CN113659812B - 米勒钳位控制电路 - Google Patents

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Abstract

一种米勒钳位控制电路与栅极驱动器的输出引脚、开关电路及半桥驱动电路电性连接。米勒钳位控制电路包括比较模块及通过钳位控制引脚与开关电路电性连接的钳位控制模块。比较模块比较输出引脚的电压与钳位阈值电压，并在输出引脚的电压小于钳位阈值电压时输出处于第一电平的米勒钳位控制信号，使得钳位控制模块利用高压电源产生的瞬态大电流快速拉升钳位控制引脚的电压，在钳位控制引脚的电压达到晶体管阈值电压时钳位控制模块停止产生瞬态大电流，以降低米勒钳位控制电路的功耗，并控制钳位控制引脚的电压保持在内部低压电源的电压，以控制开关电路在输出引脚与接地端之间建立低阻抗通路，避免下桥晶体管被误导通。

Description

米勒钳位控制电路
技术领域
本发明涉及一种米勒钳位控制电路，特别涉及一种位于栅极驱动器内部的米勒钳位控制电路。
背景技术
绝缘栅双极型晶体管基于它的大电流、强电压驱动的能力，在功率半导体中扮演着重要角色。绝缘栅双极型晶体管的栅极和漏极之间具有寄生的米勒电容。如图1所示，在栅极驱动器100与采用绝缘栅双极型晶体管半桥驱动电路300电性连接时，以半桥驱动电路300为半桥半桥驱动电路为例，由于米勒电容的存在，上桥绝缘栅双极型晶体管S1和下桥绝缘栅双极型晶体管S2中任意一者导通时，在栅极和漏极之间产生的dv/dt电压提供给另一者的漏极和源极，在dv/dt电压大于门限阈值时会导致另一者导通。
现有技术中，通过设置比较器112对栅极驱动器100输出引脚OUT的电压进行监测，在绝缘栅双极型晶体管S2的栅极和接地端之间设置钳位控制模块120以及开关晶体管M1实现钳位控制。在下桥晶体管S2的栅极电压小于钳位阈值时，钳位控制模块120控制开关晶体管M1导通，以在下桥晶体管S2的栅极与地之间建立低阻抗通路，避免下桥晶体管S2被导通。
由于栅极驱动器100内部通常将外部提供的高压电源利用低压差线性稳压单元转换成低压电源后提供给内部电路工作，若栅极驱动器100直接将低压电源提供给钳位控制模块120，由于瞬态上拉电流过大，栅极驱动器100内部低压电源带不动如此大的负载会导致电压下掉，影响连接同一电源的其他电路的正常工作。如果为了该功能另设一路低压电源专供，又会浪费芯片面积。
若采用外部提供的稳定高压电源作为米勒钳位控制模块120瞬态上拉的电流来源，虽然可以避免电源瞬态干扰，但是其需要配合具有多个晶体管构成的钳位控制模块120实现对高压的驱动电路的控制。在需要进行钳位控制时，在钳位控制模块120内持续产生的大电流会导致钳位控制模块120的功耗较大。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种米勒钳位控制电路，旨在解决现有技术中的米勒钳位控制电路在进行钳位控制时容易对内部低压电源产生瞬态干扰以及功耗大的问题。
一种米勒钳位控制电路，与栅极驱动器的输出引脚、开关电路以及半桥驱动电路电性连接；所述开关电路电性连接于所述输出引脚和接地端之间；所述半桥驱动电路包括上桥晶体管以及下桥晶体管，所述输出引脚与所述下桥晶体管的栅极电性连接；所述米勒钳位控制电路包括：
比较模块，用于根据所述输出引脚的电压与钳位阈值电压的比较结果输出米勒钳位控制信号；及
钳位控制模块，与所述比较模块和所述开关电路电性连接，用于通过输入端接收所述米勒钳位控制信号并通过钳位控制引脚输出外部米勒钳位驱动信号给所述开关电路；所述钳位控制模块可在未开启米勒阶段和开启米勒钳位阶段之间进行切换；在所述输出引脚的电压小于所述钳位阈值电压时，所述米勒钳位控制信号处于第一电平，所述钳位控制模块处于所述开启米勒钳位阶段；在在所述输出引脚的电压大于等于所述钳位阈值电压时，所述米勒钳位控制信号处于第二电平，所述钳位控制模块处于所述关闭米勒钳位阶段；在所述开启米勒钳位阶段时，所述钳位控制模块利用高压电源产生的瞬态大电流快速拉升所述钳位控制引脚的电压；在所述钳位控制引脚的电压达到晶体管阈值电压时，所述钳位控制模块停止产生所述瞬态大电流，并维持所述钳位控制引脚的电压维持在内部低压电源的电压，以控制所述输出引脚与所述接地端之间建立低阻抗通路，避免所述下桥晶体管被误导通。
上述米勒钳位控制电路，根据外部高压电源产生的瞬态大电流快速拉升所述钳位控制引脚的电压，并在所述钳位控制引脚达到所述晶体管阈值电压时维持所述钳位控制引脚的电压在所述内部低压电源的电压。输出驱动单元以内部低压电源作为电源，在开关切换时抽取外部高压电源产生的瞬态大，避免其影响所述米勒钳位控制电路内的内部低压电源产生瞬态干扰，并提高所述钳位控制引脚的电压的拉升速度，同时，仅在所述钳位控制引脚的电压低于所述晶体管阈值电压时产生由所述高压电源流出的瞬态大电流，降低所述米勒钳位控制电路在所述开启米勒钳位阶段的功耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明米勒钳位控制电路的模块示意图。
图2为图1中所述米勒钳位控制电路的电路图。
图3为图2中所述输入控制信号、所述钳位控制信号、所述输出信号以及所述电流的波形示意图。
主要元件符号说明
栅极驱动器 100
栅极驱动电路 130
半桥驱动电路 300
输出引脚 OUT
上桥晶体管 S1
下桥晶体管 S2
米勒电容 CCG
开关晶体管 M1
比较模块 110
比较器 112
钳位控制模块 120
开关电路 200
输入端 IN
钳位控制引脚 CLAMP
电流镜单元 121
电压偏置单元 123
动态开关单元 124
电压控制单元 125
输出驱动单元 126
第一结点 N1
偏置输出结点 VOUT
第一P型晶体管 PM1
第二P型晶体管 PM2
第三P型晶体管 PM3
第四P型晶体管 PM4
第五P型晶体管 PM5
第六P型晶体管 PM6
第七P型晶体管 PM7
第一N型晶体管 NM1
第二N型晶体管 NM2
第三N型晶体管 NM3
第四N型晶体管 NM4
第五N型晶体管 NM5
第一电阻 R1
第二电阻 R2
第三电阻 R3
第一电容 C1
接地端 VEE
外部高压电源 VDDH
内部低压电源 VDDL
电流源 I1
第一电流路径 Ia
第二电流路径 Ib
第三电流路径 Ic
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。此外，术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或模块，而是可选地还包括没有列出的步骤或模块，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块。
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明。
请参照图1，本发明提供一种栅极驱动器100。所述栅极驱动器100通过输出引脚OUT与所述半桥驱动电路300电性连接，并通过钳位控制引脚CLAMP与开关电路200电性连接。在其他实施方式中，所述半桥驱动电路300还可以为全桥结构。
所述半桥驱动电路300包括上桥晶体管S1、下桥晶体管以及米勒电容CCG。所述上桥晶体管S1的栅极接收控制信号，所述上桥晶体管S1的漏极接收高压电压HVDC，所述上桥晶体管S1的源极通过所述下桥晶体管S2接地。所述米勒电容CCG的两端并联在所述下桥晶体管S2的栅极和漏极之间。所述下桥晶体管S2的栅极与所述输出引脚OUT电性连接。
所述栅极驱动器100用于在所述栅极驱动电路130的所述输出引脚OUT的电压小于钳位阈值电压时在所述输出引脚OUT与接地端之间建立低阻抗导通路径，避免所述半桥驱动电路300内的晶体管根据米勒效应误导通。
所述栅极驱动器100包括比较模块110、钳位控制模块120以及栅极驱动电路130。其中，所述比较模块110和所述钳位控制模块120构成米勒钳位控制电路，以根据所述输出引脚OUT的电压控制所述钳位控制引脚CLAMP的电平状态。
所述比较模块110与所述输出引脚OUT电性连接，并与所述钳位控制模块120电性连接。所述比较模块110用于比较所述输出引脚OUT的电压与钳位阈值电压并根据比较结果输出米勒钳位控制信号给所述钳位控制模块120的输入端IN。在本发明的至少一个实施例中，所述比较模块110为比较器112。所述比较器112的正向输入端接收钳位阈值电压，所述比较器112的反向输入端与所述输出引脚OUT电性连接，所述比较器112的输出端与所述钳位控制模块120电性连接。在所述输出引脚OUT的电压小于所述钳位阈值电压时，所述米勒钳位控制信号处于第一电平；在所述输出引脚OUT的电压大于等于所述钳位阈值电压时，所述米勒钳位控制信号处于第二电平。在本发明的至少一个实施例中，所述第一电平为低电平，所述第二电平为高电平。
所述钳位控制模块120电性连接于所述比较模块110以及所述开关电路200之间。所述钳位控制模块120具有输入端IN以及钳位控制引脚CLAMP。所述钳位控制模块120通过所述输入端IN接收所述米勒钳位控制信号并通过所述钳位控制引脚CLAMP输出外部米勒钳位驱动信号。所述钳位控制模块120可在未开启米勒阶段和开启米勒钳位阶段之间进行切换。其中，在所述输入端IN接收的所述米勒钳位控制信号处于第一电平时，所述钳位控制模块120工作在所述开启米勒钳位状态并通过所述钳位控制引脚CLAMP输出处于低电平的所述外部米勒钳位驱动信号，以使得所述开关电路200在所述输出引脚OUT和所述下桥晶体管S2之间形成所述低阻抗通路，避免所述半桥驱动电路300中的晶体管误导通。在所述开启米勒钳位阶段时，所述钳位控制模块120根据外部高压电源VDDH产生的瞬态大电流快速拉升所述钳位控制引脚CLAMP的电压，并在所述钳位控制引脚CLAMP的电压达到晶体管阈值电压时关闭所述瞬态大电流并控制所述钳位控制引脚CLAMP的电压维持在内部低压电源VDDL的电压。在本发明的至少一个实施例中，所述内部低压电源VDDL的电压小于所述外部高压电源VDDH的电压。
请一并参阅图2，其为所述钳位控制模块120的电路示意图。所述钳位控制模块120包括电流源I1、电流镜单元121、电压偏置单元123、动态开关单元124、电压控制单元125以及输出驱动单元126。
所述电流源I1与所述电流镜单元121以及所述电压偏置单元123电性连接。所述电流源I1用于提供电流给所述电压偏置单元123以及所述电压控制单元125。
所述电流镜单元121用于提供电流给所述电压偏置单元123，并将所述动态开关单元124产生的瞬态大电流比例镜像至所述电压偏置单元123。所述电流镜单元121包括第一P型晶体管PM1、第二P型晶体管PM2以及第一电阻R1。其中，所述第一P型晶体管PM1以及所述第二P型晶体管PM2构成比例电流镜。所述第一P型晶体管PM1的栅极与所述第二P型晶体管PM2的栅极通过所述第一电阻R1与所述外部高压电源VDDH电性连接。所述第一P型晶体管PM1的漏极和所述第二P型晶体管PM2的漏极与所述外部高压电源VDDH电性连接，所述第一P型晶体管PM1的源极与所述第一P型晶体管PM1的栅极以及所述电压偏置单元123电性连接。所述第二P型晶体管PM2的源极与所述电压偏置单元123以及所述电流源I1的输出端电性连接。所述电流源I1的输入端与所述外部高压电源VDDH电性连接。在本发明的至少一个实施例中，所述第一P型晶体管PM1以及所述第二P型晶体管PM2为场效应晶体管。
所述动态开关单元124与所述输入端IN以及所述钳位控制引脚CLAMP电性连接，并与所述电压偏置单元123电性连接。所述动态开关单元124用于根据所述输入端IN的所述米勒钳位控制信号以及所述钳位控制引脚CLAMP的所述外部米勒钳位驱动信号产生动态变化的瞬态大电流，并在所述钳位控制引脚CLAMP的电压达到所述晶体管阈值电压时停止输出所述瞬态大电流。所述动态开关单元124包括第三P型晶体管PM3以及第四P型晶体管PM4。所述第三P型晶体管PM3的栅极与所述输入端IN电性连接，所述第三P型晶体管PM3的源极与所述第四P型晶体管PM4的漏极电性连接，所述第三P型晶体管PM3的漏极与所述第一N型晶体管NM1的源极电性连接。所述第四P型晶体管PM4的栅极与所述钳位控制引脚CLAMP电性连接，所述第四P型晶体管PM4的漏极与所述第三P型晶体管PM3的源极电性连接，所述第四P型晶体管PM4的源极与接地端VEE电性连接。在本发明的至少一个实施例中，所述第三P型晶体管PM3和所述第四P型晶体管PM4为场效应晶体管。
所述电压偏置单元123与所述电流镜单元121以及所述动态开关单元124电性连接，通过第一结点N1与所述电压控制单元125电性连接，通过偏置输出结点VOUT与所述输出驱动单元126电性连接。所述电压偏置单元123用于根据所述瞬态大电流提供动态上升的电压给所述输出驱动单元126，并在所述钳位控制引脚CLAMP的电压达到所述晶体管阈值电压时将所述电压控制单元125的内部低压电源VDDL的电压提供给所述输出驱动单元126。所述电压偏置单元123包括第一N型晶体管NM1、第二N型晶体管NM2、第三N型晶体管NM3、第二电阻R2以及第一电容C1。其中，所述第二N型晶体管NM2用于提供偏置电压给所述第一结点N1，所述第三N型晶体管NM3作为跟随器，用于在导通时保持所述偏置输出结点VOUT的电压与所述第一结点N1的电压相同。所述第一N型晶体管NM1的栅极和所述第二N型晶体管NM2的栅极与所述电流源I1的输出端以及所述第二P型晶体管PM2的源极电性连接。所述第一N型晶体管NM1的源极与所述动态开关单元124电性连接，所述第一N型晶体管NM1的漏极与所述第一P型晶体管PM1的源极电性连接。所述第二N型晶体管NM2的漏极与所述第二N型晶体管NM2的栅极、所述电流源I1的输出端以及所述第二P型晶体管PM2的源极电性连接，所述第二N型晶体管NM2的源极通过所述第一结点N1与所述电压控制单元125电性连接。所述第三N型晶体管NM3的栅极与所述第二N型晶体管NM2的漏极、所述电流源I1的输出端以及所述第二P型晶体管PM2的源极电性连接，所述第三N型晶体管NM3的漏极与所述外部高压电源VDDH电性连接，所述第三N型晶体管NM3的源极与所述偏置输出结点VOUT电性连接，并通过所述第二电阻R2与所述接地端VEE电性连接。所述第一电容C1的两端并联连接在所述第二电阻R2的两端。在本发明的至少一个实施例中，所述第一N型晶体管NM1、所述第二N型晶体管NM2以及所述第三N型晶体管NM3为场效应晶体管。
所述电压控制单元125通过所述第一结点N1与所述电压偏置单元123电性连接。所述电压控制单元125用于将所述内部低压电源VDDL的电压提供给所述第一结点N1。所述电压控制单元125包括第五P型晶体管PM5、第六P型晶体管PM6以及第四N型晶体管NM4以及第三电阻R3。其中，所述第四N型晶体管NM4以二极管的接法，用于钳位电压。所述第六P型晶体管PM6为跟随器。所述第五P型晶体管PM5的漏极与所述内部低压电源VDDL电性连接，所述第五P型晶体管PM5的栅极与所述第六P型晶体管PM6的栅极电性连接，并通过所述第三电阻R3与所述接地端VEE电性连接。所述第五P型晶体管PM5的漏极通过所述第三电阻R3与所述接地端VEE电性连接。所述第六P型晶体管PM6的漏极与所述第一结点N1电性连接，所述第六P型晶体管PM6的源极与所述第四N型晶体管NM4的漏极电性连接。所述第四N型晶体管NM4的栅极与所述第四N型晶体管NM4的漏极电性连接。所述第四N型晶体管NM4的源极与所述接地端VEE电性连接。在本发明的至少一个实施例中，所述第五P型晶体管PM5、所述第六P型晶体管PM6以及所述第四N型晶体管NM4均为场效应晶体管。所述内部低压电源VDDL的电压小于所述外部高压电源VDDH的电压，且大于所述接地端VEE的电压。
其中，所述第五P型晶体管PM5的栅极电压为所述内部低压电源VDDL的电压与所述第五P型晶体管PM5的阈值电压VTH之差。由于所述第六P型晶体管PM6为跟随器，所述第一结点N1的电压可以通过公式一计算。
Figure BDA0003143389500000071
其中，Ia为第一电流路径Ia上的电流；L6/W6为第六P型晶体管PM6的长宽比；μp为第六P型晶体管PM6的空穴迁移率；COX为第六P型晶体管PM6的单位面积的栅氧化层电容；VDDL为内部低压电源VDDL的电压。
所述输出驱动单元126与所述电压偏置单元123以及所述动态开关单元124电性连接。所述输出驱动单元126用于根据所述输入端IN接收的所述米勒钳位控制信号以及所述电压偏置单元123的所述偏置输出结点VOUT的电压控制所述钳位控制引脚CLAMP输出所述外部米勒钳位驱动信号。其中，在所述输入端IN接收的所述米勒钳位控制信号处于第二电平时，所述输出驱动单元126控制所述钳位控制引脚CLAMP输出处于第一电平的所述外部米勒钳位驱动信号。在所述输入端IN接收的所述米勒钳位控制信号处于第一电平时，所述输出驱动单元126根据所述电压偏置单元123提供的动态的所述低压电源的电压控制所述钳位控制引脚CLAMP的电压快速上升至所述晶体管阈值电压，并在所述钳位控制引脚CLAMP的电压达到所述晶体管阈值电压时根据所述电压偏置单元123的所述偏置输出结点VOUT的电压将所述钳位控制引脚CLAMP维持在所述内部低压电源VDDL的电压。所述输出驱动单元126包括第七P型晶体管PM7以及第五N型晶体管NM5。所述第七P型晶体管PM7的栅极与所述输入端IN电性连接，所述第七P型晶体管PM7的漏极与所述偏置输出结点VOUT电性连接，所述第七P型晶体管PM7的源极与所述钳位控制引脚CLAMP电性连接。所述第五N型晶体管NM5的栅极与所述输入端IN电性连接，所述第五N型晶体管NM5的漏极与所述第七P型晶体管PM7的源极以及所述钳位控制引脚CLAMP电性连接，所述第五N型晶体管NM5的源极与所述接地端VEE电性连接。
所述开关电路200电性连接于所述输出引脚OUT和所述下桥晶体管S2之间，用于在所述钳位控制模块120处于开启米勒钳位阶段在所述下桥晶体管S2的栅极与所述接地端VEE之间建立所述低阻抗通路。所述开关电路200包括开关晶体管M1。所述开关晶体管M1的栅极与所述钳位控制引脚CLAMP电性连接，所述开关晶体管M1的源极接地，所述开关晶体管M1的漏极与所述输出引脚OUT和所述下桥晶体管S2的栅极电性连接。
请一并参阅图3，其为所述栅极驱动器100工作在不同阶段时所述输入端IN、所述钳位控制引脚CLAMP、所述偏置输出结点VOUT以及所述第二电流路径Ib的波形示意图。所述栅极驱动器100的具体工作原理如下：
在未开启米勒钳位阶段T0，所述输入端IN接收的所述米勒钳位控制信号处于所述第二电平，所述第五N型晶体管NM5导通，所述钳位控制引脚CLAMP输出处于低电平的所述外部米勒钳位驱动信号。同时，由于所述第三P型晶体管PM3截止，所述第一P型晶体管PM1以及所述第二P型晶体管PM2的栅极被所述第一电阻R1上拉，使得所述第一P型晶体管PM1以及所述第二P型晶体管PM2截止。因此，在所述第一P型晶体管PM1、所述第一N型晶体管NM1、所述第三P型晶体管PM3以及所述第四P型晶体管PM4之间的不存在电流。所述第二N型晶体管NM2、第六P型晶体管PM6以及所述第四N型晶体管NM4构成的第一电流路径Ia。所述第一电流路径Ia上的电流为所述电流源I1的电流。
所述开启米勒钳位阶段包括第一工作阶段T1、第二工作阶段T2、第三工作阶段T3以及第四工作阶段T4。在所述第一工作阶段T1，所述输入端IN接收的所述米勒钳位控制信号处于所述第一电平，使得所述栅极驱动器100处于所述开启米勒钳位阶段。所述第七P型晶体管PM7导通，所述偏置输出结点VOUT的电压被所述第七P型晶体管PM7短暂下拉。由于所述开关电路200的寄生电容较大，所述输入端IN接收的所述米勒钳位控制信号对所述钳位控制引脚CLAMP的拉升存在延时，使得所述第三P型晶体管PM3和所述第四P型晶体管PM4同时导通，使得所述第一P型晶体管PM1、所述第一N型晶体管NM1、所述第三P型晶体管PM3以及所述第四P型晶体管PM4形成第二电流路径Ib，所述第二电流路径Ib上的电流开始上升。所述第一P型晶体管PM1导通，以将所述第二电流路径Ib的电流比例镜像至所述第一电流路径Ia。
在所述第二工作阶段T2，所述第二电流路径Ib上的电流为所述外部高压电源VDDH上抽取的所述瞬态大电流，其远大于所述电流源I1产生的电流，使得所述第一电流路径Ia上的电流大幅度升高。根据公式一，可以得出所述第一结点N1的电压随着所述第二电流路径Ib的电流大幅度升高，同时，在作为跟随器的所述第三N型晶体管NM3的作用下，所述偏置输出结点VOUT跟随同步升高，使得所述第七P型晶体管PM7的栅极和源极的电压差增大。因此，所述第七P型晶体管PM7形成的第三电流路径Ic上的电流瞬态变大，使得所述钳位控制引脚CLAMP的电压快速上升。
在所述第三工作阶段T3，随着所述钳位控制引脚CLAMP的电压变大，使得所述第四P型晶体管PM4的栅极和源极之间的电压差减小，导致所述第二电流路径Ib的电流减小。同时，所述偏置输出结点VOUT的电压同步减小。
在所述第四工作阶段T4，在所述钳位控制引脚CLAMP的电压达到所述第四P型晶体管PM4的阈值电压时，所述第四P型晶体管PM4关断。所述第二电流路径Ib被切断，所述瞬态动态拉升操作结束。所述钳位控制引脚CLAMP的电压稳定在所述预设电压。
其中，在所述第一工作阶段T1、所述第二工作阶段T2以及第三工作阶段T3内，所述电压偏置单元123输出动态拉升的低压电源作为所述输出驱动单元126的低压动态电源，以使得所述钳位控制引脚CLAMP的电压快速太盛至所述内部低压电源VDDL的电压。在所述钳位控制引脚CLAMP的电压达到所述晶体管阈值电压时，所述电压控制单元125中所述内部低压电源VDDL提供的电压通过所述电压偏置单元123提供给所述输出驱动单元126，以使得所述钳位控制引脚CLAMP的电压维持在所述内部低压电源VDDL的电压。
所述栅极驱动器100对外部高压电源VDDH的电流进行抽取以快速拉升所述钳位控制引脚CLAMP的电压，并在所述钳位控制引脚CLAMP的电压达到所述第四P型晶体管PM4的所述晶体管阈值电压时，所述第四P型晶体管PM4关闭，所述偏置输出结点OUT的电压回落至所述电压控制单元125中所述内部低压电源VDDL提供的电压。所述钳位控制引脚CLAMP的电压维持在所述内部低压电源VDDL的电压，避免所述外部高压电源VDDH产生的开关瞬态大电流影响所述内部低压电源VDDL，并提高所述钳位控制引脚CLAMP的电压的拉升速度，同时，仅在所述钳位控制引脚CLAMP的电压未达到所述晶体管阈值电压时根据所述外部高压电源VDDH产生电流，降低所述栅极驱动器100在所述开启米勒钳位阶段的功耗。
还需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种米勒钳位控制电路，与栅极驱动器的输出引脚、开关电路以及半桥驱动电路电性连接；所述开关电路电性连接于所述输出引脚和接地端之间；所述半桥驱动电路包括上桥晶体管以及下桥晶体管，所述输出引脚与所述下桥晶体管的栅极电性连接；其特征在于：所述米勒钳位控制电路包括：
比较模块，用于根据所述输出引脚的电压与钳位阈值电压的比较结果输出米勒钳位控制信号；及
钳位控制模块，与所述比较模块和所述开关电路电性连接，用于通过输入端接收所述米勒钳位控制信号并通过钳位控制引脚输出外部米勒钳位驱动信号给所述开关电路；所述钳位控制模块在未开启米勒阶段和开启米勒钳位阶段之间进行切换；在所述输出引脚的电压小于所述钳位阈值电压时，所述米勒钳位控制信号处于第一电平，所述钳位控制模块处于所述开启米勒钳位阶段；在所述开启米勒钳位阶段时，所述钳位控制模块利用高压电源产生的瞬态大电流快速拉升所述钳位控制引脚的电压；在所述钳位控制引脚的电压达到晶体管阈值电压时，所述钳位控制模块停止产生所述瞬态大电流，并维持所述钳位控制引脚的电压在低压电源的电压，以控制所述开关电路在所述输出引脚与所述接地端之间建立低阻抗通路，避免所述下桥晶体管被误导通。
2.如权利要求1所述的米勒钳位控制电路，其特征在于，所述钳位控制模块包括电流镜单元、电压偏置单元、动态开关单元、电压控制单元以及输出驱动单元；在所述开启米勒钳位阶段，所述动态开关单元根据所述米勒钳位控制信号以及所述钳位控制引脚的所述外部米勒钳位驱动信号产生动态变化的瞬态大电流；所述电流镜单元将所述动态开关单元产生的所述瞬态大电流比例镜像至所述电压偏置单元；所述电压控制单元提供稳定的低压电源电压给所述电压偏置单元的第一结点；所述电压偏置单元通过偏置输出结点与所述输出驱动单元电性连接；所述电压偏置单元根据所述电流镜单元偏置过来的所述瞬态大电流使得所述第一结点的电压快速上升，所述电压偏置单元将所述第一结点的电压偏置给所述偏置输出结点；根据所述偏置输出结点的电压动态上升，所述输出驱动单元控制所述钳位控制引脚的电压快速上升。
3.如权利要求2所述的米勒钳位控制电路，其特征在于，所述米勒钳位控制电路还包括电流源；所述电流源与所述电压偏置单元电性连接，用于提供稳定的电流给所述电压偏置单元；在所述钳位控制引脚的电压达到所述晶体管阈值电压时，所述动态开关单元停止产生所述瞬态大电流，所述电压偏置单元将所述电压控制单元提供的稳定的所述低压电源提供给所述输出驱动单元；所述输出驱动单元根据稳定的所述低压电源将所述钳位控制引脚的电压维持在所述低压电源的电压。
4.如权利要求2所述的米勒钳位控制电路，其特征在于，所述开启米勒钳位阶段包括第一工作阶段、第二工作阶段以及第三工作阶段；在所述第一工作阶段，所述米勒钳位控制信号变为第一电平，所述米勒钳位控制信号控制所述钳位控制引脚的电压上升，并将所述偏置输出结点短暂下拉；在所述第二工作阶段，所述电流镜单元将所述动态开关单元产生的所述瞬态大电流比例镜像至所述电压偏置单元以及所述电压控制单元，使得稳定状态下为所述低压电源电压的所述第一结点的电压瞬态抬升，所述电压偏置单元将所述第一结点的电压偏置给所述偏置输出结点，作为所述输出驱动单元的电源，使所述钳位控制引脚的电压快速上升；在所述第三工作阶段，随着所述钳位控制引脚的电压上升，所述动态开关单元产生的所述瞬态大电流变小直至所述动态开关单元关断，并停止提供所述瞬态大电流，使得所述第一结点的电压降低直至所述电压控制单元提供的所述低压电源的电压，所述电压偏置单元将所述第一结点的电压偏置给所述输出驱动单元作为电源，使得所述钳位控制引脚的电压稳定在所述低压电源的电压。
5.如权利要求2所述的米勒钳位控制电路，其特征在于，所述电流镜单元包括第一P型晶体管、第二P型晶体管以及第一电阻；所述第一P型晶体管以及所述第二P型晶体管构成比例电流镜；所述第一P型晶体管的栅极与所述第二P型晶体管的栅极通过所述第一电阻与高压电源电性连接；所述第一P型晶体管的漏极和所述第二P型晶体管的漏极与所述高压电源电性连接，所述第一P型晶体管的源极与所述第一P型晶体管的栅极以及所述电压偏置单元电性连接；所述第二P型晶体管的源极与所述电压偏置单元电性连接。
6.如权利要求2所述的米勒钳位控制电路，其特征在于，所述电压偏置单元包括第一N型晶体管、第二N型晶体管、第三N型晶体管、第二电阻以及第一电容；所述第一N型晶体管的栅极和所述第二N型晶体管的栅极与所述电流镜单元电性连接；所述第一N型晶体管的源极与所述动态开关单元电性连接，所述第一N型晶体管的漏极与所述电流镜单元电性连接；所述第二N型晶体管的漏极与所述第二N型晶体管的栅极以及所述电流镜单元电性连接，所述第二N型晶体管的源极通过第一结点与所述电压控制单元电性连接；所述第三N型晶体管的栅极与所述第二N型晶体管的漏极以及所述电流镜单元电性连接，所述第三N型晶体管的漏极与高压电源电性连接，所述第三N型晶体管的源极与所述输出驱动单元电性连接，并通过所述第二电阻与接地端电性连接；所述第一电容的两端并联连接在所述第二电阻的两端。
7.如权利要求2所述的米勒钳位控制电路，其特征在于，所述动态开关单元包括第三P型晶体管以及第四P型晶体管；所述第三P型晶体管的栅极与所述输入端电性连接，所述第三P型晶体管的源极与所述第四P型晶体管的漏极电性连接，所述第三P型晶体管的漏极与所述电压偏置单元电性连接；所述第四P型晶体管的栅极与所述钳位控制引脚电性连接，所述第四P型晶体管的漏极与所述第三P型晶体管的源极电性连接，所述第四P型晶体管的源极与接地端电性连接。
8.如权利要求2所述的米勒钳位控制电路，其特征在于，所述电压控制单元包括第五P型晶体管、第六P型晶体管以及第四N型晶体管以及第三电阻；所述第五P型晶体管的漏极与低压电源电性连接，所述第五P型晶体管的栅极与所述第六P型晶体管的栅极电性连接，并通过所述第三电阻与接地端电性连接；所述第五P型晶体管的漏极通过所述第三电阻与所述接地端电性连接；所述第六P型晶体管的漏极与所述电压偏置单元电性连接，所述第六P型晶体管的源极与所述第四N型晶体管的漏极电性连接；所述第四N型晶体管的栅极与所述第四N型晶体管的漏极电性连接，所述第四N型晶体管的源极与所述接地端电性连接。
9.如权利要求2所述的米勒钳位控制电路，其特征在于，所述输出驱动单元包括第七P型晶体管以及第五N型晶体管；所述第七P型晶体管的栅极与所述输入端电性连接，所述第七P型晶体管的漏极通过电压偏置结点与所述电压偏置单元电性连接，所述第七P型晶体管的源极与所述钳位控制引脚电性连接；所述第五N型晶体管的栅极与所述输入端电性连接，所述第五N型晶体管的漏极与所述第七P型晶体管的源极以及所述钳位控制引脚电性连接，所述第五N型晶体管的源极与接地端电性连接。
10.如权利要求1所述的米勒钳位控制电路，其特征在于，在所述输出引脚的电压大于等于所述钳位阈值电压时，所述米勒钳位控制电路根据处于第二电平的所述米勒钳位控制信号切换至所述在未开启米勒阶段，并控制所述外部米勒钳位驱动信号处于低电平，以控制所述开关电路断开所述低阻抗通路。
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Denomination of invention: Miller clamp control circuit

Effective date of registration: 20230831

Granted publication date: 20230307

Pledgee: Bank of Communications Limited Shenzhen Branch

Pledgor: Shenzhen bronze sword Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980054850