專利名稱：柵極驅(qū)動(dòng)電路及其驅(qū)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)器，特別是涉及一種柵極驅(qū)動(dòng)電路及其驅(qū)動(dòng)方法。
背景技術(shù)：
由于某些特定的應(yīng)用電路需要巨大驅(qū)動(dòng)能力的組件，該組件通常是功率晶 體管，而為了控制功率晶體管來(lái)推動(dòng)這些應(yīng)用電路，必須輸入一控制信號(hào)至功 率晶體管的柵極端，因此，會(huì)在功率晶體管的前級(jí)配置一柵極驅(qū)動(dòng)電路。例如 馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)原理，就是控制依照特定連接方式的高壓端功率晶體管與低壓端功 率晶體管，以按照順序使其導(dǎo)通與關(guān)閉來(lái)讓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)。而要使功率晶體管導(dǎo)通 或關(guān)閉，必須在其柵極端輸入一高態(tài)或低態(tài)的控制信號(hào)，但由于在高壓端與低 壓端功率晶體管的柵極端所輸入的控制信號(hào)，其高態(tài)與低態(tài)的電壓位準(zhǔn)并不相 同。為此，必須在功率晶體管前配置一柵極驅(qū)動(dòng)電路，用以將一般控制信號(hào)轉(zhuǎn) 換成可控制功率晶體管導(dǎo)通或關(guān)閉的信號(hào)。
如圖1所示，其為公知技術(shù)的柵極驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。柵極驅(qū)動(dòng)電路10 包含一輸入邏輯電路110、 一脈沖產(chǎn)生器120、 一高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器130、 一脈沖濾波器140、 一閂鎖電路150、 一高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)160、 一低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí) 170及一低電壓檢測(cè)器180。而輸入邏輯電路110利用信號(hào)輸入端HIN、 LIN 來(lái)接收輸入信號(hào)。
高壓端的輸出信號(hào)AT經(jīng)過(guò)脈沖產(chǎn)生器120及高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器130做 電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，并經(jīng)由脈沖濾波器140及閂鎖電路150的處理而產(chǎn)生，其中高 壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器130之后的電路(包含脈沖濾波器140、閂鎖電路150及高 壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)160)的電壓操作范圍是具有較高電壓的VB至VS。低壓端的輸出信 號(hào)AB則直接受控于輸入邏輯電路110，并且電壓位準(zhǔn)相對(duì)較低，其電壓操作 范圍是VM至VSS。此外VB與VS的差值會(huì)等于VM與VSS的差值。然后通過(guò)高 壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)160及低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)170的驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件的開關(guān)切換，來(lái)決定輸 出信號(hào)AT、 AB的狀態(tài)。然而，高壓端的脈沖濾波器140、閂鎖電路150及高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)160的負(fù)
端供應(yīng)電源VS并不等于VSS。因此，上述的驅(qū)動(dòng)電路在一般高壓制作過(guò)程實(shí) 現(xiàn)時(shí)，將由于N型金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管的基板端(bulk)電壓位準(zhǔn)VSS 與源極端電壓位準(zhǔn)VS不相等，因而產(chǎn)生基體效應(yīng)，而使臨界電壓(VT)變得很 大，進(jìn)而衍生出驅(qū)動(dòng)能力不佳的問(wèn)題。為了要消除基體效應(yīng)，通常的作法都是 利用復(fù)雜且特殊的高壓工藝技術(shù)(如三井(Triple Well)制作過(guò)程)來(lái)解決。 這樣一來(lái)，不僅制作過(guò)程復(fù)雜，并且耗費(fèi)成本。
另一方面，當(dāng)高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)160在做驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件的開關(guān)切換時(shí)，其電 壓范圍為VB~VS，以至于高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器130無(wú)法使用一般的架構(gòu)。并且， 為了避免高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器130持續(xù)消耗功率，通常會(huì)加入脈沖產(chǎn)生器120 以及閂鎖電路150來(lái)閂鎖脈沖產(chǎn)生器120的信號(hào)，進(jìn)而再利用脈沖濾波器140 來(lái)濾掉高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器130在切換瞬間時(shí)所產(chǎn)生的噪聲。但如此一來(lái)，將 使組件增多而又進(jìn)一步造成成本的上揚(yáng)。
不同于上述的驅(qū)動(dòng)電路，本發(fā)明將提供可避免基體效應(yīng)、簡(jiǎn)化高壓端電路 且可在一般高壓制作過(guò)程實(shí)現(xiàn)的柵極驅(qū)動(dòng)電路，以克服現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的問(wèn) 題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種柵極驅(qū)動(dòng)電路及其驅(qū)動(dòng)方法，在直接利用電壓 位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器將輸入端信號(hào)的電壓操作位準(zhǔn)范圍轉(zhuǎn)換，并且在高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出 組件采用串接的P型金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管來(lái)作為開關(guān)切換，以避免在一 般的高壓制作過(guò)程中產(chǎn)生基體效應(yīng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種柵極驅(qū)動(dòng)電路，包含輸入邏輯電路、 高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器、低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器、高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)、低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)及 低電壓檢測(cè)器。高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器及低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器把輸入邏輯電路所 提供的信號(hào)的電壓操作位準(zhǔn)范圍，執(zhí)行轉(zhuǎn)換動(dòng)作。高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)連結(jié)于高壓電 壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器，根據(jù)高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的信號(hào)，來(lái)控制產(chǎn)生高壓端的 輸出信號(hào)。低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)連結(jié)于低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器，根據(jù)低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換 器轉(zhuǎn)換后的信號(hào)，來(lái)控制產(chǎn)生低壓端的輸出信號(hào)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種柵極驅(qū)動(dòng)方法，用以控制一柵極驅(qū)動(dòng)電路的輸出信號(hào)的狀態(tài)，該方法包含輸入一輸入信號(hào)，該輸入信號(hào)具有 一高態(tài)電壓位準(zhǔn)及一低態(tài)電壓位準(zhǔn)；轉(zhuǎn)換該輸入信號(hào)，以產(chǎn)生至少一高壓端輸 出控制信號(hào)及至少一低壓端輸出控制信號(hào)，該高壓端輸出控制信號(hào)以及該低壓 端輸出控制信號(hào)的一高態(tài)電壓位準(zhǔn)均高于該輸入信號(hào)的高態(tài)電壓位準(zhǔn)，且該高 壓端輸出控制信號(hào)以及該低壓端輸出控制信號(hào)的一低態(tài)電壓位準(zhǔn)均等于該輸 入信號(hào)的低態(tài)電壓位準(zhǔn)；根據(jù)該高壓端輸出控制信號(hào)來(lái)控制該柵極驅(qū)動(dòng)電路的 一高壓端的輸出；以及根據(jù)該低壓端輸出控制信號(hào)來(lái)控制該柵極驅(qū)動(dòng)電路的一 低壓端的輸出。
由上述可知，本發(fā)明直接利用電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器將輸入端的電壓位準(zhǔn)范圍轉(zhuǎn) 換，以降低電路組件的使用，并減少成本的耗費(fèi)；另外高壓端采用串接的PMOS 來(lái)作為驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件，以避免在一般高壓制作過(guò)程下，串接的PMOS連接至 麗0S時(shí)，隨0S基板端與源極端之間所產(chǎn)生的高電壓差所造成的基體效應(yīng)。
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的 限定。


圖1為常用技術(shù)的柵極驅(qū)動(dòng)電路示意圖； 圖2為本發(fā)明內(nèi)容的柵極驅(qū)動(dòng)電路的方塊示意圖； 圖3為常見的電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器的電路示意圖； 圖4為本發(fā)明內(nèi)容的柵極驅(qū)動(dòng)方法的流程圖；以及 圖5為本發(fā)明內(nèi)容的柵極驅(qū)動(dòng)電路的方塊示意圖。 其中，附圖標(biāo)記
柵極驅(qū)動(dòng)電路10， 20， 51， 52， 53 三相柵極驅(qū)動(dòng)器 50 輸入邏輯電路 110,210 脈沖產(chǎn)生器 120 高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器 130,220 低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器 230 高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)160， 240 低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)170， 250
7脈沖濾波器 140 閂鎖電路 150 低電壓檢測(cè)器 180,260 驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件241， 242， 251， 252 電壓位準(zhǔn)VCC， VSS， VB， VS， VM， VI 信號(hào)輸入端HIN， LIN， HI, LI， HIl， LI1,HI2， LI2， HI3， LI3 高壓端信號(hào) HD 低壓端信號(hào) LD 高壓端輸出控制信號(hào) HH，HL 低壓端輸出控制信號(hào) LX 電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器輸入端SI， SIB 電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器輸出端S0， S0B 晶體管 Q1，Q2，Q3，Q4 輸出信號(hào)AT， AB， PH， PL， PH1, PL1， PH2, PL2， PH3， PL具體實(shí)施例方式
請(qǐng)參考圖2，其為本發(fā)明內(nèi)容的柵極驅(qū)動(dòng)電路的方塊示意圖。本發(fā)明的柵 極驅(qū)動(dòng)電路20包含一輸入邏輯電路(input logic circuit) 210、 一高壓電 壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器(high voltage level shifter) 220、 一低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器 (low voltage level shifter) 230、 一高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)(high side driver) 240、 一低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)(low side driver) 250及一低電壓檢測(cè)器(low voltage detector) 260。
輸入邏輯電路210通過(guò)信號(hào)輸入端HI及LI來(lái)接收一輸入信號(hào)，并將此輸 入信號(hào)通過(guò)輸入邏輯電路210內(nèi)部電路的運(yùn)算，而轉(zhuǎn)換成一高壓端信號(hào)(high side signal) HD及一低壓端信號(hào)(low side signal) LD。其中，輸入邏輯 電路210的電壓操作范圍在VSS至VCC之間。而VSS與VCC在設(shè)計(jì)上可分別例 如為OV及5V，但也可因?qū)嶋H應(yīng)用狀況的不同而有所不同。
高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器220連結(jié)于輸入邏輯電路210，并接收輸入邏輯電路210所提供的高壓端信號(hào)HD，以進(jìn)一歩地將此高壓端信號(hào)HD執(zhí)行轉(zhuǎn)換，也就 是將高壓端信號(hào)HD所具備的電壓操作位準(zhǔn)由原來(lái)的VCC至VSS轉(zhuǎn)換為VB至 VSS。此外，高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器220會(huì)運(yùn)算此高壓端信號(hào)HD，以產(chǎn)生高壓端 輸出控制信號(hào)朋和HL，其中高壓端輸出控制信號(hào)HH控制柵極驅(qū)動(dòng)電路20的 高壓端的輸出呈現(xiàn)高態(tài)(high)，而高壓端輸出控制信號(hào)HL控制柵極驅(qū)動(dòng)電 路20的高壓端的輸出呈現(xiàn)低態(tài)(low)。
低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器230連結(jié)于輸入邏輯電路210，并接收輸入邏輯電路 210所提供的低壓端信號(hào)LD，以進(jìn)一步地將此低壓端信號(hào)LD執(zhí)行轉(zhuǎn)換，也就 是將低壓端信號(hào)LD所具備的電壓操作位準(zhǔn)由原來(lái)的VCC至VSS轉(zhuǎn)換為VM至 VSS。此外，低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器230會(huì)運(yùn)算此低壓端信號(hào)LD，以產(chǎn)生低壓端 輸出控制信號(hào)LX，而低壓端輸出控制信號(hào)LX控制柵極驅(qū)動(dòng)電路20的低壓端 的輸出呈現(xiàn)高態(tài)或低態(tài)。其中，VM也同時(shí)為低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器230以及低 壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)250的供應(yīng)電源。
高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)240連結(jié)于高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器220，其內(nèi)部包含驅(qū)動(dòng)級(jí)輸 出組件241及242，其中驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件241、 242都為一 P型金屬氧化半導(dǎo) 體場(chǎng)效晶體管(P-type metal oxide semiconductor field effect transistor, P-type MOSFET)，并且驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件241的漏極端(drain terminal)與 驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件242的源極端(source terminal)連接。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件241的柵極端(gate terminal)接收到高壓電壓位準(zhǔn) 轉(zhuǎn)換器220所提供的高壓端輸出控制信號(hào)HH為低態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件241 將導(dǎo)通，使得驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件241的漏極端所輸出的輸出信號(hào)PH呈現(xiàn)高態(tài)， 也就是說(shuō)輸出信號(hào)PH的電壓位準(zhǔn)等于VB。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件242的柵極端接收到高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器220所提供的 高壓端輸出控制信號(hào)HL為低態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件242將導(dǎo)通，使得驅(qū)動(dòng)級(jí) 輸出組件242的源極端所輸出的輸出信號(hào)PH呈現(xiàn)低態(tài)，也就是說(shuō)，輸出信號(hào) PH的電壓位準(zhǔn)等于VS。而在初始的狀態(tài)下，輸出信號(hào)PH為VS。并且VB與VS 此時(shí)可分別例如為80V及65V，但也可因?qū)嶋H應(yīng)用狀況的不同而有所不同。
低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)250連結(jié)于低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器230，其內(nèi)部包含驅(qū)動(dòng)級(jí)輸 出組件251及252，其中驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件251為PM0S，驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件252 為N型金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(N-type metal oxide semiconductor fieldeffect transistor, N-type M0SFET)，并且驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件251的漏極端連 接至驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件252的漏極端。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件251的柵極端接收到低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器230所提供的 低壓端輸出控制信號(hào)LX為低態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件251將導(dǎo)通，使得驅(qū)動(dòng)級(jí) 輸出組件251的漏極端所輸出的輸出信號(hào)PL呈現(xiàn)高態(tài)，也就是說(shuō)輸出信號(hào)PL 的電壓位準(zhǔn)等于VM。
當(dāng)驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件252的柵極端接收到低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器230所提供的 低壓端輸出控制信號(hào)LX為高態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件252將導(dǎo)通，使得驅(qū)動(dòng)級(jí) 輸出組件252的漏極端所輸出的輸出信號(hào)PL呈現(xiàn)低態(tài)，也就是說(shuō)，輸出信號(hào) PL的電壓位準(zhǔn)等于VSS。而在初始的狀態(tài)下，輸出信號(hào)PL為VSS。并且VSS 與VM此時(shí)可分別例如為0V及15V，但也可因?qū)嶋H應(yīng)用狀況的不同而有所不同。
低電壓檢測(cè)器260連結(jié)于輸入邏輯電路210，隨時(shí)檢測(cè)低壓端(低壓電壓 位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器230及低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)250)的供應(yīng)電源(即VM)是否低于一默認(rèn)值， 以進(jìn)一步?jīng)Q定是否輸出一控制信號(hào)至輸入邏輯電路210，來(lái)控制高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí) 240及低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)250的輸出皆為低態(tài)。借助此檢測(cè)及控制，可以確保馬達(dá) 在供電不足的狀況下停止運(yùn)作。
此外，高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器220與低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器230中所采用的電 路，如圖3所示，其為常見的電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器的電路示意圖。
舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)輸入邏輯電路210輸入至電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器輸入端SI的高 壓端信號(hào)HD為高態(tài)，其電壓位準(zhǔn)等于VCC;而輸入至電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器輸入端 SIB為高壓端信號(hào)HD的反相信號(hào)，即為低態(tài)，其電壓位準(zhǔn)等于VSS，于是晶體 管Q3將導(dǎo)通，而晶體管Q4將截止。其中，電壓位準(zhǔn)V1便等于電壓位準(zhǔn)VB。
當(dāng)晶體管Q3導(dǎo)通時(shí)，電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器輸出端SO將呈現(xiàn)低態(tài)，其電壓位準(zhǔn) 等于VSS，并使得晶體管Q2導(dǎo)通。導(dǎo)通后的晶體管Q2會(huì)使得電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器 輸出端SOB呈現(xiàn)高態(tài)，其電壓位準(zhǔn)等于VB，并且使得晶體管Q1截止。因此， 電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器可把該輸入信號(hào)的電壓操作范圍轉(zhuǎn)換至需要的電壓操作范圍 輸出。最后，電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器輸出端SO及SOB將分別作為高壓端輸出控制信 號(hào)HH及HL，來(lái)控制高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)240的切換動(dòng)作。此時(shí)，高壓端輸出控制信 號(hào)HH及HL因?yàn)槭怯靡蚤_啟或關(guān)閉同樣均為PMOS的驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件241及 242，故其可運(yùn)作范圍并不像公知技術(shù)般被限制于VS、B，而可以運(yùn)作于VSS、B的范圍之內(nèi)。
雖然本案利用圖3的電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器來(lái)作為本案的高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器
220及低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器230的實(shí)施例，但本發(fā)明內(nèi)容并不受限于此，凡可
達(dá)到將信號(hào)的電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換的電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器皆為本發(fā)明內(nèi)容的范圍。
根據(jù)上述關(guān)于柵極驅(qū)動(dòng)電路20內(nèi)部結(jié)構(gòu)方塊的敘述可知，高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí) 240的輸出電路采用PMOS來(lái)作為驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件242，因此可以避免在一般高 壓制作過(guò)程下，驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件242采用麗OS時(shí)的基板端(bulk)與源極端 之間所產(chǎn)生的高電壓差，以進(jìn)一步防止基體效應(yīng)(body effect)。
為了更進(jìn)一歩地闡述本發(fā)明內(nèi)容中圖2的柵極驅(qū)動(dòng)電路20的運(yùn)作流程， 請(qǐng)參考圖4所示，其為本發(fā)明內(nèi)容的柵極驅(qū)動(dòng)方法的流程圖。首先，通過(guò)信號(hào) 輸入端HI及LI輸入一組輸入信號(hào)至邏輯電路210中，如步驟S410。
由于柵極驅(qū)動(dòng)電路20在運(yùn)作過(guò)程中，低電壓檢測(cè)器260會(huì)隨時(shí)檢測(cè)低壓 端(包含低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器230及低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)250)的供應(yīng)電源VM，以監(jiān) 控低壓端供應(yīng)電源VM是否小于一默認(rèn)值，如步驟S420。因此，輸入邏輯電路 210即可根據(jù)低電壓檢測(cè)器260檢測(cè)的結(jié)果來(lái)決定其輸出的結(jié)果。
當(dāng)?shù)蛪憾斯?yīng)電源VM小于此默認(rèn)值時(shí)，如步驟S421，低電壓檢測(cè)器260 會(huì)輸出一控制信號(hào)至輸入邏輯電路210，迫使輸入邏輯電路210通過(guò)高壓端信 號(hào)HD來(lái)控制高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)240的輸出信號(hào)f>H為低態(tài)，以及通過(guò)低壓端信號(hào) LD來(lái)控制低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)250的輸出信號(hào)PL也為低態(tài)。
當(dāng)?shù)蛪憾斯?yīng)電源VM大于或等于此默認(rèn)值時(shí)，如步驟S430，輸入邏輯電 路210直接將通過(guò)信號(hào)輸入端HI、 LI所接收到的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成高壓端信號(hào) HD及低壓端信號(hào)LD，并且分別將高壓端信號(hào)HD傳送至高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器 220，以及將低壓端信號(hào)LD傳送至低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器230。
接著，如步驟S440，高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器220會(huì)利用其內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)， 來(lái)轉(zhuǎn)換高壓端信號(hào)HD的電壓操作位準(zhǔn)，也就是根據(jù)高壓端信號(hào)HD的狀態(tài)，來(lái) 決定輸出至高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)240的兩個(gè)反相的高壓端輸出控制信號(hào)HH及HL的狀 態(tài)，以進(jìn)一步?jīng)Q定高壓端最后輸出的輸出信號(hào)PH的狀態(tài)。
而另一方面，如步驟S440，低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器230也會(huì)利用其內(nèi)部的 電路結(jié)構(gòu)，來(lái)轉(zhuǎn)換低壓端信號(hào)LD的電壓操作位準(zhǔn)，也就是根據(jù)低壓端信號(hào)LD 的狀態(tài)，來(lái)決定輸出至低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)250的低壓端輸出控制信號(hào)LX的狀態(tài)，以進(jìn)一步?jīng)Q定低壓端最后輸出的輸出信號(hào)PL的狀態(tài)。此外，此時(shí)低壓端輸出
控制信號(hào)LX因?yàn)槭怯靡蚤_啟或關(guān)閉驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件251及252，理論上可以 運(yùn)作于VSS VM的范圍之內(nèi)。
由于高壓端輸出控制信號(hào)HH傳送至高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)240的驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件 241，用以控制驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件241的開關(guān)切換；而高壓端輸出控制信號(hào)HL 則傳送至高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)240的驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件242，用以控制驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件 242的開關(guān)切換。另外一方面，低壓端輸出控制信號(hào)LX傳送至低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí) 250的驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件251及252，用以控制驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件251及252的開 關(guān)切換。
因此，如步驟S450，高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)240將根據(jù)高壓端輸出控制信號(hào)冊(cè)及 HL的狀態(tài)，來(lái)決定相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件241、 242的開關(guān)切換，以控制高 壓端的輸出信號(hào)ra為高態(tài)或低態(tài)；低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)250將根據(jù)低壓端輸出控制 信號(hào)LX的狀態(tài)，來(lái)決定驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件251、 252的開關(guān)切換，以控制低壓端 的輸出信號(hào)PL為高態(tài)或低態(tài)。
當(dāng)高壓端輸出控制信號(hào)HH為低態(tài)，而高壓端輸出控制信號(hào)HL為高態(tài)時(shí)， 高壓端輸出控制信號(hào)HH會(huì)使驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件241導(dǎo)通，高壓端輸出控制信號(hào) HL則會(huì)使驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件242截止。因此，此時(shí)的高壓端的輸出為高態(tài)，也 就是輸出信號(hào)PH等于電壓位準(zhǔn)VB。
當(dāng)高壓端輸出控制信號(hào)HH為高態(tài)，而高壓端輸出控制信號(hào)HL為低態(tài)時(shí)， 高壓端輸出控制信號(hào)HH會(huì)使驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件241截止，高壓端輸出控制信號(hào) HL則會(huì)使驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件242導(dǎo)通。因此，此時(shí)的高壓端的輸出系為低態(tài)， 也就是輸出信號(hào)PH等于電壓位準(zhǔn)VS。
當(dāng)?shù)蛪憾溯敵隹刂菩盘?hào)LX為低態(tài)時(shí)，低壓端輸出控制信號(hào)LX會(huì)使驅(qū)動(dòng)級(jí) 輸出組件251導(dǎo)通，同時(shí)低壓端輸出控制信號(hào)LX也會(huì)使驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件252 截止。因此，此時(shí)的低壓端的輸出為高態(tài)，也就是輸出信號(hào)PL等于電壓位準(zhǔn) VM。
當(dāng)?shù)蛪憾溯敵隹刂菩盘?hào)LX為高態(tài)時(shí)，低壓端輸出控制信號(hào)LX會(huì)使驅(qū)動(dòng)級(jí) 輸出組件251截止，同時(shí)低壓端輸出控制信號(hào)LX也會(huì)使驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件252 導(dǎo)通。因此，此時(shí)的低壓端的輸出為低態(tài)，也就是輸出信號(hào)PL等于電壓位準(zhǔn) VSS。由上述的柵極驅(qū)動(dòng)電路20的結(jié)構(gòu)及其柵極驅(qū)動(dòng)方法可知，本發(fā)明內(nèi)容利
用高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器220，直接將輸入端(輸入邏輯電路210)的高壓端控 制信號(hào)的電壓操作位準(zhǔn)范圍由VCC至VSS轉(zhuǎn)換為VB至VSS,再根據(jù)高壓電壓 位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的信號(hào)，來(lái)控制高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)240產(chǎn)生高壓端的輸出信號(hào)， 而且該輸出信號(hào)的電壓操作位準(zhǔn)范圍為VB至VS;同時(shí)利用低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換 器230，將輸入端(輸入邏輯電路210)的低壓端控制信號(hào)的電壓操作位準(zhǔn)范 圍由VCC至VSS轉(zhuǎn)換至VM至VSS ，再根據(jù)低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的信號(hào)， 來(lái)控制低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)250產(chǎn)生低壓端的輸出信號(hào)，而該輸出信號(hào)的電壓操作位 準(zhǔn)范圍為VM至VSS。如此一來(lái)，由于不必要的組件已完全被省略，此柵極驅(qū) 動(dòng)電路20將可大幅降低電路組件的使用，因而減少成本的耗費(fèi)。
根據(jù)本發(fā)明的柵極驅(qū)動(dòng)電路的特性，其可以應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)三相馬達(dá)，如圖5 所示，柵極驅(qū)動(dòng)電路50利用驅(qū)動(dòng)器51、 52及53來(lái)分別提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)給推動(dòng) 三相馬達(dá)的N型功率金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管的柵極，使三相馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)。
本發(fā)明內(nèi)容所提供的優(yōu)點(diǎn)在于，直接利用電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器將輸入端的電壓 位準(zhǔn)范圍轉(zhuǎn)換，以降低電路組件的使用，并減少成本的耗費(fèi)。
本發(fā)明內(nèi)容所提供的另一優(yōu)點(diǎn)在于，高壓端采用串接的PM0S來(lái)作為驅(qū)動(dòng) 級(jí)輸出組件，以避免在一般高壓制作過(guò)程下，串接的PM0S連接至NM0S時(shí)， NM0S基板端與源極端之間所產(chǎn)生的高電壓差所造成的基體效應(yīng)。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這 些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
1權(quán)利要求
1、一種柵極驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包含一輸入邏輯電路，具有一高態(tài)電壓位準(zhǔn)及一低態(tài)電壓位準(zhǔn)；一電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器，連結(jié)于該輸入邏輯電路，對(duì)該輸入邏輯電路所提供的信號(hào)，進(jìn)行電壓操作位準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換；及一驅(qū)動(dòng)級(jí)，連結(jié)于該電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器，該驅(qū)動(dòng)級(jí)包含串接的兩個(gè)P型金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管，以根據(jù)該電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的結(jié)果，來(lái)控制該柵極驅(qū)動(dòng)電路的一輸出信號(hào)的狀態(tài)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的柵極驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述的電壓位準(zhǔn) 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換結(jié)果使該電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器的一高態(tài)電壓位準(zhǔn)高于該輸入邏輯電 路的高態(tài)電壓位準(zhǔn)，并使該電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器的一低態(tài)電壓位準(zhǔn)等于該輸入邏輯 電路的低態(tài)電壓位準(zhǔn)。
3、 一種柵極驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包含一輸入邏輯電路，具有一高態(tài)電壓位準(zhǔn)及一低態(tài)電壓位準(zhǔn)； 一電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器，連結(jié)于該輸入邏輯電路，對(duì)該輸入邏輯電路所提供的信號(hào)，進(jìn)行電壓操作位準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換，使該電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器的一高態(tài)電壓位準(zhǔn)高于該輸入邏輯電路的高態(tài)電壓位準(zhǔn)，并使該電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器的一低態(tài)電壓位準(zhǔn)等于該輸入邏輯電路的低態(tài)電壓位準(zhǔn)；及一驅(qū)動(dòng)級(jí)，連結(jié)于該電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器，以根據(jù)該電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的結(jié)果，來(lái)控制該柵極驅(qū)動(dòng)電路的一輸出信號(hào)的狀態(tài)。
4、 一種柵極驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，包含 一輸入邏輯電路；一高壓端，連結(jié)于該輸入邏輯電路，包含一高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器，對(duì)該輸入邏輯電路所提供的信號(hào)，進(jìn)行電壓操作位準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換；以及一高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)，連結(jié)于該高壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器，用以通過(guò)該高壓電壓位 準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的結(jié)果，來(lái)控制該高壓端的一輸出信號(hào)的狀態(tài)；及一低壓端，連結(jié)于該輸入邏輯電路，包含一低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器，對(duì)該輸入邏輯電路所提供的信號(hào)，進(jìn)行電壓操作位準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換；以及一低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)，連結(jié)于該低壓電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器，用以通過(guò)該低壓電壓位 準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的結(jié)果，來(lái)控制該低壓端的一輸出信號(hào)的狀態(tài)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的柵極驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述的高壓端驅(qū) 動(dòng)級(jí)包含串接的兩個(gè)P型金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管，其中高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)的其 中一個(gè)P型金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管用以控制該高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出高態(tài)，而 另一P型金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管則用以控制該高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出低態(tài)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的柵極驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，所述的低壓端驅(qū) 動(dòng)級(jí)包含一P型金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管及一N型金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體 管，其中該P(yáng)型金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管用以控制該低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出高 態(tài)，而該N型金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管則用以控制該低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出低 態(tài)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的柵極驅(qū)動(dòng)電路，其特征在于，還進(jìn)一步包含一 低電壓檢測(cè)器，其連結(jié)于該輸入邏輯電路，用以監(jiān)控該低壓端供應(yīng)電源的位準(zhǔn)， 而當(dāng)該低壓端供應(yīng)電源的位準(zhǔn)低于一默認(rèn)值時(shí)，該低電壓檢測(cè)器強(qiáng)制該高壓端 驅(qū)動(dòng)級(jí)及該低壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)的輸出呈現(xiàn)低態(tài)。
8、 一種柵極驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，用以控制一柵極驅(qū)動(dòng)電路的輸出信 號(hào)的狀態(tài)，該方法包含輸入一輸入信號(hào)，該輸入信號(hào)具有一高態(tài)電壓位準(zhǔn)及一低態(tài)電壓位準(zhǔn)； 轉(zhuǎn)換該輸入信號(hào)，以產(chǎn)生至少一高壓端輸出控制信號(hào)及至少一低壓端輸出 控制信號(hào)，該高壓端輸出控制信號(hào)以及該低壓端輸出控制信號(hào)的一高態(tài)電壓位 準(zhǔn)均高于該輸入信號(hào)的高態(tài)電壓位準(zhǔn)，且該高壓端輸出控制信號(hào)以及該低壓端 輸出控制信號(hào)的一低態(tài)電壓位準(zhǔn)均等于該輸入信號(hào)的低態(tài)電壓位準(zhǔn)；根據(jù)該高壓端輸出控制信號(hào)來(lái)控制該柵極驅(qū)動(dòng)電路的一高壓端的輸出；以及根據(jù)該低壓端輸出控制信號(hào)來(lái)控制該柵極驅(qū)動(dòng)電路的一低壓端的輸出。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的柵極驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，還進(jìn)一步包含隨 時(shí)檢測(cè)該低壓端的供應(yīng)電源的位準(zhǔn)，以進(jìn)一步產(chǎn)生一控制信號(hào)來(lái)控制轉(zhuǎn)換該輸 入信號(hào)的動(dòng)作，而當(dāng)該低壓端供應(yīng)電源的位準(zhǔn)小于一默認(rèn)值，則強(qiáng)制使該高壓 端及該低壓端的輸出為低態(tài)。
10、根據(jù)權(quán)利要求8所述的柵極驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，根據(jù)該高壓端輸 出控制信號(hào)來(lái)切換該柵極驅(qū)動(dòng)電路的該高壓端輸出路徑，以決定該高壓端的輸 出為高態(tài)或低態(tài)，并且根據(jù)該低壓端輸出控制信號(hào)來(lái)切換該柵極驅(qū)動(dòng)電路的該 低壓端輸出路徑，以決定該低壓端的輸出為高態(tài)或低態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柵極驅(qū)動(dòng)電路及其驅(qū)動(dòng)方法，在直接利用電壓位準(zhǔn)轉(zhuǎn)換器將輸入端信號(hào)的電壓操作位準(zhǔn)范圍轉(zhuǎn)換，以降低電路組件的使用，并減少成本的耗費(fèi)，并且在高壓端驅(qū)動(dòng)級(jí)輸出組件采用串接的P型金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管來(lái)作為開關(guān)切換，以避免在一般的高壓制作過(guò)程中產(chǎn)生基體效應(yīng)。
文檔編號(hào)H03K19/0185GK101442302SQ20071018771
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2007年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日
發(fā)明者劉溫良, 張逸泰, 陳俊雄 申請(qǐng)人:盛群半導(dǎo)體股份有限公司