CN117711290B - 栅极驱动芯片及其电压保护方法、电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例属于集成电路技术，提供一种栅极驱动芯片及其电压保护方法、电子设备，该栅极驱动芯片包括高压侧驱动电路、数据写入电路和故障输出电路，高压侧驱动电路包括高侧电压保护模块、高侧信号输入端口、高侧驱动模块和上桥功率元件；高侧信号输入端口，分别与高侧驱动模块和数据写入电路连接，用于将第一电压调节信号传输到数据写入电路中，使数据写入电路根据第一电压调节信号写入电压调节数据；高侧电压保护模块，分别与数据写入电路和故障输出电路电连接，用于根据电压调节数据分别调节栅极驱动芯片的高侧初始检测电压和高侧初始基准电压。本申请可以有效提高欠压/过压保护精度，可靠性更高；且节省焊盘数目、缩小了芯片面积。

Description

栅极驱动芯片及其电压保护方法、电子设备

技术领域

本申请实施例涉及集成电路技术。更具体地讲，涉及一种栅极驱动芯片及其电压保护方法、电子设备。

背景技术

栅极驱动芯片常应用于家用电器、工业机器和车载产品等电子产品，用于驱动功率元件如绝缘栅双极晶体管(Insulate-Gate Bipolar Transistor，IGBT)的导通和关断。栅极驱动芯片通常包括高压侧驱动电路和低压侧驱动电路。

当栅极驱动芯片中的电压过低或过高时，容易导致某些电路不能正常工作，进而对栅极驱动芯片造成较大损害，因此电压保护电路在栅极驱动芯片中起着重要的作用。目前的电压保护电路，主要通过比较栅极驱动芯片电源电压和基准电压，并根据比较电压对栅极驱动芯片进行电压保护。但由于栅极驱动芯片在运行时，尤其针对其高压侧驱动电路的运行，电压保护电路容易受到高压环境影响，比较电压的精度降低，导致电压保护电路的可靠性达不到预期效果；此外，为了满足栅极驱动芯片的封装小型化需求，对其焊盘数量的增加也进行了严格限制，因此难以通过外部电路结构实现对栅极驱动芯片的电压保护。

发明内容

本申请实施例提供一种栅极驱动芯片及其电压保护方法、电子设备，可以有效解决栅极驱动芯片欠压/过压保护精度低，可靠性差；以及通过外部电路改进所导致的焊盘数目增加、芯片面积扩大等问题。

第一方面，本申请实施例提供一种栅极驱动芯片，包括高压侧驱动电路、数据写入电路和故障输出电路，所述高压侧驱动电路包括高侧电压保护模块、高侧信号输入端口、高侧驱动模块和上桥功率元件；其中，

所述高侧信号输入端口，分别与所述高侧驱动模块和所述数据写入电路连接，用于在接收到高侧输入信号时，将所述高侧输入信号传输至所述高侧驱动模块中；或者，用于在接收到第一电压调节信号时，将所述第一电压调节信号传输到所述数据写入电路中，使所述数据写入电路根据所述第一电压调节信号写入电压调节数据；

所述高侧电压保护模块，分别与所述数据写入电路和所述故障输出电路电连接，用于读取所述电压调节数据，并根据所述电压调节数据分别调节所述栅极驱动芯片的高侧初始检测电压和高侧初始基准电压，得到高侧检测电压和高侧基准电压，并根据所述高侧检测电压和所述高侧基准电压之间的比较结果，向所述故障输出电路输出高侧电压保护信号，以使所述故障输出电路根据所述高侧电压保护信号对所述栅极驱动芯片进行欠压保护或者过压保护；

所述高侧驱动模块，与所述上桥功率元件电连接，用于根据所述高侧输入信号驱动所述上桥功率元件的导通。

本申请实施例提供的上述栅极驱动芯片，通过增加数据写入电路，在栅极驱动芯片中写入电压调节数据，实现电路失调等干扰情况下，高侧检测电压和基准电压的可调节，使得对干扰情况下的检测电压和基准电压进行修调，从而提高栅极驱动芯片的欠压/过压保护精度，可靠性更高；在写入电压调节数据的过程中，采用复用高侧输入端口接收外部的电压调节信号并根据该第一调节信号写入电压调节数据，达到节省焊盘数目、减少芯片面积与晶圆级探测成本的目的。

在一种实施方式中，所述栅极驱动芯片还包括与所述高侧驱动电路电连接的低压侧驱动电路，所述低压侧驱动电路包括低侧信号输入端口、低侧驱动模块和下桥功率元件；

所述低侧信号输入端口，分别与所述低侧驱动模块和所述数据写入电路电连接，用于在接收到低侧输入信号时，将所述低侧输入信号传输至所述低侧驱动模块中；或者，用于在接收到第二电压调节信号时，将所述第二电压调节信号传输到所述数据写入电路中，使所述数据写入电路根据所述第一电压调节信号和所述第二电压调节信号写入电压调节数据；其中，所述第一电压调节信号包括数据写入信号，所述第二电压调节信号包括时钟信号；

所述低侧驱动模块，与所述上桥功率元件电连接，用于根据所述低侧输入信号驱动所述下桥功率元件的导通。

本申请实施例提供的上述栅极驱动芯片，通过复用高侧输入端口传输数据写入信号，同时复用低侧输入端口传输数据写入的时钟信号，在无需增加新的端口的条件下，进一步提高了数据写入效率。

在一种实施方式中，所述低压侧驱动电路还包括低侧电压保护模块；

所述低侧电压保护模块，分别与所述数据写入电路和所述故障输出电路电连接，用于读取所述电压调节数据，并根据所述电压调节数据分别调节所述栅极驱动芯片的低侧初始检测电压和低侧初始基准电压，得到低侧检测电压和低侧基准电压，并根据所述低侧检测电压和所述低侧基准电压之间的比较结果，向所述故障输出电路输出低侧电压保护信号，以使所述故障输出电路根据所述低侧电压保护信号对所述栅极驱动芯片进行欠压保护或者过压保护。

本申请实施例提供的上述栅极驱动芯片，通过在低压侧驱动电路中设置低侧电压保护模块，并将该低侧电压保护模块与数据写入电路和故障输出电路进行电连接，实现了低压侧驱动电路的电压保护。

在一种实施方式中，所述第一电压调节信号包括数据写入信号和时钟信号；所述高侧信号输入端口包括第一信号输入端口和第二信号输入端口，所述第一信号输入端口或者所述第二信号输入端口用于接收所述高侧输入信号，或者，所述第一信号输入端口和所述第二信号输入端口分别用于接收所述数据写入信号和所述时钟信号。

本申请实施例提供的上述栅极驱动芯片，当高侧信号输入端口包括多个输入端口时，通过复用高侧的多个输入端口进行数据写入信号和时钟信号的传输。

在一种实施方式中，所述数据写入电路包括烧写传输模块和烧写熔丝模块；所述烧写传输模块包括烧写单元和传输单元，所述烧写熔丝模块包括烧写寄存器和熔丝单元；所述数据写入信号为烧写数据信号；

所述烧写单元，与所述传输单元电连接，用于根据所述烧写数据信号和所述时钟信号进行数据烧写操作，以获取烧写数据；所述传输单元，与所述烧写寄存器电连接，用于将所述烧写数据传输传输至所述烧写寄存器中；

所述熔丝单元，与所述烧写寄存器电连接，用于根据所述烧写数据信号的高/低电平状态判断烧写数据是否烧写完成，并在烧写完成时读出所述烧写寄存器中的烧写数据，以得到电压调节数据。

本申请实施例提供的上述栅极驱动芯片，利用烧写传输模块和烧写熔丝模块进行数据的烧写和读出，以进一步提高数据的写入效率。

在一种实施方式中，该栅极驱动芯片还包括：

复用切换电路，所述复用切换电路与所述高侧信号输入端口电连接，用于导通/关断所述高侧信号输入端口与所述高侧驱动模块之间的传输电路，和/或，导通/关断所述高侧信号输入端口与所述数据写入电路之间的传输电路。

本申请实施例提供的上述栅极驱动芯片，通过设置复用切换电路，实现高侧信号输入端口的灵活切换，提高栅极驱动芯片分别在正常驱动控制和电压保护之间不同模式的切换效率。

在一种实施方式中，该栅极驱动芯片还包括：

过流保护模块，所述过流保护模块与所述故障输出电路电连接，其包括第一电流检测单元，用于检测所述栅极驱动芯片的电流，并在其检测结果达到第一电流阈值时，向所述故障输出电路输出过流保护信号，使得所述故障输出电路根据所述过流保护信号对所述栅极驱动芯片进行过流保护；

和/或，

过温保护模块，所述过温保护模块与所述故障输出电路电连接，其包括第一温度检测单元，用于检测所述栅极驱动芯片的温度，并在其检测结果达到第一温度阈值时，向所述故障输出电路过温保护信号，使得所述故障输出电路根据所述过温保护信号对所述栅极驱动芯片进行过温保护。

本申请实施例提供的上述栅极驱动芯片，通过设置过流保护模块、过温保护模块，实现对栅极驱动芯片的过温保护和过流保护。

在一种实施方式中，所述过流保护模块，还包括第二电流检测单元，所述第二电流检测单元与所述复用切换电路电连接，用于检测所述栅极驱动芯片的电流，并在其检测结果达到第二电流阈值时，向所述复用切换电路传输数据写入切换信号，使得所述复用切换电路在接收到所述数据写入切换信号后，导通所述高侧信号输入端口与所述数据写入电路之间的传输电路，并关断所述高侧信号输入端口与所述高侧驱动模块之间的传输电路；

或者，

所述过温保护模块，还包括第二温度检测单元，所述第二温度检测单元与所述复用切换电路电连接，用于检测所述栅极驱动芯片的温度，并在其检测结果达到第二温度阈值时，向所述复用切换电路传输数据写入切换信号，使得所述复用切换电路在接收到所述数据写入切换信号后，导通所述高侧信号输入端口与所述数据写入电路之间的传输电路，并关断所述高侧信号输入端口与所述高侧驱动模块之间的传输电路；

其中，所述第二电流阈值小于所述第一电流阈值，或者，所述第二温度阈值小于所述第一温度阈值。

本申请实施例提供的上述栅极驱动芯片，通过对过流保护模块/过温保护模块进行复用，实现在不同阈值情况下，实现过流保护/过温保护，以及控制复用切换电路的启动信号。

第二方面，本申请实施例提供一种栅极驱动芯片的电压保护方法，所述栅极驱动芯片包括高压侧驱动电路、数据写入电路和故障输出电路，所述高压侧驱动电路包括高侧电压保护模块、高侧信号输入端口、高侧驱动模块和上桥功率元件；所述方法包括：

所述高侧信号输入端口在接收到第一电压调节信号时，将所述第一电压调节信号传输到所述数据写入电路中；

所述数据写入电路根据所述第一电压调节信号写入电压调节数据；

所述高侧电压保护模块读取所述电压调节数据，并根据所述电压调节数据分别调节所述栅极驱动芯片的高侧初始检测电压和高侧初始基准电压，得到高侧检测电压和高侧基准电压，并根据所述高侧检测电压和所述高侧基准电压之间的比较结果，向所述故障输出电路输出高侧电压保护信号；

所述故障输出电路根据所述高侧电压保护信号对所述栅极驱动芯片进行欠压保护或者过压保护；

或者，

所述高侧信号输入端口在接收到高侧输入信号时，将所述高侧输入信号传输至所述高侧驱动模块中；以及，所述高侧驱动模块根据所述高侧输入信号驱动上桥功率元件的导通。

在一种实施方式中，该电压保护方法用于执行上述第一方面中的任一种可能的实现方式。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，所述电子设备包括上述第一方面提供的所述栅极驱动芯片。

在一种实施方式中，该电子设备用于执行上述第一方面中的任一种可能的实现方式。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或相关技术中的实施方式，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术中栅极驱动芯片采用的电压保护电路；

图2为本申请实施例提供的栅极驱动芯片的结构示意图之一；

图3为本申请实施例提供的栅极驱动芯片的结构示意图之二；

图4为图1中数据写入电路120的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的栅极驱动芯片的结构示意图之三；

图6为本申请实施例提供的一种栅极驱动芯片的电压保护方法的流程示意图；

图7为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

附图标记：100-栅极驱动芯片；110-高压侧驱动电路；111-高侧电压保护模块；112-高侧信号输入端口；113-高侧驱动模块；114-上桥功率元件；120-数据写入电路；121-烧写传输模块；1211-烧写单元；1212-传输单元；122-烧写熔丝模块；1221-烧写寄存器；1222-熔丝单元；130-故障输出电路；140-低压侧驱动电路；141-低侧信号输入端口；142-低侧驱动模块；143-下桥功率元件；144-低侧电压保护模块；150-复用切换电路；160-过流保护模块；170-过温保护模块。

具体实施方式

为使本申请的目的、实施方式和优点更加清楚，下面将结合本申请示例性实施例中的附图，对本申请示例性实施方式进行清楚、完整地描述，显然，所描述的示例性实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，本申请中对于术语的简要说明，仅是为了方便理解接下来描述的实施方式，而不是意图限定本申请的实施方式。除非另有说明，这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的那些组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。

随着集成电路中互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)、双极的互补金属氧化物半导体(bipolar complementary metaloxide semiconductor，BICMOS)、二进码十进数(Binary-Coded Decimal，BCD)、氮化镓GAN宽带隙半导体工艺的进步，器件设计、电路设计技术的发展以及琳琅满目的产品应用需求，各类电路系统的性能指标也越来越严格，器件的误差和变化等问题给生产过程带来了一系列挑战。

栅极驱动芯片在电力电子设备中的应用越来越广泛，而电压保护电路在保障电力电子设备安全运行方面起着重要的作用。如图1所示，传统的电压保护电路主要基于比较器11、施密特触发器12、电阻R0与电阻R1、电阻R2构成的电阻分压网络等基本元件分压网络等基本元件，利用比较器11对检测电压VCCUV和基准电压VREF进行比较，得到比较电压，并通过施密特触发器12输出UVLOCK电压保护信号。但在高压环境下，这些电路往往存在精度低、响应速度慢、耐压能力不足等问题。具体来说，由于传统电路中的电阻分压网络在高压环境下的精度受到限制，可能影响欠压/过压判断的准确性，从而导致误判或漏判，这将影响电路系统的稳定。并且，在栅极驱动芯片中，为了满足芯片的封装小型化需求，其端口/焊盘(PAD)数量通常是已经确定好的，如果需要采用外部电路结构对栅极驱动芯片进行电压保护，需要在芯片上增加新的端口实现芯片与外部电路结构之间的连接，这将无疑增加芯片的焊盘数量，同时扩大芯片的面积。

有鉴于此，为了改善模拟集成电路的失调和温漂、提高芯片成品率，同时节省焊盘数目、减少芯片面积，本实施例提供一种栅极驱动芯片及其电压保护方法、电子设备，通过增加数据写入电路，在栅极驱动芯片中写入电压调节数据，实现电路失调等干扰情况下，高侧检测电压VCCUV和基准电压VREF的可调节，使得高压环境中检测电压和基准电压进行自调节，从而提高栅极驱动芯片的欠压/过压保护精度，可靠性更高；在写入电压调节数据的过程中，采用复用高侧输入端口接收外部的电压调节信号并根据该第一调节信号写入电压调节数据，达到节省焊盘数目、减少芯片面积与晶圆级探测成本的目的。

下面结合具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

请参照图2，本申请实施例提供本申请实施例提供一种栅极驱动芯片100，包括高压侧驱动电路110、数据写入电路120和故障输出电路130，高压侧驱动电路110包括高侧电压保护模块111、高侧信号输入端口112、高侧驱动模块113和上桥功率元件114；其中，

高侧信号输入端口112，分别与高侧驱动模块113和数据写入电路120连接，用于在接收到高侧输入信号时，将高侧输入信号传输至高侧驱动模块113中；或者，用于在接收到第一电压调节信号时，将第一电压调节信号传输到数据写入电路120中，使数据写入电路120根据第一电压调节信号写入电压调节数据；

高侧电压保护模块111，分别与数据写入电路120和故障输出电路130电连接，用于读取电压调节数据，并根据电压调节数据分别调节栅极驱动芯片100的高侧初始检测电压和高侧初始基准电压，得到高侧检测电压和高侧基准电压，并根据高侧检测电压和高侧基准电压之间的比较结果，向故障输出电路130输出高侧电压保护信号，以使故障输出电路130根据高侧电压保护信号对栅极驱动芯片100进行欠压保护或者过压保护；

高侧驱动模块113，与上桥功率元件114电连接，用于根据高侧输入信号驱动上桥功率元件114的导通。

本实施例中，栅极驱动芯片100可以是PWM驱动芯片，也可以为普通驱动芯片，其中，PWM驱动芯片为可以传输U相、V相和W相三相脉冲信号的驱动芯片，普通驱动芯片通常仅传输一路脉冲信号，相较于普通驱动芯片，PWM驱动芯片自身的信号输入端口数量(以下简称IO端口)比普通芯片的信号输入端口要多两个。

本实施例中，上桥功率元件114可以为IGBT元件或者MOSFET元件。

本实施例中，数据写入电路120可以采用熔丝修调电路系统，该熔丝修调电路系统中所引入的熔丝修调技术，可应用于高精度、低失调、低温漂的模拟集成电路中，如运算放大器、参考基准源、射频电路、高性能模数/数模转换器以及高复杂度的数模混合芯片等。除此之外，为了满足不同的应用需求，还可以通过修调技术对其电路系统结构和电学参数进行编程配置，从而在同一块芯片上实现不同的功能选择和性能指标。具体而言，本实施例可以结合DBH 0.35um BCD工艺，提供可编程熔丝修调电路系统，根据外部的电压调节信号，选择对应的电压补偿模式，从而得到并写入对应的电压调节数据，来微调参考电压和检测电压，抵消掉由工艺造成的失调、温漂、失配等非理性因素，并应用在高压半桥驱动芯片中。进一步地，在综合考虑工艺条件、加工测试成本、修调精度要求等因素，可以将熔丝设计于电路中，一共16个数据位，有效位同时进行烧写，并且通过对高压侧的IO端口复用，把烧写数据信号、烧写时钟信号以编程脉冲序列的方式传送至指定寄存器，当需要改变修调位状态时，熔丝烧写支路开关使能，熔丝烧写支路流经一定的电流值，把熔丝烧断。此种修调方案实现容易，成功率高，不仅节省PAD(焊盘)数目，而且减少芯片面积与晶圆级探测成本。

本实施例中，故障输出电路130与栅极驱动芯片的输出端子电连接，用于向外部控制器输出故障信号，通过阻断IO端子接收高侧输入信号(即驱动信号)，实现栅极驱动芯片的欠压/过压保护，可以理解的，输出端子也即故障输出(FAULT，FO)端子，为栅极驱动芯片具备的端子。

相关技术中，对于栅极驱动芯片100中高压侧驱动电路的欠压保护，仅仅通过内部的欠压保护电路结构，对实际检测电压(即，高侧初始检测电压)和基准电压(即，高侧初始基准电压)进行比较，在实际检测电压低于基准电压时，发出欠压保护信号。但由于电源电压异常或者其他异常情况下，电路失调产生干扰，这将导致系统对比较电压的误判，本实施例在栅极驱动芯片100中增加数据写入电路120，并通过对高侧信号输入端口112的复用，接收外部的电压调节信号，利用数据写入电路120对栅极驱动芯片100进行电压修调，以降低异常情况下的电路失调干扰，从而提高栅极驱动芯片的欠压/过压保护精度，可靠性更高，并且达到了节省焊盘数目、减少芯片面积与晶圆级探测成本的目的。

在一种实施方式中，请参照图3，栅极驱动芯片100还包括与高侧驱动电路110电连接的低压侧驱动电路140，低压侧驱动电路140包括低侧信号输入端口141、低侧驱动模块142和下桥功率元件143；

低侧信号输入端口141，分别与低侧驱动模块142和数据写入电路120电连接，用于在接收到低侧输入信号时，将低侧输入信号传输至低侧驱动模块142中；或者，用于在接收到第二电压调节信号时，将第二电压调节信号传输到数据写入电路120中，使数据写入电路120根据第一电压调节信号和第二电压调节信号写入电压调节数据；其中，第一电压调节信号包括数据写入信号，第二电压调节信号包括时钟信号；

低侧驱动模块142，与下桥功率元件143电连接，用于根据低侧输入信号驱动下桥功率元件143的导通。

本领域技术人员可以理解，对于普通的驱动芯片，通常只有一个IO端口，在进行数据传输和写入时还需要利用时钟信号，控制整个数据写入流程，以提高数据写入效率。对于栅极驱动芯片，通常包括高压侧和低压侧两个通路，本实施例通过复用低侧IO端口传输时钟信号，以便于数据写入电路根据数据写入信号和时钟信号写入对应的电压调节数据。

在一些实施例中，还可以利用高侧IO端口传输时钟信号，并利用低侧IO端口传输数据写入信号，本实施例对此不作限定。

本申请实施例提供的上述栅极驱动芯片，通过复用高侧输入端口传输数据写入信号，同时复用低侧输入端口传输数据写入的时钟信号，在无需增加新的端口的条件下，进一步提高了数据写入效率。

在实际应用中，除了高压侧驱动电路需要电压保护外，低压侧驱动电路也需要进行欠压/过压保护。继续结合图3所示，本实施例的低压侧驱动电路140还包括低侧电压保护模块144；

该低侧电压保护模块144，分别与数据写入电路120和故障输出电路130电连接，用于读取电压调节数据，并根据电压调节数据分别调节栅极驱动芯片100的低侧初始检测电压和低侧初始基准电压，得到低侧检测电压和低侧基准电压，并根据低侧检测电压和低侧基准电压之间的比较结果，向故障输出电路130输出低侧电压保护信号，以使故障输出电路130根据低侧电压保护信号对栅极驱动芯片100进行欠压保护或者过压保护.。

本申请实施例提供的上述栅极驱动芯片100，通过在低压侧驱动电路140中设置低侧电压保护模块144，并将该低侧电压保护模块144与数据写入电路120和故障输出电路130进行电连接，实现了低压侧驱动电路140的电压保护。

在一些实施例中，栅极驱动电路为PWM驱动电路，其高侧和低侧均具备多个IO端口，可以仅利用高侧的IO端口(或者仅利用低侧的IO端口)即可实现数据写入信号和时钟信号的传输。具体地，第一电压调节信号包括数据写入信号和时钟信号；高侧信号输入端口112包括第一信号输入端口和第二信号输入端口，第一信号输入端口或者第二信号输入端口用于接收高侧输入信号，或者，第一信号输入端口和第二信号输入端口分别用于接收数据写入信号和时钟信号。

示例性的，第一信号输入端口可以为U、V、W相信号输入端口中的任一端口，第二信号输入端口可以为除了上述任一端口之外的其它端口，从而实现仅复用高侧或者低侧的IO端口即可实现电压调节信号的传输。

本申请实施例提供的上述栅极驱动芯片100，当高侧信号输入端口112包括多个输入端口时，通过复用高侧的多个输入端口进行数据写入信号和时钟信号的传输。

在一种实施方式中，本实施例采用数据烧写形式实现电压调节数据的写入，具体地，结合图4所示，数据写入电路120包括烧写传输模块121和烧写熔丝模块122；烧写传输模块121包括烧写单元1211和传输单元1212，烧写熔丝模块122包括烧写寄存器1221和熔丝单元1222；数据写入信号为烧写数据信号；

烧写单元1211，与传输单元1212电连接，用于根据烧写数据信号和时钟信号进行数据烧写操作，以获取烧写数据；传输单元1212，与烧写寄存器1221电连接，用于将烧写数据传输传输至烧写寄存器1221中；

熔丝单元1222，与烧写寄存器1221电连接，用于根据烧写数据信号的高/低电平状态判断烧写数据是否烧写完成，并在烧写完成时读出烧写寄存器中的烧写数据，以得到电压调节数据。

本实施例中，烧写单元121可以包括移位寄存器和计数器，其中移位寄存器可以为多位(例如16位)用于对有效位同时进行烧写，计数器也可以为多位(例如6位)用于计数，以根据时钟信息在对应时钟下执行烧写等操作。

本实施例中，熔丝单元1222中包括熔丝支路(例如有熔丝FUSE和恒定电流源组成的支路)，烧写数据信号为高电平时，熔丝烧写支路流进一定的电流值，把熔丝烧断，针对烧写数据信号中的每位数据(具有高/低电平)分别判断其烧写状态，待需要熔断的熔丝FUSE断开后，标志熔丝烧写完成。

本实施例中，电压调节数据可以是二进制数据，利用二进制数据选择对应的微调选通电路(例如编码器电路，不同编码对应一路选通电路，不同选通电路可以为栅极驱动芯片提供对应大小的电流或者电压)，以实现检测电压和基准电压的微调，以进一步提高数据写入的可靠性。

本申请实施例提供的上述栅极驱动芯片，利用烧写传输模块和烧写熔丝模块进行数据的烧写和读出，以进一步提高数据的写入效率。

在一种实施方式中，继续结合图3所示，本实施例还设置复用切换电路150，使得高侧信号输入端口能够灵活切换，具体地，该栅极驱动芯片100还包括：

复用切换电路150，复用切换电路150与高侧信号输入端口112电连接，用于导通/关断高侧信号输入端口112与高侧驱动模块113之间的传输电路，和/或，导通/关断高侧信号输入端口112与数据写入电路120之间的传输电路。

可选地，本实施例中的复用切换电路可以采用复用开关实现，例如，在高侧信号输入端口112与高侧驱动模块113之间的传输电路上设置一个复用开关，并在高侧信号输入端口112与数据写入电路120之间的传输电路上设置一个复用开关，这两个复用开关为选通设置，也即，其中一个复用开关为导通状态，另一个复用开关为关断状态。低侧驱动电路140同理，此处不再多作赘述，图3中棱形即表示复用开关。

本申请实施例提供的上述栅极驱动芯片100，通过设置复用切换电路，实现高侧信号输入端口的灵活切换，提高栅极驱动芯片分别在正常驱动控制和电压保护之间不同模式的切换效率。

在实际应用中，栅极驱动芯片除了需要进行电压保护外，同时还需要进行过流保护和过温保护，以保护电路系统性能。继续结合图3所示，本实施例的栅极驱动芯片100还包括：

过流保护模块160，过流保护模块160与故障输出电路130电连接，其包括第一电流检测单元，用于检测栅极驱动芯片的电流，并在其检测结果达到第一电流阈值时，向故障输出电路130输出过流保护信号，使得故障输出电路根据过流保护信号对栅极驱动芯片100进行过流保护；和/或，

过温保护模块170，过温保护模块170与故障输出电路130电连接，其包括第一温度检测单元，用于检测栅极驱动芯片的温度，并在其检测结果达到第一温度阈值时，向故障输出电路130输出过温保护信号，使得故障输出电路130根据过温保护信号对栅极驱动芯片100进行过温保护。

本申请实施例提供的上述栅极驱动芯片，通过设置过流保护模块160、过温保护模块170，实现对栅极驱动芯片100的过温保护和过流保护，以进一步提高电路系统性能。

为进一步灵活控制栅极驱动芯片的数据写入状态和正常驱动状态，本实施例中的过流保护模块160，还包括第二电流检测单元，第二电流检测单元与复用切换电路150电连接，用于检测栅极驱动芯片100的电流，并在其检测结果达到第二电流阈值时，向复用切换电路150传输数据写入切换信号，使得复用切换电路150在接收到数据写入切换信号后，导通高侧信号输入端口112与数据写入电路120之间的传输电路，并关断高侧信号输入端口112与高侧驱动模块113之间的传输电路；或者，

过温保护模块170，还包括第二温度检测单元，第二温度检测单元与复用切换电路150电连接，用于检测栅极驱动芯片100的温度，并在其检测结果达到第二温度阈值时，向复用切换电路150传输数据写入切换信号，使得复用切换电路150在接收到数据写入切换信号后，导通高侧信号输入端口112与数据写入电路120之间的传输电路，并关断高侧信号输入端口112与高侧驱动模块113之间的传输电路；

其中，第二电流阈值小于第一电流阈值，或者，第二温度阈值小于第一温度阈值。

本申请实施例提供的上述栅极驱动芯片，通过对过流保护模块/过温保护模块进行复用，实现在不同阈值情况下，实现过流保护/过温保护，以及控制复用切换电路的启动信号。

需要说明的是，本领域技术人员可以结合实际应用对第一电流阈值、第二电流阈值，以及第一温度阈值和第二温度阈值进行适应性设定。

为便于对本申请实施例的理解，在一示例性实施例中，结合图5所示，栅极驱动芯片100分为高侧和低侧两路通道，包括三个电压域，分为低压区，工作电压区和高压区。如图5所示，低压区电源由工作电压VCC，通过线性负载调整器REG提供，主要为了兼容上级驱动能力，高压区电源由工作电压VCC通过自举升压电路提供，主要为了兼容驱动下级负载。驱动信号，也即输出控制信号直接驱动功率开关的栅极，为了保证电路功能的工作正常，高侧与低侧电路均设置电压保护电路，例如欠压保护电路，分别为高侧欠压保护HVUVLO和低侧欠压保护LVUVLO，两个电路除了器件类型，电路结构和参数均一样，高压区的器件因为集成在耐高压隔离岛，可以换为隔离性器件。在本实施例中，高侧输入HIN(即，高侧信号输入端口112)和低侧输入LIN(即，低侧信号输入端口141)与烧写数据线SDA(即，用于接收数据写入信号的端口)和烧写时钟线SCL(即，用于接收时钟信号的端口)复用，过流检测输入OCP(即，过流检测模块160)与烧写检测输入PROG_SW(即，复用切换电路150切换至高侧信号输入端口112与数据写入电路120之间的传输电路)复用，当OCP大于过流阈值电压(即，第一电流阈值)时，芯片进入复位态，高侧输出HO与低侧输出HO输出低电平，故障输出电路130的故障标志信号FO输出低电平，进入过流保护状态。当OCP大于烧写阈值电压(即，第二电流阈值)时，芯片进入烧写态，PROG_SW信号有效，复用切换电路150中的复用开关选通SDA与SCL通道，然后利用烧写数据传输电路SPDATA(即烧写单元1211)和熔丝烧写电路FUSEPROG(即熔丝单元1212)进行烧写操作，并根据烧写数据(即电压调节数据)调节高侧欠压保护HVUVLO和低侧欠压保护LVUVLO实际检测电压，并调节基准电压VREF，高侧欠压保护HVUVLO和/或低侧欠压保护LVUVLO通过比较调节后的检测电压和基准电压，以输出对应的欠压保护信号。

当OCP小于过流阈值电压时，芯片正常工作，PROG_SW信号无效，复用开关选通HIN与LIN通道，经过施密特触发器整形和滤波器NFILTER噪声滤波后，通过低压电平移位电路LVLS_L2H，信号由低压区移位至工作电压区，然后再通过高压电平移位电路HVLS_L2H，信号由工作电压区移位至高压区，最后通过锁存器LATCH和驱动器DRIVER(即高侧驱动模块113、低侧驱动模块142)分别把信号HO和LO输出至上桥功率开关和下桥功率开关，实现上桥功率开关和下桥功率开关的导通/关断，低侧的低压电平移位电路LVLS_L2H输出端连接死区时间校正DTC，并把信号输出到低侧的锁存器LATCH和驱动器DRIVER。此外，栅极驱动芯片中还集成有、温度输出电路VOT、过温保护OTP、RS触发器和上电复位电路POR，此处不再进行一一阐述，主要针对本实施例所使用到的模块组成的电路结构的具体实施技术方案进行阐述。其主要工作原理是由高侧欠压保护HVUVLO和/或低侧欠压保护LVUVLO提供检测电压，由VREF提供基准电压，然后对检测电压和基准电压进行比较，将欠压保护信号输出到故障输出电路中(该故障输出电路包括或门、RS触发器、MOS开关管，通过将欠压保护信号输出到RS触发器中，利用RS触发器导通MOS开关管，将欠压保护信号输出到FO端口，来达到欠压保护的目的。从图5可以看出，或门的输入端除了连接高侧欠压保护HVUVLO、低侧欠压保护LVUVLO之外，还与过温保护OTP和过流保护OCP连接，达到过温保护和过流保护的目的。

请参照图6，本申请实施例提供一种栅极驱动芯片的电压保护方法，栅极驱动芯片包括高压侧驱动电路、数据写入电路和故障输出电路，高压侧驱动电路包括高侧电压保护模块、高侧信号输入端口、高侧驱动模块和上桥功率元件；方法包括步骤S601-S606：

步骤S601、高侧信号输入端口在接收到第一电压调节信号时，将第一电压调节信号传输到数据写入电路中；

步骤S602、数据写入电路根据第一电压调节信号写入电压调节数据；

步骤S603、高侧电压保护模块读取电压调节数据，并根据电压调节数据分别调节栅极驱动芯片的高侧初始检测电压和高侧初始基准电压，得到高侧检测电压和高侧基准电压，并根据高侧检测电压和高侧基准电压之间的比较结果，向故障输出电路输出高侧电压保护信号；

步骤S604、故障输出电路根据高侧电压保护信号对栅极驱动芯片进行欠压保护或者过压保护；

或者，

步骤S605、高侧信号输入端口在接收到高侧输入信号时，将高侧输入信号传输至高侧驱动模块中；以及，步骤S606、高侧驱动模块根据高侧输入信号驱动上桥功率元件的导通。

在一种实施方式中，该电压保护方法用于执行上述第一方面中的任一种可能的实现方式。

相关说明可以对应参见栅极驱动芯片所对应的实施例中所对应的相关描述和效果进行理解，此处不做过多赘述。

请参照图7，图7为本申请实施例提供一种电子设备700，该电子设备包括上述第一方面提供的栅极驱动芯片100。其中，该电子设备可以为洗衣机、空调或其他电子设备。

在一种实施方式中，该电子设备用于执行上述第一方面中的任一种可能的实现方式。

相关说明可以对应参见栅极驱动芯片所对应的实施例中所对应的相关描述和效果进行理解，此处不做过多赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，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，或者对其中部分或者全部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申请各实施例技术方案的范围。

为了方便解释，已经结合具体的实施方式进行了上述说明。但是，上述示例性的讨论不是意图穷尽或者将实施方式限定到上述公开的具体形式。根据上述的教导，可以得到多种修改和变形。上述实施方式的选择和描述是为了更好的解释原理以及实际的应用，从而使得本领域技术人员更好的使用实施方式以及适于具体使用考虑的各种不同的变形的实施方式。

Claims (10)

1.一种栅极驱动芯片，其特征在于，包括高压侧驱动电路、数据写入电路和故障输出电路，所述高压侧驱动电路包括高侧电压保护模块、高侧信号输入端口、高侧驱动模块和上桥功率元件；其中，

所述高侧信号输入端口，分别与所述高侧驱动模块和所述数据写入电路连接，用于在接收到高侧输入信号时，将所述高侧输入信号传输至所述高侧驱动模块中；所述高侧信号输入端口在接收到外部的第一电压调节信号时，将所述第一电压调节信号传输到所述数据写入电路中，使所述数据写入电路根据所述第一电压调节信号写入电压调节数据；

所述高侧电压保护模块，分别与所述数据写入电路和所述故障输出电路电连接，用于读取所述电压调节数据，并根据所述电压调节数据分别调节所述栅极驱动芯片的高侧初始检测电压和高侧初始基准电压，得到高侧检测电压和高侧基准电压，并根据所述高侧检测电压和所述高侧基准电压之间的比较结果，向所述故障输出电路输出高侧电压保护信号，以使所述故障输出电路根据所述高侧电压保护信号对所述栅极驱动芯片进行欠压保护或者过压保护；

所述高侧驱动模块，与所述上桥功率元件电连接，用于根据所述高侧输入信号驱动所述上桥功率元件的导通。

2.根据权利要求1所述的栅极驱动芯片，其特征在于，所述栅极驱动芯片还包括与所述高侧驱动电路电连接的低压侧驱动电路，所述低压侧驱动电路包括低侧信号输入端口、低侧驱动模块和下桥功率元件；

所述低侧信号输入端口，分别与所述低侧驱动模块和所述数据写入电路电连接，用于在接收到低侧输入信号时，将所述低侧输入信号传输至所述低侧驱动模块中；或者，用于在接收到第二电压调节信号时，将所述第二电压调节信号传输到所述数据写入电路中，使所述数据写入电路根据所述第一电压调节信号和所述第二电压调节信号写入电压调节数据；其中，所述第一电压调节信号包括数据写入信号，所述第二电压调节信号包括时钟信号；

所述低侧驱动模块，与所述上桥功率元件电连接，用于根据所述低侧输入信号驱动所述下桥功率元件的导通。

3.根据权利要求2所述的栅极驱动芯片，其特征在于，所述低压侧驱动电路还包括低侧电压保护模块；

所述低侧电压保护模块，分别与所述数据写入电路和所述故障输出电路电连接，用于读取所述电压调节数据，并根据所述电压调节数据分别调节所述栅极驱动芯片的低侧初始检测电压和低侧初始基准电压，得到低侧检测电压和低侧基准电压，并根据所述低侧检测电压和所述低侧基准电压之间的比较结果，向所述故障输出电路输出低侧电压保护信号，以使所述故障输出电路根据所述低侧电压保护信号对所述栅极驱动芯片进行欠压保护或者过压保护。

4.根据权利要求1所述的栅极驱动芯片，其特征在于，

所述第一电压调节信号包括数据写入信号和时钟信号；所述高侧信号输入端口包括第一信号输入端口和第二信号输入端口，所述第一信号输入端口或者所述第二信号输入端口用于接收所述高侧输入信号，或者，所述第一信号输入端口和所述第二信号输入端口分别用于接收所述数据写入信号和所述时钟信号。

5.根据权利要求2所述的栅极驱动芯片，其特征在于，所述数据写入电路包括烧写传输模块和烧写熔丝模块；所述烧写传输模块包括烧写单元和传输单元，所述烧写熔丝模块包括烧写寄存器和熔丝单元；所述数据写入信号为烧写数据信号；

所述烧写单元，与所述传输单元电连接，用于根据所述烧写数据信号和所述时钟信号进行数据烧写操作，以获取烧写数据；所述传输单元，与所述烧写寄存器电连接，用于将所述烧写数据传输传输至所述烧写寄存器中；

所述熔丝单元，与所述烧写寄存器电连接，用于根据所述烧写数据信号的高/低电平状态判断烧写数据是否烧写完成，并在烧写完成时读出所述烧写寄存器中的烧写数据，以得到电压调节数据。

6.根据权利要求1-5任一项所述的栅极驱动芯片，其特征在于，还包括：

复用切换电路，所述复用切换电路与所述高侧信号输入端口电连接，用于导通/关断所述高侧信号输入端口与所述高侧驱动模块之间的传输电路，和/或，导通/关断所述高侧信号输入端口与所述数据写入电路之间的传输电路。

7.根据权利要求6任一项所述的栅极驱动芯片，其特征在于，还包括：

过流保护模块，所述过流保护模块与所述故障输出电路电连接，其包括第一电流检测单元，用于检测所述栅极驱动芯片的电流，并在其检测结果达到第一电流阈值时，向所述故障输出电路输出过流保护信号，使得所述故障输出电路根据所述过流保护信号对所述栅极驱动芯片进行过流保护；

和/或，

过温保护模块，所述过温保护模块与所述故障输出电路电连接，其包括第一温度检测单元，用于检测所述栅极驱动芯片的温度，并在其检测结果达到第一温度阈值时，向所述故障输出电路过温保护信号，使得所述故障输出电路根据所述过温保护信号对所述栅极驱动芯片进行过温保护。

8.根据权利要求7所述的栅极驱动芯片，其特征在于，

所述过流保护模块，还包括第二电流检测单元，所述第二电流检测单元与所述复用切换电路电连接，用于检测所述栅极驱动芯片的电流，并在其检测结果达到第二电流阈值时，向所述复用切换电路传输数据写入切换信号，使得所述复用切换电路在接收到所述数据写入切换信号后，导通所述高侧信号输入端口与所述数据写入电路之间的传输电路，并关断所述高侧信号输入端口与所述高侧驱动模块之间的传输电路；

或者，

所述过温保护模块，还包括第二温度检测单元，所述第二温度检测单元与所述复用切换电路电连接，用于检测所述栅极驱动芯片的温度，并在其检测结果达到第二温度阈值时，向所述复用切换电路传输数据写入切换信号，使得所述复用切换电路在接收到所述数据写入切换信号后，导通所述高侧信号输入端口与所述数据写入电路之间的传输电路，并关断所述高侧信号输入端口与所述高侧驱动模块之间的传输电路；

其中，所述第二电流阈值小于所述第一电流阈值，或者，所述第二温度阈值小于所述第一温度阈值。

9.一种栅极驱动芯片的电压保护方法，其特征在于，所述栅极驱动芯片包括高压侧驱动电路、数据写入电路和故障输出电路，所述高压侧驱动电路包括高侧电压保护模块、高侧信号输入端口、高侧驱动模块和上桥功率元件；所述方法包括：

所述高侧信号输入端口在接收到外部的第一电压调节信号时，将所述第一电压调节信号传输到所述数据写入电路中；

所述数据写入电路根据所述第一电压调节信号写入电压调节数据；

所述高侧电压保护模块读取所述电压调节数据，并根据所述电压调节数据分别调节所述栅极驱动芯片的高侧初始检测电压和高侧初始基准电压，得到高侧检测电压和高侧基准电压，并根据所述高侧检测电压和所述高侧基准电压之间的比较结果，向所述故障输出电路输出高侧电压保护信号；

所述故障输出电路根据所述高侧电压保护信号对所述栅极驱动芯片进行欠压保护或者过压保护；

所述高侧信号输入端口在接收到高侧输入信号时，将所述高侧输入信号传输至所述高侧驱动模块中；以及，所述高侧驱动模块根据所述高侧输入信号驱动上桥功率元件的导通。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-8任一项所述的栅极驱动芯片。