CN105103447A - 驱动电路以及半导体装置 - Google Patents

Abstract

本发明在驱动高侧的功率器件的信号未被电平移位电路传输的情况下也能可靠地避免误动作。在脉冲生成电路(16)生成使高侧功率器件(HQ)导通或截止的置位信号以及复位信号、并经由电平移位电路(17)传输到高侧驱动电路(12)的驱动电路中，由高侧电位检测电路(18)检测高侧的电位(高侧基准电位VS或高侧电源电位VB)，高侧电位判定电路(19)判定阻碍利用电平移位电路(17)进行的置位信号或复位信号传输的电位变化，在该检测的时刻与生成置位信号或复位信号的时刻重叠的情况下，使脉冲生成电路(16)再次生成置位信号或复位信号。

Description

驱动电路以及半导体装置

技术领域

本发明涉及驱动电路及半导体装置，尤其涉及对图腾柱式(totempole)连接的两个功率器件中的高侧的功率器件进行驱动的驱动电路以及半导体装置。

背景技术

在逆变器或整流器中采用以下电路结构，即，对功率器件进行图腾柱式连接，并分别通过驱动电路对高侧和低侧的功率器件进行驱动。作为高侧用的驱动电路，已知有HV驱动器IC(HVIC)。

HV驱动器IC包括：生成使高侧的功率器件导通或截止的信号的脉冲生成电路；电平移位电路；以及利用经由该电平移位电路传输过来的信号对高侧的功率器件进行驱动的高侧驱动电路。电平移位电路对由脉冲生成电路以接地电位为基准生成的信号进行电平移位，并将其传输给设置在高侧的高侧驱动电路。此时，在电平移位电路中，产生振幅在接地电位与HV驱动器IC的高侧电源电位之间变化的信号。高侧驱动电路接收这种振幅的电压来对高侧的功率器件进行导通或截止驱动。

然而，低侧的功率器件与高侧的功率器件的连接点、即图腾柱的中点与负载相连。因此，因负载和寄生电感而引起的外来噪声有时会叠加到该图腾柱的中点。此时，由于图腾柱的中点电位变为过冲、下冲状态，因此图腾柱的中点电位变为高侧的功率器件的高压电位以上的电位、或接地电位以下的电位。

若在图腾柱的中点电位变得低于接地电位的时刻有信号从脉冲生成电路输出，则电平移位电路无法正常地将该信号传输到高侧驱动电路。该情况下，高侧的功率器件在应当截止的时刻无法截止而保持导通，或者在应当导通的时刻无法导通而保持截止，从而无法维持原本的开关功能。

这里，已知一种应对在应当截止的时刻无法截止的情况的技术(例如参照专利文献1)、以及应对在应当导通的时刻无法导通的情况的技术(例如参照专利文献2)。根据专利文献1的技术，在输出第一截止脉冲信号并经过规定时间后，输出第二截止脉冲信号。由此，即使第一截止脉冲信号无法正常地在电平移位电路中传输，也能在电平移位电路中正常地传输第二截止脉冲信号。专利文献2的技术也同样，在输出第一导通脉冲信号并经过规定时间后，输出第二导通脉冲信号。由此，即使第一导通脉冲信号无法正常地在电平移位电路中传输，也能在电平移位电路中正常地传输第二导通脉冲信号。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2004－120152号公报

专利文献2：日本专利特开2005－130355号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，在现有技术中，仅仅是在输出第一截止或导通脉冲信号并经过规定时间后机械地输出第二截止或导通脉冲信号。因此，由于即使在经过了规定时间后的时间点，也可能产生新的外来噪声，因此还是留下了本质上无法完全避免误动作的问题。

本发明鉴于上述内容而完成，其目的在于提供一种驱动电路以及半导体装置，即使在用于使高侧的功率器件变为截止或导通状态的信号无法在电平移位电路中正常传输的情况下，也能可靠地避免误动作。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明为了解决上述问题，提供了一种驱动电路。该驱动电路的特征在于，包括：高侧驱动电路，该高侧驱动电路驱动高侧功率器件；脉冲生成电路，该脉冲生成电路基于从外部输入的逻辑输入信号的第一边沿和第二边沿生成使高侧功率器件导通的置位信号以及使其截止的复位信号；电平移位电路，该电平移位电路将置位信号和复位信号传输给高侧驱动电路；高侧电位检测电路，该高侧电位检测电路对高侧电位进行检测；以及高侧电位判定电路，该高侧电位判定电路基于高侧电位检测电路所检测到的高侧电位的变化来输出事件信号，根据高侧电位判定电路输出的事件信号以及从外部输入的逻辑输入信号，脉冲生成电路再次生成复位信号。

此外，本发明还提供一种具备上述驱动电路的半导体装置。

根据这种驱动电路以及半导体装置，高侧电位判定电路输出基于高侧电位的变化的事件信号，根据事件信号以及从外部输入的逻辑输入再次生成复位信号。由此，能可靠地将应转变为截止状态的高侧功率器件控制为截止状态。

发明效果

上述结构的驱动电路以及半导体装置中，对电平移位电路无法正常传输使高侧的功率器件变为导通或截止状态的置位或复位信号的情况进行判定从而再次生成复位信号，因此具有能有效防止误动作的优点。此外，关于置位信号，同样也能再次生成，能有效防止误动作。

本发明的上述以及其它目的、特征和优点通过参照与表示作为本发明的示例而优选的实施方式的附图相关联的以下说明来进一步明确。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的半导体装置的电路图。

图2是表示脉冲生成电路的一个示例的电路图。

图3是表示上升沿触发电路的一个示例的电路图。

图4是表示高侧电位判定电路的一个示例的电路图。

图5是表示半导体装置进行通常开关动作时的主要部分波形的图。

图6是表示半导体装置受外来噪声影响下的开关动作的主要部分波形的图。

图7是表示实施方式2所涉及的半导体装置的电路图。

图8是表示实施方式3所涉及的半导体装置的高侧电位判定电路的构成例的电路图。

图9是表示实施方式3的半导体装置进行开关动作时的主要部分波形的图。

图10是表示实施方式4所涉及的半导体装置的高侧电位判定电路的构成例的电路图。

图11是表示实施方式5所涉及的半导体装置的高侧电位判定电路的构成例的电路图。

图12是表示实施方式5所涉及的半导体装置的脉冲生成电路的构成例的电路图。

图13是表示实施方式5所涉及的半导体装置的主要部分动作波形的图。

图14是表示实施方式6所涉及的半导体装置的高侧电位判定电路的构成例的电路图。

图15是表示实施方式6所涉及的半导体装置的主要部分动作波形的图。

具体实施方式

下面，参照附图，以应用于HV驱动器IC的情况为例对本发明的实施方式进行详细说明。另外，对于各实施方式，能通过在不矛盾的范围内适当组合多个实施方式来实施。

图1是表示实施方式1的半导体装置的电路图，图2是表示脉冲生成电路的一个示例的电路图，图3是表示上升沿触发电路的一个示例的电路图，图4是表示高侧电位判定电路的一个示例的电路图。

实施方式1的半导体装置如图1所示，具有图腾柱式连接的高侧功率器件HQ以及低侧功率器件LQ。本实施方式中，高侧功率器件HQ以及低侧功率器件LQ分别由功率MOS晶体管构成，但也可以是IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor：绝缘栅双极晶体管)那样的其它器件。高侧功率器件HQ的漏极与高压电源10的正极端子相连，低侧功率器件LQ的源极以及高压电源10的负极端子与接地GND相连。低侧功率器件LQ的源极也可以经由电阻与接地GND相连。高侧功率器件HQ的源极与低侧功率器件LQ的漏极的连接点、即图腾柱的中点与负载11相连。

高侧功率器件HQ的栅极与高侧驱动电路12的输出端子HO(其电位信号即高侧输出信号也记作HO)相连，低侧功率器件LQ的栅极与低侧驱动电路13的输出端子LO相连。高侧驱动电路12的基准电位端子与图腾柱的中点及高侧电源14的负极端子相连，电源端子与高侧电源14的正极端子相连。低侧驱动电路13的基准电位端子与接地GND及低侧电源15的负极端子相连，电源端子与低侧电源15的正极端子相连。这里，低侧电源电位由以接地GND为基准的VCC表示，高侧基准电位及高侧电源电位分别由以接地GND为基准的VS、VB表示。

半导体装置还包括脉冲生成电路16、电平移位电路17、高侧电位检测电路18、以及高侧电位判定电路19。

脉冲生成电路16从外部输入高侧控制用的逻辑输入信号HIN，并生成置位信号SET以及复位信号RESET。具体而言，如图2所示，脉冲生成电路16具备输入逻辑输入信号HIN并输出置位信号SET的上升沿触发电路20。脉冲生成电路16还包括逆变器21、上升沿触发电路22、或门电路23、以及与门电路24。逆变器21的输入与逻辑输入信号HIN的输入端子相连，逆变器21的输出与上升沿触发电路22的输入以及与门电路24的一个输入相连。上升沿触发电路22的输出与或门电路23的一个输入相连，或门电路23的输出构成复位信号RESET的输出端子。与门电路24的另一输入与从高侧电位判定电路19输出的事件信号EVENT的输入端子相连，与门电路24的输出与或门电路23的另一输入相连。

上升沿触发电路20如图3所示，具备输入与逻辑输入信号HIN的输入端子相连的逆变器25。该逆变器25的输出与nMOS晶体管26以及pMOS晶体管27的栅极相连。nMOS晶体管26的源极与接地GND相连，nMOS晶体管26的漏极与pMOS晶体管27的漏极相连。pMOS晶体管27的源极与提供低侧电源电位VCC的低侧电源15的正极端子相连。由nMOS晶体管26以及pMOS晶体管27构成的逆变器电路的输出与电容器28的一端相连，电容器28的另一端与接地GND相连。逆变器电路的输出还与比较器29的一个输入相连。比较器29的另一个输入连接有基准电压源30的正极端子，基准电压源30的负极端子与接地GND相连。比较器29的输出与逆变器31的输入相连，逆变器31的输出与与门电路32的一个输入相连，与门电路32的另一个输入与逻辑输入信号HIN的输入端子相连。与门电路32的输出构成输出置位信号SET的输出端子。

另外，这里，对上升沿触发电路20的具体例进行了说明，但上升沿触发电路22也具有相同的结构。因此，参照图3对以下的上升沿触发电路22的动作进行说明。上升沿触发电路22的输入成为使逻辑输入信号HIN逻辑反转后的信号，输出经由或门电路23而成为复位信号RESET。此外，该脉冲生成电路16从外部输入高侧控制用的逻辑输入信号HIN，但关于低侧控制用的逻辑输入信号LIN，则从外部直接输入到低侧驱动电路13。

电平移位电路17具有高耐压的MOS晶体管HVN1、HVN2、电阻LSR1、LSR2、以及钳位用的二极管D1、D2。MOS晶体管HVN1、HVN2的栅极分别与脉冲生成电路16的置位信号输出端子以及复位信号输出端子相连。MOS晶体管HVN1、HVN2的漏极分别与电阻LSR1、LSR2的一端相连，电阻LSR1、LSR2的另一端与高侧驱动电路12的电源端子相连。MOS晶体管HVN1、HNV2的漏极与电阻LSR1、LSR2的连接点分别与高侧驱动电路12的输入端子相连，并与二极管D1、D2的阴极端子相连。二极管D1、D2的阳极端子与图腾柱的中点相连。MOS晶体管HVN1、HVN2的源极与接地GND相连。

高侧电位检测电路18对高侧的电位、即附图所示示例中的高侧基准电位VS进行检测，本实施方式中，利用电阻性场板(RFP：ResistantFieldPlate)作为检测单元。该电阻性场板是在高侧电路的高耐压区域器件中，为了缓和耐压区域HVJT(HighVoltageJunctionTerminal：高压结终端)的电场而形成的(例如参照国际公开第2013/069408号公报)。高侧电位检测电路18在电阻性场板上设置分叉点，从而分割为两个电阻RFP1、RFP2，一个端子与图腾柱的中点相连，另一个端子与接地GND相连。电阻性场板的分叉点与高侧电位判定电路19的输入端子相连，输出表示高侧基准电位VS的变化的检测信号SENSE。

高侧电位判定电路19输入高侧电位检测电路18所检测到的检测信号SENSE，并生成用于判定高侧电位、即这里的高侧基准电位VS是否受外来噪声的影响而产生了变化。该高侧电位判定电路19如图4所示，包括两个保护用二极管41、42、比较器43、基准电压源44、逆变器45、以及上升沿触发电路46。此外，高侧电位判定电路19与高侧电位检测电路18一起设置在以接地GND的电位为基准的低侧的电位侧。

检测信号SENSE的输入端子与保护用二极管41的阴极、保护用二极管42的阳极、以及比较器43的一个输入相连。保护用二极管41的阳极与接地GND相连，保护用二极管42的阴极与低侧电源电位VCC相连。比较器43的另一个输入连接有基准电压源44的正极端子，基准电压源44的负极端子与接地GND相连。比较器43的输出经由逆变器45与上升沿触发电路46的输入相连，上升沿触发电路46的输出构成输出事件信号EVENT的输出端子。上升沿触发电路46具有与图3所示的上升沿触发电路20相同的电路结构，因此，参照图3对以下的上升沿触发电路46的动作进行说明。此时，上升沿触发电路46的输入成为比较器43的输出信号MPLS的反转信号，输出成为事件信号EVENT。

接着，对具有上述结构的半导体装置的动作进行说明。

图5是表示半导体装置进行通常开关动作时的主要部分波形的图，图6是表示半导体装置受外来噪声影响下的开关动作的主要部分波形的图。

首先，脉冲生成电路16输入有高侧控制用的逻辑输入信号HIN，低侧驱动电路13输入有低侧控制用的逻辑输入信号LIN。逻辑输入信号HIN和逻辑输入信号LIN设定有死区时间，以防止高侧功率器件HQ以及低侧功率器件LQ同时变为导通状态。

在输入逻辑输入信号HIN后，在脉冲生成电路16中，上升沿触发电路20以逻辑输入信号HIN的上升沿为触发来输出置位信号SET(参照在图5的HIN的上升沿处变为高(H)电平的SET)。即，在图3的上升沿触发电路20中，当逻辑输入信号HIN为低(L)电平时，逆变器25的输出变为H电平，nMOS晶体管26变为导通状态(pMOS晶体管27为截止状态)。由此，由于电容器28的电荷被释放，因此比较器29的输出变为L电平，逆变器31的输出变为H电平，但由于逻辑输入信号HIN为L电平，因此与门电路32输出L电平的置位信号SET。若逻辑输入信号HIN变为H电平，则从逆变器31接收到H电平的与门电路32输出H电平的置位信号SET。此时，逆变器25的输出变为L电平，pMOS晶体管27变为导通状态(nMOS晶体管26为截止状态)，从而对电容器28进行充电。若在经过由电容器28的电容等决定的规定时间后电容器28的充电电位超过基准电压源30的电位，则比较器29的输出变为H电平，逆变器31的输出变为L电平。由此，与门电路32对H电平的逻辑输入信号HIN进行阻断，并输出L电平的置位信号SET。即，置位信号SET以具有规定时间宽度的脉冲信号的形式输出。

在输出置位信号SET后，电平移位电路17的MOS晶体管HVN1变为导通状态，若高侧驱动电路12检测到电阻LSR1与MOS晶体管HVN1的连接点的电压降，则高侧输出信号HO从高侧基准电位VS变为高电位状态。由此，高侧功率器件HQ转变为导通状态(此时，低侧功率器件LQ处于截止状态)，高侧基准电位VS变高，从而向负载11供电。

另一方面，若逻辑输入信号HIN从H电平变为L电平，则在脉冲生成电路16中，上升沿触发电路22以经逆变器21反转后的逻辑输入信号HIN的上升沿为触发，输出复位信号RESET。即，脉冲生成电路16如图5所示，以逻辑输入信号HIN的下降沿为触发生成复位信号RESET，该复位信号RESET经由或门电路23输出。

在输出H电平的复位信号RESET后，电平移位电路17的MOS晶体管HVN2变为导通状态，若高侧驱动电路12检测到电阻LSR2与MOS晶体管HVN2的连接点的电压降，则高侧输出信号HO恢复为高侧基准电位VS。由此，高侧功率器件HQ变为截止状态，高侧基准电位VS变为与低侧功率器件LQ的状态相对应的电位。即，高侧基准电位VS在低侧功率器件LQ转变为导通状态的时刻降低到接地GND的电平。

在通常的开关动作中，高侧电位判定电路19(参照图4)对高侧基准电位VS的变化进行监视，若高侧基准电位VS的绝对值超过基准电压源44的基准电位REF1，则输出事件信号EVENT。

即，在高侧基准电位VS处于接地GND的电平时，向高侧电位判定电路19输入0伏特的检测信号SENSE，因而比较器43的输出信号MPLS变为H电平。由此，逆变器45的输出变为L电平，上升沿触发电路46通过配置在其输出级的与门电路32(参照图3)输出L电平的事件信号EVENT。

该状态时，高侧电位检测电路18检测高侧基准电位VS的上升沿，若H电平的检测信号SENSE输入到高侧电位判定电路19，则比较器43的输出信号MPLS变为L电平。由此，逆变器45的输出转变为H电平，因此由上升沿触发电路46检测到这一情况，并且输出规定时间宽度的脉冲信号作为事件信号EVENT。然而，关于在该逻辑输入信号HIN为H电平期间所产生的事件信号EVENT，由于逆变器21的输出变为L电平，因此对高侧功率器件HQ的控制没有任何影响。

接着，对高侧基准电位VS受到外来噪声影响的情况进行说明。在图6的示例中，对如下情况进行说明：在输出复位信号RESET的时刻有外来噪声侵入，高侧基准电位VS降低到接地GND的电平以下，使得复位信号RESET无法正常地传输到高侧驱动电路12。

首先，在向脉冲生成电路16输入逻辑输入信号HIN时，以逻辑输入信号HIN的上升沿为触发生成置位信号SET，该置位信号SET经由电平移位电路17传输到高侧驱动电路12。由此，高侧功率器件HQ变为导通状态，高侧基准电位VS变高，由高侧电位检测电路18以及高侧电位判定电路19检测到该变化从而生成事件信号EVENT。至此，是与参照图4说明的通常开关动作的情况相同的动作。

接着，若逻辑输入信号HIN变为L电平，则以其下降沿为触发生成复位信号RESET(图6的脉冲P1)。若是原先情况，则该复位信号RESET会经由电平移位电路17传输到高侧驱动电路12，高侧输出信号HO如图6的虚线所示，是在时刻t1使高侧功率器件HQ转变为截止状态的信号。

而这里则考虑如下情况：在生成复位信号RESET的时刻，有外来噪声N入侵到图腾柱的中点，导致高侧基准电位VS变为比接地GND的电平要低的电位。该情况下，电阻LSR2与MOS晶体管HVN2的连接点的电位无法低于为了判定该电位而设置在高侧驱动电路12内的未图示的基准电源(输出以高侧基准电位VS为基准的电压)的输出电位，因此电平移位电路17无法正常地将复位信号RESET传输到高侧驱动电路12，高侧功率器件HQ会持续导通状态。

此时，高侧电位判定电路19对由高侧电位检测电路18所检测到的高侧基准电位VS进行监视。这里，在高侧基准电位VS暂时降低并恢复时，在高侧电位判定电路19中，由比较器43生成输出信号MPLS(图6的脉冲P2)。该输出信号MPLS在由逆变器45进行逻辑反转后被提供给上升沿触发电路46，并以输出信号MPLS的下降沿作为触发生成规定时间宽度的事件信号EVENT(图6的脉冲P3)。该事件信号EVENT被提供给脉冲生成电路16，由脉冲生成电路16重新生成复位信号RESET。即，向图2的脉冲生成电路16的逻辑输入端子输入L电平的逻辑输入信号HIN，向接收来自高侧电位判定电路19的信号的输入端子输入H电平的事件信号EVENT。此时，由于向与门电路24输入经逆变器21进行逻辑反转后的H电平的逻辑输入信号HIN和H电平的事件信号EVENT，因此经由或门电路23输出复位信号RESET(图6的脉冲P4)。

在生成该复位信号RESET(脉冲P4)时，由于高侧基准电位VS的状态恢复，因此恢复到电平移位电路17能正常地向高侧驱动电路12传输复位信号RESET(脉冲P4)的状态。因此，高侧驱动电路12接收传输过来的复位信号RESET(脉冲P4)，并在时刻t2将高侧输出信号HO作为高侧基准电位VS，使高侧功率器件HQ变为截止状态。另外，关于该图6之后的动作，与图5所示并说明的动作相同。

由此，在必须使高侧功率器件HQ转变为截止状态时，若存在电平移位电路17的信号传输不良，则脉冲生成电路12通过事件信号EVENT和逻辑输入信号HIN判定该信号传输不良，从而再次生成复位信号RESET。而且，由于高侧电位判定电路19中的判定是对高侧基准电位VS向恢复正常的方向的电位变化进行检测来生成事件信号EVENT，因此之后再次生成的复位信号RESET能可靠地传输到高侧驱动电路12。由此，虽然与高侧功率器件HQ原来转变为截止状态的时刻相比会有稍许延迟，但能可靠地变为截止状态。

另外，根据图2也可得到，事件信号EVENT与置位信号SET的生成无关，因此在逻辑输入信号HIN变为H电平时，脉冲生成电路16生成置位信号SET。此外，在逻辑输入信号HIN从H电平下降到L电平时生成复位信号RESET，同时在输入事件信号EVENT时也生成复位信号RESET。在输入该事件信号EVENT时，当逻辑输入信号HIN从L电平上升到H电平时，由于与门电路24将事件信号EVENT的输入阻断从而不生成复位信号RESET，因此优先提供逻辑输入信号HIN来生成置位信号SET。

图7是表示实施方式2所涉及的半导体装置的电路图。该图7中，对与图1所示的构成要素相同或同等的构成要素标注相同的标号并省略其详细说明。

根据本实施方式2的半导体装置，与实施方式1的半导体装置相比，对高侧电位检测电路18a的结构以及想要检测的高侧电位进行了变更。即，高侧电位检测电路18a将作为高侧电位的高侧电源电位VB作为检测对象。该高侧电源电位VB是使高侧基准电位VS偏移与高侧电源14的电位相应的量后的电位，追随高侧基准电位VS而进行相同的变化。因此，即使高侧电位检测电路18a对高侧电源电位VB进行监视，也是在监视高侧基准电位VS。

高侧电位检测电路18a具有NPN型的双极晶体管51，其发射极与高侧电源电位VB的线路相连。双极晶体管51的基极与电压源52的正极端子相连，电压源52的负极端子与接地GND相连。双极晶体管51的集电极与电阻53的一端相连，电阻53的另一端与电压源54的正极端子相连，电压源54的负极端子与接地GND相连。双极晶体管51的集电极构成该高侧电位检测电路18a的输出，输出检测信号SENSE。双极晶体管51的基极-发射极间的电位Vbe具有与高侧电路的高耐压相当的反向耐压。

利用以上结构，若高侧基准电位VS产生变动，则高侧电源电位VB随之变动，并由双极晶体管51检测这一情况。即，通常，即使高侧电源电位VB下降到最低，也会向双极晶体管51的发射极施加比电压源52的电位高的高侧电源14的电位。因此，双极晶体管51变为截止状态，输出电压源54的电位的电平的信号作为检测信号SENSE。

若高侧基准电位VS产生变动，从而使得高侧电源电位VB进一步降低到从电压源52的电位减去双极晶体管51的基极-发射极间的正向电位后得到的电位，则双极晶体管51转变为导通状态。由此，高侧电位检测电路18a输出L电平的检测信号SENSE。

另外，本实施方式中，采用由NPN型的双极晶体管51检测高侧电源电位VB的降低的结构，但也能利用PNP型的双极晶体管来构成。即，若构成为在高侧电源电位VB以从电压源52的正极端子的电位加上PNP型的双极晶体管的基极-发射极间的正向电位后得到的电位为边界进行变化时切换为导通状态或截止状态，则也可以利用PNP型的双极晶体管进行检测。

图8是表示实施方式3的半导体装置的高侧电位判定电路的构成例的电路图，图9是表示实施方式3的半导体装置在进行开关动作时的主要部分波形的图。

该高侧电位判定电路19a具有一端与检测信号SENSE的输入端子相连的电容器61。由于检测信号SENSE经由电容器61输入，因此该高侧电位判定电路19a构成±dV/dt检测电路(微分电路)。电容器61的另一端与保护用二极管62的阴极以及保护用二极管63的阳极相连，保护用二极管62的阳极与接地GND相连，保护用二极管63的阴极与低侧电源电位VCC相连。保护用二极管62和保护用二极管63分别并联连接有电阻64、65。电阻64、65的连接点与比较器66的一个输入相连，比较器66的另一个输入与基准电压源67的正极端子相连，基准电压源67的负极端子与接地GND相连。电阻64、65的连接点还与另一比较器68的一个输入相连，比较器68的另一个输入与基准电压源69的正极端子相连，基准电压源69的负极端子与接地GND相连。比较器66、68的输出分别与或门电路70的输入相连，或门电路70的输出构成事件信号EVENT的输出端子。另外，检测信号SENSE的输入端子与图1的高侧电位检测电路18相连，或者与图7的高侧电位检测电路18a的输出相连。

在上述结构的高侧电位判定电路19a中，与检测信号SENSE的输入端子相反侧的电容器61的端子的电位在图8中表示为电位信号CS，在检测信号SENSE保持恒定值时(稳定状态)，利用由电阻64、65分压后的电位固定低侧电源电位VCC。此外，图9中，稳定状态的电位信号CS设为低侧电源电位VCC的一半的值。比较器66的基准电压源67具有基准电位REF2，比较器68的基准电压源69具有基准电位REF3，并具有REF2＞CS＞REF3的关系。

因此，在输入端子未输入具有变化的检测信号SENSE时，比较器66输出L电平的输出信号PPLS，比较器68输出L电平的输出信号MPLS。由此，或门电路70输出L电平的事件信号EVENT。

这里，如图9所示，响应逻辑输入信号HIN的上升沿而输出置位信号SET，由此，若高侧功率器件HQ变为导通状态，则高侧基准电位VS向正侧变化。该高侧基准电位VS的变化由高侧电位检测电路18或18a检测，并作为检测信号SENSE输入到高侧电位判定电路19a。此时，由于高侧基准电位VS向变高的方向变化，因此电位信号CS是叠加了向正侧变化的微分(dV/dt)信号后的波形。对正侧的变化进行检测的比较器66检测到该电位信号CS的变化，并输出H电平的输出信号PPLS，并作为事件信号EVENT从或门电路70输出。

若响应逻辑输入信号HIN的下降沿而输出复位信号RESET，则高侧功率器件HQ由此变为截止状态，高侧基准电位VS向负侧变化。该高侧基准电位VS的变化由高侧电位检测电路18或18a检测，并作为检测信号SENSE输入到高侧电位判定电路19a。此时，由于高侧基准电位VS向变低的方向变化，因此电位信号CS是叠加了向负侧变化的微分信号后的波形。对负侧的变化进行检测的比较器68检测到该电位信号CS的变化，并输出H电平的输出信号MPLS，并作为事件信号EVENT从或门电路70输出。

在逻辑输入信号HIN为L电平时，即高侧功率器件HQ为截止状态时，即使在高侧基准电位VS叠加有外来噪声N1、N2的情况下，比较器66、68也检测电位信号CS的±dV/dt。所检测到的输出信号PPLS、MPLS经过逻辑或运算后作为事件信号EVENT输出。

图10是表示实施方式4所涉及的半导体装置的高侧电位判定电路的构成例的电路图。

该高侧电位判定电路19b通过将图4的高侧电位判定电路19与图8的高侧电位判定电路19a组合而构成。即，高侧电位判定电路19、19a的输入与检测信号SENSE的输入端子相连，高侧电位判定电路19、19a的输出分别与或门电路71的输入相连。或门电路71的输出构成高侧电位判定电路19b的输出端子，输出事件信号EVENT。

高侧电位判定电路19b通过将高侧电位判定电路19与高侧电位判定电路19a进行组合从而能具有兼具它们的特征的特性。由于高侧电位判定电路19利用高侧基准电位VS的绝对值来直接检测高侧基准电位VS，因此能可靠地确认高侧基准电位VS正在变化，但反过来可能会因电阻值、内部的寄生电容而产生动作延迟。另一方面，由于高侧电位判定电路19a仅检测电压变化，因此能快速地检测高侧基准电位VS的变化。因此，高侧电位判定电路19b能迅速且可靠地检测高侧基准电位VS的变化。

另外，该高侧电位判定电路19b在图示的例子中，在高侧电位判定电路19以及高侧电位判定电路19b的输出配置了或门电路71，但也能利用与门电路来构成。

以上的实施方式在想要将导通状态的高侧功率器件HQ控制为截止状态却无法实现的情况下，再次生成复位信号RESET，从而可靠地将其控制成截止状态。下面，对不仅再次生成该复位信号RESET、并且能在无法使截止状态的高侧功率器件HQ变为导通状态的情况下再次生成置位信号SET的例子进行说明。

图11是表示实施方式5的半导体装置的高侧电位判定电路的构成例的电路图，图12是表示实施方式5的半导体装置的脉冲生成电路的构成例的电路图，图13是表示实施方式5的半导体装置的主要部分动作波形的图。另外，该图11和图12中，对于与图4和图2所示的构成要素相同或同等的构成要素标注相同的标号。

实施方式5的半导体装置中，将图1所示的实施方式1的半导体装置的高侧电位判定电路19以及脉冲生成电路16分别变更为高侧电位判定电路19c以及脉冲生成电路16a。

高侧电位判定电路19c如图11所示，在图4所示的高侧电位判定电路19中添加了上升沿触发电路46a。即，上升沿触发电路46a的输入与比较器43的输出相连，上升压触发电路46的输出成为事件信号EVENT1的输出端子，上升沿触发电路46a的输出成为事件信号EVENT2的输出端子。此外，上升沿触发电路46以及上升沿触发电路46a具有与图3所示的上升沿触发电路20相同的电路结构。

脉冲生成电路16a如图12所示，在图2所示的脉冲生成电路16中添加了或门电路23a以及与门电路24a。即，与门电路24a的一个输入与逻辑输入信号HIN的输入端子相连，另一个输入与事件信号EVENT2的输入端子相连，输出与或门电路23a的一个输入相连。或门电路23a的另一个输入与上升沿触发电路20的输出相连，输出构成置位信号SET的输出端子。另外，与门电路24的一个输入与事件信号EVENT1的输入端子相连。

在以上结构中，在尽管上升沿触发电路22以逻辑输入信号HIN的下降沿为触发来生成了复位信号RESET(图13的脉冲P11)，但高侧功率器件HQ未转变为截止状态的情况下，与上述实施方式的动作相同。即，由高侧电位判定电路19c判定复位信号RESET未传输到高侧驱动电路12的原因、即高侧基准电位VS的降低状态，并输出事件信号EVENT1(图13的脉冲P12)。脉冲生成电路16a接收事件信号EVENT1从而再次生成复位信号RESET(图13的脉冲P13)。

接着，对尽管上升沿触发电路20以逻辑输入信号HIN的上升沿为触发来生成了置位信号SET(图13的脉冲P14)，但高侧功率器件HQ未转变为导通状态的情况进行说明。该情况也是因为在生成置位信号SET时，在高侧基准电位VS中叠加了外来噪声，从而导致置位信号SET未正常传输到高侧驱动电路12。若在生成置位信号SET时，高侧电位检测电路18检测到高侧基准电位VS的变化引起的电位变化，更严格来说，若在生成置位信号SET从而高侧基准电位VS必须上升时反而检测到下降，则高侧电位判定电路19c的上升沿触发电路46a生成事件信号EVENT2(图13的脉冲P15)。接收到该事件信号EVENT2的脉冲生成电路16a中，由于此时逻辑输入信号HIN变为H电平，因此与门电路24a输出H电平的信号，并作为置位信号SET(图13的脉冲P16)再次从或门电路23a输出。由此，高侧功率器件HQ转变为导通状态。

图14是表示实施方式6的半导体装置的高侧电位判定电路的构成例的电路图，图15是表示实施方式6的半导体装置的主要部分动作波形的图。另外，图14中，对于与图8所示的构成要素相同或同等的构成要素标注相同的标号。

实施方式6的半导体装置中，将图8所示的实施方式3的半导体装置的高侧电位判定电路19a变更为高侧电位判定电路19d，并且除了复位信号RESET以外，也能再次生成置位信号SET。为此，将比较器66的输出作为事件信号EVENT1的输出端子，将比较器68的输出作为事件信号EVENT2的输出端子。

这里，在输入端子未输入具有变化的检测信号SENSE时，比较器66输出L电平的事件信号EVENT1，比较器68输出L电平的事件信号EVENT2。

该状态下，如图15所示，响应逻辑输入信号HIN的上升沿而输出置位信号SET，若高侧功率器件HQ变为导通状态，则高侧基准电位VS向正侧变化。该高侧基准电位VS的变化由高侧电位检测电路18或18a检测，并作为检测信号SENSE输入到高侧电位判定电路19d。此时，由于高侧基准电位VS向变高的方向变化，因此电位信号CS是叠加了向正侧变化的微分信号后的波形。对正侧的变化进行检测的比较器66检测该电位信号CS的变化，并输出H电平的事件信号EVENT1。

若响应逻辑输入信号HIN的下降沿而输出复位信号RESET，则高侧功率器件HQ变为截止状态，高侧基准电位VS向负侧变化。该高侧基准电位VS的变化由高侧电位检测电路18或18a检测，并作为检测信号SENSE输入到高侧电位判定电路19d。此时，由于高侧基准电位VS向变低的方向变化，因此电位信号CS是叠加了向负侧变化的微分信号后的波形。对负侧的变化进行检测的比较器68检测该电位信号CS的变化，并输出H电平的事件信号EVENT2。

若高侧基准电位VS中叠加了外来噪声N1、N2，则比较器66、68检测电位信号CS的±dV/dt，并输出事件信号EVENT1、EVENT2。图15中，由于逻辑输入信号HIN保持L电平，因此根据事件信号EVENT2再次生成复位信号RESET信号，但这里，在逻辑输入信号HIN为L电平时，即高侧功率器件HQ为截止状态时输出事件信号EVENT2(相当于图13的脉冲P15)，该时刻，逻辑输入信号HIN可能会转变为H电平。这种情况下，脉冲生成电路16再次生成置位信号SET。

以上，对本发明的优先实施方式进行了详细阐述，但本发明并不限于特定的实施方式，当然可以在本发明的主旨范围内进行各种变化变形。例如在实施方式4的半导体装置中，两个高侧电位判定电路19、19a输入公共的检测信号SENSE。然而，也可以是高侧电位判定电路19、19a的其中一方接收图1的高侧电位检测电路18的输出，另一方接收图7的高侧电位检测电路18a的输出。此外，也能通过在不矛盾的范围内适当组合多个实施方式的构成要素来进行实施。

上述仅仅示出本发明的原理。另外，可以由本领域技术人员进行多种变形、变更，本发明如上所示，不限于所说明的具体结构以及应用例，相对应的所有变形例及同等实施方式均视为权利要求书及其同等变形所保护的本发明的范围。

标号说明

10高压电源

11负载

12高侧驱动电路

13低侧驱动电路

14高侧电源

15低侧电源

16、16a脉冲生成电路

17电平移位电路

18、18a高侧电位检测电路

19、19a、19b、19c、19d高侧电位判定电路

20上升沿触发电路

21逆变器

22上升沿触发电路

23、23a或门电路

24、24a与门电路

25逆变器

26nMOS晶体管

27pMOS晶体管

28电容器

29比较器

30基准电压源

31逆变器

32与门电路

41、42保护用二极管

43比较器

44基准电压源

45逆变器

46、46a上升沿触发电路

51双极晶体管

52电压源

53电阻

54电压源

61电容器

62、63保护用二极管

64、65电阻

66比较器

67基准电压源

68比较器

69基准电压源

70、71或门电路

Claims (14)

1.一种驱动电路，其特征在于，包括：高侧驱动电路，该高侧驱动电路驱动高侧功率器件；

脉冲生成电路，该脉冲生成电路基于从外部输入的逻辑输入信号的第一边沿和第二边沿生成使所述高侧功率器件导通的置位信号以及使所述高侧功率器件截止的复位信号；

电平移位电路，该电平移位电路将所述置位信号和所述复位信号传输给所述高侧驱动电路；

高侧电位检测电路，该高侧电位检测电路对高侧电位进行检测；以及

高侧电位判定电路，该高侧电位判定电路基于所述高侧电位检测电路所检测到的所述高侧电位的变化来输出事件信号，

根据所述高侧电位判定电路输出的所述事件信号以及所述逻辑输入信号，所述脉冲生成电路再次生成所述复位信号。

2.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，

当在不会发生所述事件信号的由所述逻辑输入信号决定的通常状态下产生了所述事件信号时，所述脉冲生成电路再次生成所述复位信号。

3.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，

所述事件信号在所述逻辑输入信号的所述第一边沿的触发下，基于所述高侧电位向所述高侧电位进行变化的第一方向上的变化输出。

4.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，

所述高侧电位是高侧基准电位或高侧电源电位。

5.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，

所述高侧电位检测电路具备为了缓和高侧电路的高耐压区域中的电场而形成在该高耐压区域的电阻性场板，所述电阻性场板的一端与所述高侧电位相连，另一端与低侧的基准电位相连，并将中间的分叉点作为输出端子。

6.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，

所述高侧电位检测电路具备双极晶体管，该双极晶体管构成为在所述高侧电位以低侧的基准电位为边界发生了变化时切换为导通状态或截止状态。

7.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，

所述高侧电位判定电路设置在以接地电位为基准的低侧的基准电位一侧。

8.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，

所述高侧电位判定电路包括基于所述高侧电位的绝对值来判定所述电平移位电路的误动作的第一电路、以及基于所述高侧电位的dV/dt来判定所述电平移位电路的误动作的第二电路中的至少一方。

9.如权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，

所述第一电路包括：将由所述高侧电位检测电路检测到的相当于所述高侧电位的电位与规定的基准电位进行比较的比较器；以及基于所述比较器的输出信号的第一边沿来输出规定时间宽度的所述事件信号的边沿触发电路。

10.如权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，

所述第一电路包括：将由所述高侧电位检测电路检测到的相当于所述高侧电位的电位与规定的基准电位进行比较的比较器；基于所述比较器的输出信号的第一边沿来输出规定时间宽度的第一事件信号的第一边沿触发电路；以及基于将所述比较器的输出信号反转而得到的信号的第一边沿来输出规定时间宽度的第二事件信号的第二边沿触发电路。

11.如权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，

所述第二电路包括：对由所述高侧电位检测电路检测到的相当于所述高侧电位的电位的变化进行传输的电容器；将经由所述电容器传输的相当于所述高侧电位的电位的变化与规定的第一基准电位进行比较的第一比较器；将经由所述电容器传输的相当于所述高侧电位的电位的变化与规定的第二基准电位进行比较的第二比较器；以及对所述第一比较器的输出与所述第二比较器的输出进行逻辑运算来输出所述事件信号的电路。

12.如权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，

所述第二电路包括：对由所述高侧电位检测电路检测到的相当于所述高侧电位的电位的变化进行传输的电容器；将经由所述电容器传输的相当于所述高侧电位的电位的变化与规定的第一基准电位进行比较来输出第一事件信号的第一比较器；以及将经由所述电容器传输的相当于所述高侧电位的电位的变化与规定的第二基准电位进行比较来输出第二事件信号的第二比较器。

13.如权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，

所述脉冲生成电路使基于所述逻辑输入信号的所述置位信号和所述复位信号的生成优先于基于所述事件信号的所述置位信号或所述复位信号的生成来实施。

14.一种半导体装置，其特征在于，

包括权利要求1所述的驱动电路。