻。第一電阻的第一端耦接電流偵測端。運算放大器的第一輸入端耦接至第一電阻的第二端，其第二輸入端耦接至參考接地電壓，其輸出端產生反向放大偵測電壓。第二電阻的第一端耦接第一電阻的第二端，且第二電阻的第二端耦接運算放大器的輸出端。

在本發明之一實施例中，半橋驅動裝置更包括保護信號產生器。保護信號產生器耦接非零電壓偵測器。保護信號產生器接收並閂鎖非零電壓偵測結果以產生保護致能信號。

在本發明之一實施例中，上述之保護信號產生器包括指示信號產生器以及偵測結果閂鎖電路。指示信號產生器接收第一及第二控制信號，依據第一控制信號被禁能的時間點以及第二控制信號被致能的時間點來產生指示信號。偵測結果閂鎖電路耦接指示信號產生器以及非零電壓偵測器。偵測結果閂鎖電路接收指示信號以及非零電壓偵測結果，偵測結果閂鎖電路依據指示信號以閂鎖非零電壓偵測結果，並依據指示信號的反向以輸出所閂鎖的非零電壓偵測結果以產生保護致能信號。

在本發明之一實施例中，上述之指示信號產生器包括反向器、第一延遲反向器、第一及閘、第二延遲反向器、第二及閘以及SR閂鎖器。反向器的輸入端接收第一控制信號。第一延遲反向器的輸入端耦接反向器的輸出端。第一及閘的一輸入端耦接反向器的輸出端，其另一輸入端耦接第一延遲反向器的輸出端。第二延遲反向器的輸入端接收第二控制信號。第二及閘的一輸入端接收第二控制信號，其另一輸入端耦接第二延遲反向器的輸出端。SR閂鎖器的設定端耦接第一及閘的輸出端，其重置端耦接第二及閘的輸出端，其輸出端產生指示信號。

在本發明之一實施例中，上述之偵測結果閂鎖電路包括第三及閘、反或閘、第三延遲反向器、反及閘以及D型正反器。第三及閘的一輸入端接收非零電壓偵測結果，其另一輸入端接收指示信號。反或閘的一輸入端接收指示信號，其輸出端提供保護致能信號。第三延遲反向器的一輸入端接收指示信號。反及閘的一輸入端接收指示信號，其另一輸入端耦接至第三延遲反向器的輸出端。D型正反器具有資料端、時脈端、重置端以及輸出端，其資料端耦接至參考電源電壓，其時脈端耦接至第三及閘的輸出端，其重置端耦接至反及閘的輸出端。D型正反器的輸出端耦接至反或閘的另一輸入端

在本發明之一實施例中，上述之半橋驅動器包括第一電晶體、第二電晶體、第一二極體以及第二二極體。第一電晶體具有第一端、第二端以及控制端，其第一端接收參考電源電壓，其控制端接收第一控制信號，其第二端耦接輸出端。第二電晶體，具有第一端、第二端以及控制端，其第一端耦接輸出端以接收參考電源電壓，其控制端接收第二控制信號，其第二端接收參考接地電壓。第一寄生二極體的陽極耦接第一電晶體的第二端，其陰極耦接第一電晶體的第一端。第二寄生二極體的陽極耦接第二電晶體的第二端，其陰極耦接第二電晶體的第一端。

在本發明之一實施例中，上述之諧振電路包括電感、第一電容以及第二電容。電感的一端耦接至半橋驅動器的輸出端。第一電容的一端與電感的另一端耦接。第二電容的一端與第一電容的另一端相耦接，第二電容的另一端耦接至參考接地電壓，其中，第一及第二電容耦接的端點產生驅動輸出電壓。

基於上述，本發明藉由在參考電源電壓以及參考接地電壓未對該輸出端進行充電及放電動作的偵測時間週期中，進行電流偵測端上的電壓偵測動作，並藉以判定半橋驅動裝置是否有產生非零電壓切換現象。透過半橋驅動裝置的非零電壓切換現象的偵測動作，可以降低半橋驅動裝置非零電壓切換現象的發生頻率，除降低無效的功率損耗外，還可使半橋驅動裝置及週邊電路的元件不致發生燒毀的現象。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

請參照圖3，圖3繪示本發明一實施例的半橋驅動裝置300的示意圖。半橋驅動裝置300包括半橋驅動器310、非零電壓偵測器320、諧振電路330以及電流偵測電阻R1。半橋驅動器310具有輸出端OT。半橋驅動器310接收參考電源電壓VBUS、控制信號HO以及LO，並透過電阻R1耦接至參考接地電壓GND。半橋驅動器310分別依據控制信號HO以及LO使參考電源電壓VBUS對輸出端OT進行充電或使輸出端OT對參考接地電壓GND進行放電，並藉以在輸出端OT上的電壓VS產生在參考電源電壓VBUS與參考接地電壓GND間切換的現象。

在本實施例中，半橋驅動裝置300包括電晶體M1、M2以及寄生二極體D1以及D2。電晶體M1的第一端(例如汲極)接收參考電源電壓VBUS，其控制端(例如閘極)接收控制信號HO，其第二端(例如源極)耦接至輸出端OT。電晶體M2的第一端(例如汲極)耦接至輸出端OT，其控制端(例如閘極)接收控制信號LO，其第二端(例如源極)則透過電阻R1耦接至參考接地電壓GND。電晶體M1上寄生之寄生二極體D1的陽極等效上耦接至電晶體M1的第二端，其陰極則等效上耦接至電晶體M1的第一端。另外，電晶體M2寄生之寄生二極體D2的陽極等效上耦接至電晶體M2的第二端，其陰極則等效上耦接至電晶體M2的第一端。

電流偵測電阻R1的第一端耦接至與半橋驅動器相耦接的電流偵測端DT，電流偵測電阻R1的第二端耦接參考接地電壓GND。在半橋驅動器310進行切換動作的同時，電流偵測電阻R1可以依據所接收的電流值，來在電流偵測端DT上產生電流偵測電壓VCS，其中，電流偵測電壓VCS的大小等於電流偵測電阻R1的阻值與其所接收的電流的電流值的乘積。也就是說，電流偵測電阻R1耦接至電晶體M2的第二端，並接收傳送至電晶體M2或來自於電晶體M2的電流，來據以產生電流偵測電壓VCS。

在此請注意，在半橋驅動裝置300發生零電壓切換狀態時，在電晶體M1由導通切換為被關閉且電晶體M2持續關閉的時候，電感L1上的電流ILS由輸出端OT流至電感L1，輸出端OT上的電壓VS由高電壓持續下降至等於參考接地電壓GND，接著，使輸出端OT上的電壓VS繼續下降以迫使電晶體M2上的寄生二極體D2被導通。而這個流經電流偵測電阻R1的電流ILS會使得電流偵測電壓VCS小於參考接地電壓GND。

在另一方面，若當半橋驅動裝置300發生非零電壓切換狀態時，在電晶體M1由導通切換為被關閉且電晶體M2持續關閉的時候，電感L1上的電流ILS將會由電感L1流向輸出端OT，輸出端OT上的電壓VS持續等於參考電源電壓VBUS時，並透過輸出端OT與參考電源端VBUS間的寄生二極體流向參考電源端VBUS。也就是說，在這個時間區間中，電流偵測電壓VCS會維持等於參考接地電壓GND。

非零電壓偵測器320耦接至電流偵測端DT，並接收電流偵測端DT上的電流偵測電壓VCS。非零電壓偵測器320並在一個偵測時間週期中，依據偵測電流偵測端OT上的電流偵測電壓VCS是否小於參考接地電壓GND一個預設參考電壓值，來產生非零電壓偵測結果NZR。也就是說，非零電壓偵測器320會偵測電流偵測電壓VCS是否小於參考接地電壓GND與預設參考電壓值相減所得的差，來藉以產生非零電壓偵測結果NZR。值得注意的是，上述的偵測時間週期，是在參考電源電壓VBUS以及參考接地電壓GND未對輸出端OT進行充電及放電動作的時間區間。也就是說，當電晶體M1以及電晶體M2同時依據控制信號HO以及LO而處於截止(cut-off)的狀態時。

在此請注意，當半橋驅動裝置300所進行的切換動作為零電壓切換時，在偵測時間週期中，電流偵測電阻R1會接收一個流往電晶體M2的電流。因此，電流偵測端DT上，會產生一個低於參考接地電壓GND的電壓脈衝。據此，在非零電壓偵測器320所進行的判斷中，當非零電壓偵測器320偵測出電流偵測端DT上的電壓(電流偵測電壓VCS)小於參考接地電壓GND減去預設參考電壓值時，非零電壓偵測器320所產生的非零電壓偵測結果NZR用以指示半橋驅動裝置300已發生非零電壓切換現象。相對的，當非零電壓偵測器320偵測電流偵測端DT上的電流偵測電壓VCS不小於參考接地電壓GND減去預設參考電壓值時，非零電壓偵測器320所產生的非零電壓偵測結果NZR用以指示半橋驅動裝置300未發生非零電壓切換現象。

諧振電路330則耦接輸出端OT並依據輸出端OT上的電壓來產生驅動輸出電壓ODRV。其中，驅動輸出電壓ODRV用來驅動負載370。而在本實施例中，負載370可以是日光燈管，而驅動輸出電壓ODRV則是用來提供日光燈管正弦波高頻電壓及電流，並藉以點亮日光燈管。

在本實施例中，諧振電路330包括電感L、電容C1以及C2。電感L的一端耦接輸出端OT，電感L的另一端耦接至電容C1。電容C1未耦接電感L的端點產生驅動輸出電壓ODRV，電容C2則串接在電容C1產生驅動輸出電壓ODRV的端點以及參考接地電壓GND間。諧振電路330上的電感L則對應於半橋驅動器310的切換動作產生諧振電流ILS。

以下請參照圖4，圖4繪示本發明另一實施例的半橋驅動裝置400的示意圖。半橋驅動裝置400包括半橋驅動器410、非零電壓偵測器420、諧振電路430、保護信號產生器440以及電流偵測電阻R1。與前述的實施例不相同的，非零電壓偵測器420包括放大器421以及比較器COMP。放大器421耦接電流偵測端DT以接收電流偵測端上的電流偵測電壓VCS，並藉由放大電流偵測電壓VCS以產生放大偵測電壓。在本實施例中，放大器421包括運算放大器OPAMP以及電阻R11及R12。電阻R11耦接在運算放大器OPAMP的輸出端與接收電流偵測電壓VCS的輸入端間，電阻R12則耦接在電阻R11所耦接的運算放大器OPAMP的輸入端以及電流偵測端DT間。

在本實施例中，放大器421是一個反向放大器，會依據電流偵測電壓VCS的反向進行放大，並產生反向放大偵測電壓。當然，放大器421也可以為非反向的放大器。

比較器COMP耦接運算放大器OPAMP的輸出端以接收運算放大器OPAMP所產生的放大偵測電壓。比較器COMP的另一輸入端則接收預設電壓VREF，比較器COMP並在其輸出端產生非零電壓偵測結果NZR。在當放大器421為反向放大器時，預設電壓VREF是為正電壓，當當放大器421為非反向放大器時，預設電壓VREF是為負電壓。

保護信號產生器440包括指示信號產生器441以及偵測結果閂鎖電路442。指示信號產生器441接收控制信號HO及LO，並依據控制信號HO被禁能的時間點以及控制信號LO被致能的時間點來產生指示信號T_O。偵測結果閂鎖電路442耦接指示信號產生器441以及非零電壓偵測器420。偵測結果閂鎖電路442接收指示信號T_O以及非零電壓偵測結果NZR。偵測結果閂鎖電路442依據該指示信號T_O以閂鎖非零電壓偵測結果NZR，並依據指示信號T_O的反向以輸出偵測結果閂鎖電路442所閂鎖的非零電壓偵測結果NZR以產生保護致能信號PRTEN。

簡單來說，指示信號產生器441可依據控制信號HO以及LO來判斷是否為偵測時間週期。在本實施例中，當控制訊號HO使電晶體M1截止後至控制訊號LO使電晶體M2導通前的時間週期即為偵測時間週期。

在本實施例中，指示信號產生器441包括反向器INV1、延遲反向器DI1、DI2、及閘AND1、AND2以及SR閂鎖器LAT1。反向器INV1的輸入端接收控制信號HO。延遲反向器DI1的輸入端耦接反向器INV1的輸出端。及閘AND1的一輸入端耦接反向器INV1的輸出端，及閘AND1的另一輸入端耦接延遲反向器DI1的輸出端。延遲反向器DI2的輸入端接收控制信號LO。及閘AND2的一輸入端接收控制信號LO，其另一輸入端耦接延遲反向器DI2的輸出端。SR閂鎖器LAT1的設定端S耦接及閘AND1的輸出端，其重置端R耦接及閘AND2的輸出端，其輸出端Q產生指示信號T_O。其中，反向器INV1、延遲反向器DI1以及及閘AND1構成一個單擊電路(one shot circuit)並在控制信號HO由高準位電壓轉態至低準位電壓時，設定SR閂鎖器LAT1以使指示信號T_O等於邏輯高準位電壓。另外，延遲反向器DI2以及及閘AND2構成另一個單擊電路並在控制信號LO由低準位電壓轉態為高準位電壓時重置SR閂鎖器LAT1以使指示信號T_O等於邏輯低準位電壓。在此，電晶體M1以及M2接收高準位電壓的控制信號HO以及LO時會被導通，而接收低準位電壓的控制信號HO以及LO會被截止。

偵測結果閂鎖電路442則包括及閘AND3、延遲反向器DI3、反或閘NO1、反及閘NA3以及D型正反器DFF1。及閘AND3的一輸入端接收非零電壓偵測結果NZR，其另一輸入端接收指示信號T_O。反或閘NO1的一輸入端接收指示信號T_O，其輸出端提供保護致能信號PRTEN。延遲反向器DI3的一輸入端接收指示信號T_O。反及閘NA3的一輸入端接收指示信號T_O，其另一輸入端耦接至延遲反向器DI3的輸出端。D型正反器DFF1具有資料端D、時脈端CK、重置端RB以及輸出端Q。其資料端D耦接至邏輯高準位電壓VDD，其時脈端CK耦接至及閘AND3的輸出端，其重置端RB耦接至反及閘NA3的輸出端，D型正反器DFF1的輸出端Q耦接至反或閘NO1的另一輸入端。

在圖4的繪示中，當指示信號T_O等於邏輯高準位電壓時，保護致能信號PRTEN會被指示信號T_O藉由反或閘NO1遮罩而等於邏輯低準位電壓。另外，當指示信號T_O等於邏輯高準位電壓時，及閘AND3會將非零電壓偵測結果NZR傳送至D型正反器DFF1的時脈端CK。若此時非零電壓偵測器420偵測出半橋驅動裝置400未發生非零電壓切換現象時，非零電壓偵測結果NZR會產生轉態，並使D型正反器DFF1的輸出端Q的輸出等於邏輯高準位電壓，也就是說，保護致能信號PRTEN等於邏輯低準位電壓。相對的，若是此時非零電壓偵測器420偵測出半橋驅動裝置400有發生非零電壓切換現象時，非零電壓偵測結果NZR不會產生轉態，使D型正反器DFF1的輸出端Q的輸出維持等於邏輯低準位電壓，也就是說，保護致能信號PRTEN等於邏輯高準位電壓。

在本實施例中，當保護致能信號PRTEN等於邏輯高準位電壓時，可以藉由關閉半橋驅動器410的切換動作來防止元件損壞的可能，也可以藉由調高控制信號HO以及LO的頻率，來避免半橋驅動裝置400的非零電壓切換現象。

此外，圖4所繪示的指示信號產生器441以及偵測結果閂鎖電路442都是透過邏輯電路來建構的。也就是說，凡本領域具通常知識者都知道，邏輯電路可以藉由多種不同的組合來實現相同的功能，因此，本實施例中的指示信號產生器441以及偵測結果閂鎖電路442的電路組態僅只是一種實施範例，並非用來限制本發明的範疇。設計者一可以透過例如硬體描述語言(VHDL或Verilog)來進行相同功能的電路設計，其所產生的電路組態，可以與圖4所繪示的不相同。

以下請同時參照圖4、圖5A以及圖5B，圖5A以及圖5B繪示本發明實施例的半橋驅動裝置的動作波形圖。在圖5A的繪示中，在偵測時間週期T1中，輸出端上的電流偵測電壓VCS會產生一個小於參考接地電壓GND的電壓脈衝，在這個電壓脈衝的電壓小於參考接地電壓GND減去預設參考電壓值VREF時，非零電壓偵測器420會對應產生邏輯高準位電壓的非零電壓偵測結果NZR。而保護信號產生器440則會在偵測時間週期T1中閂鎖這個邏輯高準位電壓的非零電壓偵測結果NZR，並在偵測時間週期T1外的時間週期提供等於邏輯低準位電壓的保護致能信號PRTEN。

相對的，在圖5B的繪示中，在偵測時間週期T1中，輸出端上的電流偵測電壓VCS保持等於參考接地電壓GND，因此，非零電壓偵測器420會對應產生邏輯低準位電壓的非零電壓偵測結果NZR。而保護信號產生器440中所閂鎖的資料並不會被改變，並使在偵測時間週期T1外的時間週期所提供的保護致能信號PRTEN等於邏輯高準位電壓。

附帶一提的，在本發明一實施例中，若電流偵測電壓VCS在未發生零電壓切換時所可能發生的負電壓(低於參考接地電壓GND)脈衝的電壓準位可以小於參考電壓VREF時，放大器421是可以被移除的。

綜上所述，本發明藉由設置電流偵測電阻於半橋驅動器連接參考接地電壓的路徑間，並在偵測時間週期中透過偵測電流偵測電阻上的電壓有無產生負電壓脈衝，來對應產生非零電壓偵測結果。如此一來，半橋驅動裝置的非零電壓切換現象可以被準確的偵測出，再透過進一步的保護措施，即可完成半橋驅動裝置的保護動作，防止半橋驅動裝置因非零電壓切換所產生損毀的狀況。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、300、400．．．半橋驅動裝置

110、310、410．．．半橋驅動器

320、420．．．非零電壓偵測器

330、430．．．諧振電路

440．．．保護信號產生器

421．．．反向放大器

441．．．指示信號產生器

442．．．偵測結果閂鎖電路

COMP．．．比較器

T_O．．．指示信號

OPAMP．．．運算放大器

R11、R12．．．電阻

VREF．．．預設電壓

R1．．．電流偵測電阻

VBUS．．．參考電源電壓

OT．．．輸出端

GND．．．參考接地電壓

HO、LO．．．控制信號

VS．．．電壓

M1、M2．．．電晶體

D1、D2．．．寄生二極體

DT．．．電流偵測端

VCS．．．電流偵測電壓

NZR．．．非零電壓偵測結果

ODRV．．．驅動輸出電壓

PRTEN．．．保護致能信號

T1．．．偵測時間週期

370．．．負載

L．．．電感

C1、C2．．．電容

ILS．．．諧振電流

INV1．．．反向器

DI1、DI2、DI3．．．延遲反向器

AND1、AND2、AND3‧‧‧及閘

LAT1‧‧‧SR閂鎖器

NO1‧‧‧反或閘

NA3‧‧‧反及閘

DFF1‧‧‧D型正反器

S、R、D、CK、RB、Q‧‧‧端點

圖1繪示習知的半橋驅動裝置100的示意圖。

圖2A及圖2B分別繪示半橋驅動裝置在電感模式及電容模式的波形圖。

圖3繪示本發明一實施例的半橋驅動裝置300的示意圖。

圖4繪示本發明另一實施例的半橋驅動裝置400的示意圖。

圖5A以及圖5B繪示本發明實施例的半橋驅動裝置的動作波形圖。

300．．．半橋驅動裝置

310．．．半橋驅動器

320．．．非零電壓偵測器

330．．．諧振電路

370．．．負載

R1．．．電流偵測電阻

VBUS．．．參考電源電壓

OT．．．輸出端

GND．．．參考接地電壓

HO、LO．．．控制信號

VS．．．電壓

M1、M2．．．電晶體

D1、D2．．．寄生二極體

DT．．．電流偵測端

VCS．．．電流偵測電壓

NZR．．．非零電壓偵測結果

ODRV．．．驅動輸出電壓

L．．．電感

C1、C2．．．電容

Claims (10)

1. 一種半橋驅動裝置，包括：一半橋驅動器，具有一輸出端，該半橋驅動器耦接至一參考接地電壓，並接收一參考電源電壓以及一第一及一第二控制信號，該半橋驅動器分別依據該第一及該第二控制信號使該參考電源電壓對該輸出端進行充電或使該參考接地電壓對該輸出端進行放電；一電流偵測電阻，串接在該半橋驅動器的一電流偵測端與該參考接地電壓耦接的路徑間；一非零電壓偵測器，耦接該電流偵測端，在一偵測時間週期中，依據偵測該電流偵測端上的電壓是否小於該參考接地電壓與一預設參考電壓值的差來產生一非零電壓偵測結果；一諧振電路，耦接該輸出端，並依據該輸出端上的電壓來產生一驅動輸出電壓，其中在該偵測時間週期中，該參考電源電壓以及該參考接地電壓未對該輸出端進行充電及放電動作；以及一保護信號產生器，耦接該非零電壓偵測器，接收並閂鎖該非零電壓偵測結果以產生一保護致能信號，其中該保護信號產生器包括：一指示信號產生器，接收該第一及該第二控制信號，依據該第一控制信號被禁能的時間點以及該第二控制信號被致能的時間點來產生一指示信號；以及一偵測結果閂鎖電路，耦接該指示信號產生器以 及該非零電壓偵測器，接收該指示信號以及該非零電壓偵測結果，該偵測結果閂鎖電路依據該指示信號以閂鎖該非零電壓偵測結果，並依據該指示信號的反向以輸出所閂鎖的該非零電壓偵測結果以產生該保護致能信號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之半橋驅動裝置，其中該非零電壓偵測器依據偵測該電流偵測端上的電壓小於該參考接地電壓與該預設參考電壓值的差時，所產生的該非零電壓偵測結果用以指示該半橋驅動裝置未發生非零電壓切換現象，該非零電壓偵測器依據偵測該電流偵測端上的電壓未小於該參考接地電壓與該預設參考電壓值的差時，所產生的該非零電壓偵測結果用以指示該半橋驅動裝置已發生非零電壓切換現象。
3. 如申請專利範圍第1項所述之半橋驅動裝置，其中該非零電壓偵測器包括：一比較器，耦接該電流偵測端，接收該電流偵測端上的電壓並接收一預設電壓，該預設電壓的電壓值小於零且該預設電壓的電壓絕對值等於該預設參考電壓值，該比較器依據比較該電流偵測端上的電壓以及該預設電壓來產生該非零電壓偵測結果。
4. 如申請專利範圍第1項所述之半橋驅動裝置，其中該非零電壓偵測器包括：一放大器，耦接該電流偵測端，接收並放大該電流偵測端上的電壓以產生一放大偵測電壓；以及一比較器，耦接該放大器，接收並比較該放大偵測電壓以及一預設電壓以產生該非零電壓偵測結果。
5. 如申請專利範圍第1項所述之半橋驅動裝置，其中該非零電壓偵測器包括：一反向放大器，耦接該電流偵測端，該反向放大器針對該電流偵測端上的電壓的反向進行放大以產生一反向放大偵測電壓；以及一比較器，耦接該反向放大器，接收並比較該反向放大偵測電壓以及一預設電壓以產生該非零電壓偵測結果。
6. 如申請專利範圍第5項所述之半橋驅動裝置，其中該反向放大器包括：一第一電阻，其第一端耦接該電流偵測端；一運算放大器，具有第一輸入端、第二輸入端以及輸出端，其第一輸入端耦接至該第一電阻的第二端，其第二輸入端耦接至該參考接地電壓，其輸出端產生該反向放大偵測電壓；以及一第二電阻，其第一端耦接該第一電阻的第二端，且該第二電阻的第二端耦接該運算放大器的輸出端。
7. 如申請專利範圍第1項所述之半橋驅動裝置，其中該指示信號產生器包括：一反向器，其輸入端接收該第一控制信號；一第一延遲反向器，其輸入端耦接該反向器的輸出端；一第一及閘，其一輸入端耦接該反向器的輸出端，其另一輸入端耦接該第一延遲反向器的輸出端；一第二延遲反向器，其輸入端接收該第二控制信號； 一第二及閘，其一輸入端接收該第二控制信號，其另一輸入端耦接該第二延遲反向器的輸出端；以及一SR閂鎖器，其設定端耦接該第一及閘的輸出端，其重置端耦接該第二及閘的輸出端，其輸出端產生該指示信號。
8. 如申請專利範圍第7項所述之半橋驅動裝置，其中該偵測結果閂鎖電路包括：一第三及閘，其一輸入端接收該非零電壓偵測結果，其另一輸入端接收該指示信號；一反或閘，其一輸入端接收該指示信號，其輸出端提供該保護致能信號；一第三延遲反向器，其一輸入端接收該指示信號；一反及閘，其一輸入端接收該指示信號，其另一輸入端耦接至該第三延遲反向器的輸出端；以及一D型正反器，具有資料端、時脈端、重置端以及輸出端，其資料端耦接至該參考電源電壓，其時脈端耦接至該第三及閘的輸出端，其重置端耦接至該反及閘的輸出端，該D型正反器的輸出端耦接至該反或閘的另一輸入端。
9. 如申請專利範圍第1項所述之半橋驅動裝置，其中該半橋驅動器包括：一第一電晶體，具有第一端、第二端以及控制端，其第一端接收該參考電源電壓，其控制端接收該第一控制信號，其第二端耦接該輸出端；一第二電晶體，具有第一端、第二端以及控制端，其 第一端耦接該輸出端以接收該參考電源電壓，其控制端接收該第二控制信號，其第二端接收該參考接地電壓；一第一寄生二極體，其陽極耦接該第一電晶體的第二端，其陰極耦接該第一電晶體的第一端；以及一第二寄生二極體，其陽極耦接該第二電晶體的第二端，其陰極耦接該第二電晶體的第一端。
10. 如申請專利範圍第1項所述之半橋驅動裝置，其中該諧振電路包括：一電感，其一端耦接至該半橋驅動器的該輸出端；一第一電容，其一端與該電感的另一端耦接；以及一第二電容，其一端與該第一電容的另一端相耦接，該第二電容的另一端耦接至該參考接地電壓，其中，該第一及該第二電容耦接的端點產生該驅動輸出電壓。