CN114977762B - 一种基于斜率检测的死区时间产生电路 - Google Patents

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Abstract

本发明属于功率集成电路技术领域，具体的说是涉及一种基于斜率检测的死区时间产生电路。本电路通过感应开关节点SW的变化斜率，检测SW节点电压发生变化的时间，生成相应的死区时间。通过感应计算出SW节点电压斜率经过两次零点的时间，就可以产生精确代表死区时间的窄脉冲，可以通过后续方法方便的处理这一窄脉冲，生成相应的带死区时间的信号。

Description

一种基于斜率检测的死区时间产生电路
技术领域
本发明属于功率集成电路技术领域，具体的说是涉及一种基于斜率检测的死区时间产生电路。
背景技术
在栅驱动电路中，当功率管发生关断时，输出节点电压会在电源轨和地之间浮动。为了防止额外的功耗或产生直通损坏，在电压浮动过程中对侧管要保持关断，也就是产生一段死区时间。由于驱动电路的死区时间会随着负载和电压的变化而变化，在不同条件下需要产生不同的死区时间。因此需要一种电路能够提取出栅驱动电路所必须的死区时间。
发明内容
针对上述需求，本发明提出了一种基于斜率检测的死区时间产生电路，可以满足对不同功率管的驱动需求，解决上述问题。
本发明的技术方案为：
一种基于斜率检测的死区时间产生电路，，包括斜率检测模块、死区时间生成模块；定义SW节点为功率管的输出节点并作为斜率检测模块的输入节点，定义与SW节点呈固定电位差的电源轨为VB节点。
所述斜率检测模块包括第一齐纳管、第一电阻、第一PMOS管、第一NMOS管、第一三极管以及第一LDMOS管。SW节点连接到第一齐纳管的阳极，第一齐纳管的阴极连接到第一电阻的第一端口以及第一三极管的基极；第一电阻的第二端口与VB节点相连，VB节点与第一PMOS管的源级相连；第一PMOS管的栅极与漏级相连并且连接到第一三极管的集电极；第一三极管的发射极与第一LDMOS管的漏级相连；第一LDMOS管的栅极与输入偏置电压vbias节点相连，源级与第一NMOS管的漏级和栅极相连并且作为死区检测模块的输出；第一NMOS管的源级与模拟地相连。
所述死区时间生成模块包括第二NMOS管、第三NMOS管、第二电阻、第三电阻以及第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器。第二NMOS管和第三NMOS管的栅极作为死区时间生成模块的输入与斜率检测模块的输出相连；第二NMOS的源级连接到地，漏级与第二电阻的第一端口相连，并且漏级输出分别经过第一反相器、第二反相器输出SW节点的下降沿死区时间；第二电阻的第二端口连接到模拟电源；第三NMOS的源级连接到地，漏级与第三电阻的第一端口相连，并且漏级输出分别经过第三反相器、第四反相器、第五反相器输出SW节点的上升沿死区时间；第三电阻的第二端口连接到模拟电源。
本发明的有益效果为：本电路可以精确的产生电路所需要的死区时间。
附图说明
图1是本发明提出的一种基于斜率检测的死区时间产生电路实现结构图。
图2是本发明提出的一种生成驱动信号死区的逻辑电路经过HSpice仿真得到的整体仿真结果。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细的描述；
在高压栅驱动H桥电路中，上下管任意功率管发生关断后，另一侧管未开启，SW节点会以dV(t)/dt的斜率上升到VBUS或下降到GND。如果在此之前对管导通就会产生过量的开关损耗；如果在此之后对管导通则会产生反向导通损耗。因此，最优的死区时间可以表示为dV(t)/dt的从开始到结束的时期。
图1为检测并产生死区时间的控制电路结构图，其特征在于，包括斜率检测模块、死区时间生成模块；
所述斜率检测模块包括第一齐纳管D0、第一电阻R1、第一PMOS管MP1、第一NMOS管MN1、第一三极管Q1以及第一LDMOS管ML1。SW节点连接到第一齐纳管D0的阳极，第一齐纳管D0的阴极连接到第一电阻R1的第一端口以及第一三极管Q1的基极；第一电阻R1的第二端口与VB节点相连，VB节点与SW节点呈固定电位差的并且与第一PMOS管MP1的源级相连；第一PMOS管MP1的栅极与漏级相连并且连接到第一三极管Q1的集电极；第一三极管Q1的发射极与第一LDMOS管ML1的漏级相连；第一LDMOS管ML1的栅极与输入偏置电压vbias节点相连，源级与第一NMOS管MN1的漏级和栅极相连并且作为死区检测模块的输出；第一NMOS管MN1的源级与模拟地相连。
所述死区时间生成模块包括第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第二电阻R2、第三电阻R3以及第一反相器INV1、第二反相器INV2、第三反相器INV3、第四反相器INV4、第五反相器INV5。第二NMOS管MN2和第三NMOS管MN3的栅极作为死区时间生成模块的输入与斜率检测模块的输出相连；第二NMOS管MN2的源级连接到地，漏级与第二电阻R2的第一端口相连，并且漏级输出分别经过第一反相器INV1、第二反相器INV2由输出端outdown输出SW节点的下降沿死区时间；第二电阻R2的第二端口连接到模拟电源；第三NMOS管MN3的源级连接到地，漏级与第三电阻R3的第一端口相连，并且漏级输出分别经过第三反相器INV3、第四反相器INV4、第五反相器INV5由输出端outup输出SW节点的上升沿死区时间；第三电阻R3的第二端口连接到模拟电源。
在SW节点电压上升阶段，电压斜率信号dV(t)/dt经由第一齐纳管D0和第一三极管Q1,在第一LDMOS管ML1上产生dV(t)/dt的电压变化。由于第一LDMOS管ML1存在电容CDS，因此感应出了大小为CDS·dV(t)/dt的电流叠加在第一LDMOS管ML1所产生的偏置电流上，使得第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3的栅极电压变大。同样，在SW节点的下降阶段，第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3的栅极电压变小。由于初始状态下，输出端outup和输出端outdown分别经由两个反相器和三个反相器置位低电平，因此输出端outup输出SW节点电压上升时间，输出端outdown输出SW节点电压下降时间。在开始阶段dV(t)/dt从0开始变化，而在结束阶段dV(t)/dt变化为0。当确定了开始与结束两个阶段，即可确定驱动功率管所需的死区时间。

Claims (1)

1.一种基于斜率检测的死区时间产生电路，其特征在于，包括斜率检测模块、死区时间生成模块；定义功率管的输出节点为SW节点，同时SW节点作为斜率检测模块的输入节点，定义与SW节点呈固定电位差的电源轨为VB节点；
所述斜率检测模块包括第一齐纳管、第一电阻、第一PMOS管、第一NMOS管、第一三极管以及第一LDMOS管，SW节点连接到第一齐纳管的阳极，第一齐纳管的阴极连接到第一电阻的第一端口以及第一三极管的基极；第一电阻的第二端口与VB节点相连，VB节点与第一PMOS管的源级相连；第一PMOS管的栅极与漏级相连并且连接到第一三极管的集电极；第一三极管的发射极与第一LDMOS管的漏级相连；第一LDMOS管的栅极与输入偏置电压vbias节点相连，源级与第一NMOS管的漏级和栅极相连并且作为斜率检测模块的输出；第一NMOS管的源级与模拟地相连；
所述死区时间生成模块包括第二NMOS管、第三NMOS管、第二电阻、第三电阻以及第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器；第二NMOS管和第三NMOS管的栅极作为死区时间生成模块的输入与斜率检测模块的输出相连；第二NMOS的源级连接到地，漏级与第二电阻的第一端口相连，并且漏级输出依次经过第一反相器、第二反相器输出SW节点的下降沿死区时间；第二电阻的第二端口连接到模拟电源；第三NMOS的源级连接到地，漏级与第三电阻的第一端口相连，并且漏级输出依次经过第三反相器、第四反相器、第五反相器输出SW节点的上升沿死区时间；第三电阻的第二端口连接到模拟电源。
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