死區時間可調的驅動電路的製作方法

2023-04-23 07:06:51 8

專利名稱：死區時間可調的驅動電路的製作方法
技術領域：
本發明的實施方式涉及驅動電路，尤其是用於半橋的驅動電路。
背景技術：
半橋包括兩個電子開關，第一電子開關又被稱作高邊開關，第二電子開關又被稱作低邊開關。開關使它們的負載路徑串聯連接，在半橋操作時，具有兩個開關的串聯電路連接在第一電源電位和第二電源電位的端子之間。半橋的輸出端(output)可由電路節點形成，該節點是兩個開關的負載路徑的共有電路節點。半橋的應用領域非常廣泛，例如電機驅動電路、開關電源、或包含兩個半橋的全橋(H橋)。半橋採用的電子開關為例如MOS電晶體，比如MOSFET (金屬氧化物半導體場效應 電晶體)或IGBT (絕緣柵雙極型電晶體)。MOS電晶體是可通過施加適當的柵極驅動電壓來導通或切斷的壓控器件，該柵極驅動電壓施加於用作控制端子的柵極端子與源極端子(M0SFET內)或發射極端子(IGBT內)之間。可獲得各種不同類型的MOS電晶體，其具有從幾十伏到幾千伏不等的電壓阻斷能力、不同的導通電阻、和/或不同的閾值電壓。「閾值電壓」為MOS電晶體開始導電時的柵極驅動電壓。通常，具有低電壓阻斷能力的MOS電晶體的閾值電壓低，而具有高電壓阻斷能力的MOS電晶體的閾值電壓高。為完全導通MOS電晶體以獲得最小導通電阻，將要施加的柵極驅動電壓的絕對值高於閾值電壓。有些MOS電晶體可使用最大信號電平為5V或3. 3V的邏輯電平驅動信號來導通或切斷，而另一些MOS電晶體則要求柵極驅動電壓具有更高的最大電壓電平。為防止半橋在操作時產生直通電流，驅動兩個開關時，不能同時將其導通(處於打開狀態)。此外，切斷其中兩個開關中的一個開關的時間和打開兩個開關中的另一個開關的時間之間應當有一個死區時間(dead time)。需要一種驅動電路，尤其是驅動半橋的驅動電路，該驅動電路被配置為生成具有可調節的驅動信號範圍和可調節的死區時間的第一和第二驅動信號。

發明內容
根據第一實施方式，驅動電路包括第一輸入端子，被配置為接收第一輸入信號；第一輸出端子，被配置為提供第一驅動信號；第二輸出端子，被配置為提供第二驅動信號；以及模式選擇端子，被配置為具有連接其上的模式選擇元件。該驅動電路被配置為，基於第一輸入信號生成第一和第二驅動信號，使得第一和第二驅動信號中的一個信號呈現(assume,採用)關門電平(off-level,截止電平)時的時間和另一信號呈現開門電平(on-level,導通電平)時的時間之間存在死區時間。該驅動電路還被配置為計算(evaluate)模式選擇元件的至少一個電參數，並被配置為基於計算出的參數來調節第一驅動信號的第一信號範圍和第二驅動信號的第二信號範圍以及基於計算出的參數來調節死區時間。根據第二實施方式，驅動電路包括第一輸入端子，被配置為接收第一輸入信號；第二輸入端子，被配置為接收第二輸入信號；第一輸出端子，被配置為提供第一驅動信號；第二輸出端子，被配置為提供第二驅動信號；以及模式選擇端子，被配置為具有連接其上的模式選擇元件。該驅動電路被配置為呈現內部死區時間生成模式和外部死區時間生成模式之一，在內部死區時間生成模式中，基於第一輸入信號生成第一和第二驅動信號，使得第一和第二驅動信號中的一個信號呈現關門電平時的時間和另一個信號呈現開門電平時的時間之間存在死區時間；在外部死區時間生成模式中，第一驅動信號基於第一輸入信號，而第二驅動信號基於第二輸入信號。該驅動電路還被配置為計算模式選擇元件的至少一個電參數，並被配置為基於計算出的參數來調節內部死區時間生成模式或外部死區時間生成模式。通過閱讀下列詳細描述和參看附圖，本領域的技術人員會發現其他特徵和優點。


將參考

實施方式。附圖僅用於示出基本原理，因此本文只示出了理解基本原理所必要的方面。附圖不是按照比例繪製的附圖。附圖中，同樣的參考字符代表同樣 的特徵。圖I示意性地示出了生成第一和第二驅動信號的驅動電路的一個實施方式。圖2示出了時序圖，圖示說明圖I中驅動電路的操作原理。圖3示出了時序圖，圖示說明第一和第二驅動信號之一的關門電平和第一和第二驅動信號中的另一個的開門電平之間的死區時間。圖4示出了驅動電路的操作原理，涉及死區時間的生成以及涉及第一、第二驅動信號的信號範圍的選擇。圖5更詳細地示出了圖I中驅動電路的第一實施方式。圖6更詳細地示出了圖I中驅動電路的第二實施方式。圖7示出了圖5、圖6中驅動電路的驅動器的一個實施方式。圖8示出了圖5、圖6中驅動電路的控制電路的一個實施方式。圖9示意性地示出了生成第一、第二驅動信號的驅動電路的另一實施方式。圖10示出了圖9中驅動電路的操作原理，涉及死區時間的生成，第一、第二驅動信號的信號範圍的選擇以及第一、第二驅動信號的生成。圖11詳細地示出了圖9中驅動電路的一個實施方式。圖12詳細地示出了圖11中驅動電路的控制電路的一個實施方式。圖13示出了計算電路的一個實施方式。
具體實施例方式出於示例性說明目的，下文將詳細闡述本發明的實施方式。這些實施方式涉及驅動電路。該驅動電路是在特定環境下，即在驅動半橋的情況下闡述的。但這只是一個例子。該驅動電路還可用於其它任何需要驅動兩個電子開關的電路應用中。圖I示意性地示出了驅動電路I的第一實施方式，該驅動電路被配置為驅動兩個電子開關，比如半橋的兩個電子開關。出於示例性說明目的，圖I還示出(以虛線)了一個半橋。該半橋包括第一電子開關HS，又被稱作高邊開關；和第二電子開關(LS)，又被稱作低邊開關。對於這兩個電子開關HS和LS，每個都具有位於第一、第二負載端子之間的內部負載路徑和控制端子。兩個電子開關HS和LS的負載路徑是串聯的，在半橋操作時，具有兩個電子開關HS和LS的負載路徑的串聯電路分別連接在正電源電位V+的電源端子和負電源電位或基準電位GND的電源端子之間。該半橋還包括了由一個電路節點構成的輸出端子，該節點是兩個開關HS和LS的負載路徑的共同電路節點。負載Z可連接至半橋的輸出端子。負載Z為例如電機、電感負載(例如電磁閥)、開關電源中的整流電路、包括燈鎮流器電路中的燈的整流電路等。圖I示出的實施方式中，半橋的電子開關HS和LS實現為M0SFET，尤其是η型MOSFET0這些MOSFET具有在漏極端子和源極端子之間形成負載路徑的漏源路徑和形成控制端子的柵極端子。應注意實現具有兩個η型MOSFET的半橋只是一個例子。半橋還可實現為其他類型的MOS電晶體，例如P型MOSFET或IGBT。此外，半橋可實現為互補M0SFET，使得兩個電子開關之一例如低邊開關LS為η型M0SFET，而兩個電子開關中的另一個例如高邊開關HS為P型MOSFET。 驅動電路I包括第一輸出端子11，提供第一驅動信號Voutlis ;第二輸出端子12，提供第二驅動信號Voutlij ;第一輸入端子14,接收第一輸入信號SI ;以及模式選擇端子13,被配置為包含連接其上的模式選擇元件2。圖I在虛線中示出了模式選擇元件2。模式選擇元件2例如為具有至少一個電參數的無源器件。例如，模式選擇元件2是電阻作為電參數的電阻器、電感作為電參數的線圈、或電容作為電參數的電容器。模式選擇元件2也可用兩個以上的無源組件實現。圖I示出的實施方式中，驅動電路I生成高邊開關HS的柵極驅動電壓作為第一驅動信號Voutffi、和低邊開關LS的柵極驅動電壓作為第二驅動信號Voutw在這種情況下，第一驅動信號Voutffi是第一輸出端子11和第一基準端子REFl之間的電壓，而第二驅動信號VoutLS是第二輸出端子12和第二基準端子REF2之間的電壓。圖I示出的電路應用中，驅動電路I的第一輸出端子11耦接至高邊開關HS的柵極端子，第一基準端子REFl耦接至高邊開關HS的源極端子，第二輸出端子12耦接至低邊開關LS的柵極端子，第二基準端子REF2耦接至低邊開關LS的源極端子。驅動電路I被配置為根據第一輸入信號SI,生成第一、第二驅動信號Voutffi和Voutis,使得第一、第二驅動信號VoutHS和Voutlii中的一個信號的關門電平和第一、第二驅動信號Voutlis和Voutu中的另一信號的開門電平之間存在死區時間。參考圖2對此有更為詳細的闡述，圖2不意性地不出了第一輸入信號SI、第一和第二驅動信號VoutHS和Voutljs的時序圖。第一和第二驅動信號Voutffi和￥011沁可各自呈現開門電平和關門電平。驅動信號VoutHS、VoutLS的開門電平是相應的電子開關HS、LS導通的信號電平,而關門電平是相應的電子開關HS、LS切斷的信號電平。圖2中，驅動信號VoutHS的開門電平表不為高信號電平，而關門電平表示為低信號電平。但這只是一個例子。開門電平也可表示為低電平而關I 電平可表不為聞電平。第一輸入信號SI可呈現第一信號電平，根據圖2中的例子為高信號電平，以及第二信號電平，根據圖2中的例子為低信號電平。出於示例性說明目的，假設當第一輸入信號SI呈現第一信號電平時，第一驅動信號Voutffi呈現開門電平以便導通高邊開關HS，當第一輸入信號SI呈現第二信號電平時，第一驅動信號Voutlis呈現關門電平以便切斷高邊開關HS。此外，高邊開關HS和低邊開關LS應互補地導通，以使兩個開關不會同時導通。因此，當第一輸入信號SI具有第一信號電平時,第二驅動信號Voutli;具有關門電平，而當第一輸入信號SI具有第二信號電平時，第二驅動信號VouL具有開門電平。參照圖2，驅動電路I還被配置為生成死區時間Tdt，該死區時間介於第一、第二驅動信號VoutHS和Voutlii中的一個信號呈現關門電平時的時間與第一、第二驅動信號VoutHS和Voutu中的另一信號呈現開門電平時的時間之間。圖2示出了生成死區時間Tdt的兩種情況。圖2中，tl表不第一輸入信號SI呈現第一信號電平時的時間，以便第一驅動信號Voutis呈現關門電平。第二驅動/[目號Voutas的開門電平在稍晚時間t2生成，時間tl和t2之間存在與死區時間Tdt對應的時間延遲。同樣地，死區時間Tdt在輸入信號SI呈現第二信號電平以便第一驅動信號Voutffi呈現其關門電平的時間t3和第二驅動信號VoutLs呈現開門電平的時間t4之間生成。在圖2中，用垂直上升緣和垂直下降緣示意性地示出了輸入信號SI、第一和第二 驅動/[目號Voutffi和Voutu的/[目號波形。但尤其是第一和第二驅動/[目號Voutffi和Voutu的上升緣和下降緣可以不是垂直的，圖3示出了該情況。這是由於上述信號的信號電平變化涉及了對MOSFET (HS和LS)的內部柵源電容進行充電或放電，而這將耗費一些時間。這種情況下，例如，死區時間Tdt是待切斷的開關的驅動信號已降至第一閾值的時間(圖3中的tlO)和待導通的開關的驅動信號已增至第二閾值的時間(圖3中的til)之間的時段。在圖3示出的例子中，第一驅動信號Voutffi具有下降緣,其中，第一閾值為第一驅動信號VoutHS的最大信號值的90% ;第二驅動信號Vouks具有上升緣，其中，第二閾值為第二驅動信號Voutu的最大信號電平的10%。多種不同類型的MOS電晶體可用作半橋的高邊開關HS和低邊開關LS。這些不同類型的MOS電晶體可具有不同的電壓阻斷能力、導通電阻、和/或閾值電壓。因此，為了恰當地驅動這些不同類型的MOS電晶體，需要第一和第二驅動信號Voutffi和Voutu的不同信號範圍，尤其是不同的最大信號電平。一些MOS電晶體可由邏輯信號來驅動。這些MOSFET又被稱作「邏輯電平」M0SFET。一些MOS電晶體則需更高的驅動信號電平。這些MOSFET又被稱作「正常電平」MOSFET。正常電平電晶體可以具有(但不一定必須具有)比邏輯電平電晶體更高的電壓能力。例如，邏輯信號是信號範圍為OV到5V之間或OV到3. 3V之間的信號。例如，更高的信號範圍為OV到IOV之間或OV到15V之間的信號範圍。圖I中的驅動電路被配置為，基於模式選擇元件2的至少一個電參數來調節死區時間Tdt以及第一和第二驅動信號Voutlis和Vouks的信號範圍。這使得用戶可考慮到待驅動的MOS電晶體和必需的死區時間來配置驅動電路。因此，驅動電路I的配置涉及將具有合適電參數的模式選擇元件2連接到模式選擇端子13上。下面參考圖4說明了驅動電路I的操作原理，涉及死區時間Tdt選擇、第一和第二驅動信號的信號範圍選擇。基於模式選擇元件2的至少一個電參數R2，圖4示出了死區時間Tdt以及第一和第二驅動信號Voutffi和Voutlij的信號範圍。根據一個實施方式，電參數R2是模式選擇元件2的電阻。參照圖4，驅動電路I被配置為基於電參數R2在兩種不同的操作模式下操作，即(a)第一操作模式,其中,第一驅動信號VoutHS具有第一信號範圍而第二驅動信號Voutlij具有第二信號範圍，以及(b)第二操作模式，其中，第一驅動信號Voutlis具有第三信號範圍，而第二驅動信號Voutu具有第四信號範圍。當參數R2位於第一參數區間[R23、R24]時，驅動電路I處於第一操作模式，而當參數R2位於第二參數區間[R25、R26]時，驅動電路I處於第二操作模式。兩個參數區間並不重疊，這就意味著一個參數區間的參數值不會包含在另一個區間內。在圖4示出的實施方式中，由於代表第二區間下限的參數值R25比代表第一區間上限的參數值1 24大，兩個區間之間存在一個安全裕度。但這只是一個例子。兩個區間也可彼此毗鄰。這種情況下，表示第二區間下限的參數值和表示第一區間上限的參數值相等，即 R24=R25。在兩種操作模式的任一模式之中，死區時間Tdt依賴於電參數R2。在圖4示出的具體實施方式
中，在第一、第二參數區間[R23、R24]和[R25、R26]內死區時間Tdt關於電參 數線性地上升。因此，通過選擇具有位於第一區間[R23、R24]內的電參數值的模式選擇元件2，第一驅動信號Voutlis的信號範圍將為第一信號範圍，第二驅動信號Vouqs的信號範圍將為第二信號範圍，而死區時間Tdt將為根據圖4最上端圖表中示出的特徵曲線的參數值而定義的死區時間TDT。同樣地，選擇具有位於第二參數區間[R25、R26]內的電參數的模式選擇元件2導致第一驅動信號Voutlis的信號範圍為第三信號範圍，第二驅動信號Voutu的信號範圍將為第四信號範圍，而死區時間Tdt為根據特徵曲線的電參數而定義的死區時間。圖4僅僅示意性地示出了第一、第二、第三和第四信號範圍。每一信號範圍都由最小信號值和最大信號值定義。根據一個實施方式，第一、第二信號範圍相等，二者是在第一操作模式中第一、第二驅動信號VoutHS、VoutLS的信號範圍；第三、第四信號範圍亦相等，二者是在第二操作模式中第一、第二驅動信號V0UtHS、V0Utu的信號範圍。這些第一、第二、第三和第四信號範圍的最小信號值可以相同，例如為零。圖4示出的實施方式中，第一、第二信號範圍比第二、第三信號範圍大，這意味著第一、第二信號範圍的最大信號值和最小信號值之間的差值比第三、第四信號範圍的最大信號值和最小信號值之間的差值大。圖4中，TDT_MIN指最小死區時間，而TDT_MX指最大死區時間，可通過模式選擇元件2進行調節。圖4示出的實施方式中，最小值和最大值在第一和第二操作模式中相等。但這只是一個例子。最小值和最大值在第一和第二模式中亦可不同。圖5更詳細地示出了驅動電路I的一個實施方式，該驅動電路I被配置為根據模式選擇元件2調節死區時間Tdt以及第一和第二驅動信號V0UtHS、V0Utu的信號範圍。根據圖5的驅動電路I具有包括接收第一控制信號SS1的輸入端的第一驅動器S1、和耦接至第一輸出端子11的輸出端。第一驅動器S1還包括接收電源電壓的電源端子。第一電源電壓源I連接到第一驅動器S1的上述電源端子。電源端子之一耦接至第一基準端子REFl。在圖5的實施方式中，該電源端子為驅動器S1的負電源端子。驅動電路I還包括具有接收第二控制信號S52的輸入端的第二驅動器32、和耦接至第二輸出端子12的輸出端。第二驅動器32還包括電源端子，其中第二電源電壓源42連接到這些電源端子。驅動器32的負電源端子連接到第二基準端子REF2。第一、第二驅動器3p32的「負電源端子」是可以獲得第一、第二驅動器3p32的最低電位的那些電源端子。驅動電路I還包括控制電路5，該控制電路具有接收第一輸入信號SI的輸入端和第一、第二輸出端。在第一輸出端可獲得第一控制信號SS1，而在第二輸出端可獲得第二控制信號S52。第一控制信號SS1通過第一驅動器S1來控制高邊開關HS,第二控制信號S52通過第二驅動器32來控制低邊開關LS。根據參考圖2的說明，控制電路5從輸入信號SI生成第一、第二驅動信號SS1和S52，使得切斷開關HS和LS之一的時間和導通開關HS和LS中的另一個的時間之間存在死區時間。第一和第二控制信號SS1和S52可各自呈現開門電平和關門電平，其中，當相應控制信號SS1和S52呈現開門電平時，高邊開關和低邊開關HS和LS被導通，而當相應控制信號SS1和S52呈現關門電平時，開關將被切斷。控制電路5接收死區時間信號SDT，並且被配置為根據死區時間信號Sdt在生成第一和第二控制信號SS1和S52中調節死區時間。死區時間信號Sdt由計算電路6提供，計算電路6連接在模式選擇端子13上，並且被配置為計算連接在模式選擇端子13上的模式選擇元件2的電參數。例如，計算電路6被配置計算模式選擇元件2的電阻。例如，計算電阻可以包括驅動已知的恆定電流通過模式選擇元件2並檢測跨模式選擇元件2的壓降情況。而後，只需簡單地將測得的電壓除以已 知電流便可獲得電阻。計算電路6還被配置為根據圖4中示出的特徵曲線生成死區時間信號SDT。根據一個實施方式,計算電路6包括儲存電阻值和相應的死區時間值的查找表。這種情況下，計算電路6將從查找表中讀取與計算出的電阻值對應的死區時間值，並將讀取的死區時間值作為死區時間信號Sdt輸出到控制電路5。計算電路6還提供信號範圍信號SSK。該信號範圍信號Ssk包含關於信號範圍的信息，該信號範圍將被調節用於第一和第二驅動信號Voutffi和Voutlijtj在圖5的驅動電路中，這些信號範圍均依賴於電源電壓源I和42提供的電源電壓Vl和V42。電源電壓源I和42是可調節的電源電壓源，各自根據信號範圍信號Ssk提供相應的輸出電壓Vl和V42。根據圖5的驅動電路I可呈現由信號範圍信號Ssk支配的兩種操作模式。根據電參數是處於第一參數區間[R23、R24]還是處於第二參數區間[R25、R26]，信號範圍信號Ssk可呈現兩種不同的信號電平。當信號範圍信號Ssk具有表明第一操作模式的信號電平時，第一電源電壓源I生成限定第一信號範圍的第一電源電壓，而第二電源電壓源42生成限定第二信號範圍的第二電源電壓。當信號範圍信號Ssk具有表明第二操作模式的信號電平時,第一電源電壓源I生成限定第三信號範圍的第三電源電壓，而第二電源電壓源42生成限定第四信號範圍的第四電源電壓。第一、第二電源電壓源1和42接收信號範圍信號Ssk作為電壓調節信號。諸如第一、第二電壓源4和42的可調節電壓源是公知的，在此無需過多解釋。根據一個實施方式，第一和第二電源電壓相等，第三和第四電源電壓相等，其中第一和第二電源電壓大於第三和第四電源電壓。根據一個實施方式，第三和第四電源電壓是具有例如5V或3. 3V的邏輯電平的電源電壓，以便驅動邏輯電平電晶體。例如，第一和第二電源電壓的範圍是IOV到15V，以便驅動正常電平電晶體。參照圖5,電平位移器7可置於控制信號5的第一輸出端和第一驅動器S1的輸入端之間。圖6示出了驅動電路I的另一實施方式。圖6中的驅動電路I是根據圖5的驅動電路I的修改例，因此接下來將只對不同或新增的特徵進行介紹。參照圖5和圖6，驅動電路I接收電源電壓VdcL該電源電壓Vdd以在圖5中未清晰示出的方式向驅動電路I的獨立電路塊供電。特別是，該電源電壓Vdd供應到內部源電壓源七和七並因此被用來生成內部電源電壓M1和V42,該內部電源電壓被第一、第二驅動器S1和32用來生成驅動信號VoutHS和Voutu。參照圖6,驅動電路I可包括接收外部電源電壓Vdd的欠壓(undervoltage)檢測電路8，被配置為計算外部電源電壓Vdd。該欠壓檢測電路8還接收含有驅動電路I的當前操作模式信息的信號範圍信號SSK。該欠壓檢測電路8被配置為，比較閾值電壓和外部電源電壓Vdd,且當外部電源電壓Vdd低於閾值電壓時,停用(deactivate)驅動電路I。閾值電壓依賴於信號範圍信號Ssk，其中，當驅動電路I處於第一操作模式時，閾值電壓具有第一值，而當驅動電路I處於第二操作模式時，閾值電壓具有第二值，其中第一值大於第二值。第一、第二驅動器S1和32可為傳統驅動器，被配置為基於輸入或控制信號由電源電壓生成驅動信號。為了更好地理解驅動器S1和32，圖7示出了這些驅動器的一個實施方式。圖7中示出的驅動器可用於實現各個第一和第二驅動器31和32。為完整起見，圖7還分別示出了相應的電源電壓源1或42。驅動器包括第一開關31，連接在第一電源端子和輸出端之間；以及第二開關32，連接在第二電源端子和輸出端之間。可選地，第一電流源33與第一開關31串聯在一起，和/或第二電流源34與第二開關32串聯在一起。電流源33和34用來限制驅動器S1和32的輸出端的充電電流或放電電流。分別根據控制信號S5/S52以 互補的方式驅動第一、第二開關31和32,以便在同一時間僅僅導通開關31和32之一。根據一個實施方式，第二開關32將根據控制信號SSi/Sh導通或切斷，而第一開關31將根據逆變控制信號S5/S52導通或切斷。該逆變控制信號可在接收控制信號SSi/Sh的逆變器35的輸出端上獲得。圖7的驅動器S1和32中，當控制信號SS1ZiSS2具有開門電平時，第一開關31被導通。這種情況下，輸出端11/12和基準端子REF1/REF2之間的驅動電壓Voutlis和Vouks對應於電源電壓VI/VI。當控制信號Sxl/S52具有關門電平時，第二開關32被導通。這種情況下，驅動電壓V0UtHS/V0U^為零。第一、第二開關31和32可實現為傳統電子開關,例如MOSFET、IGBT和BJT等。圖8示出了生成第一、第二控制信號S5pS52的控制電路5的一個實施方式。參照圖8，控制電路5具有第一、第二可調延遲元件51p512，各自接收死區時間信號SDT。延遲元件51p512被配置為以由死區時間信號Sdt調節的延遲時間來延遲輸入信號。第一延遲元件Sl1接收驅動電路的輸入信號SI作為輸入信號,第二延遲兀件512接收可在逆變器53的輸出端獲得的逆變輸入信號SI作為輸入信號。第一控制信號SS1可從例如AND門的邏輯門52!獲得,該邏輯門接收第一延遲兀件Sl1的輸出信號、和輸入信號Sp第二控制信號S52可從例如AND門的另一邏輯門522的輸出端獲得，該邏輯門接收第二延遲元件512的輸出信號和可在逆變器53輸出端獲得的逆變輸入信號作為輸入信號。圖5至圖8中示出的框圖用來示例性說明單獨的電路的操作原理而非實施例。這些圖中示出的單獨的電路塊可用模擬電路或數字電路實現，或用諸如微處理器的處理器和軟體實現。圖9示出了驅動電路I的另一實施方式。該驅動電路基於圖I中示出的驅動電路，與圖I中的驅動電路的不同之處在於它包含接收第二輸入信號S2的第二輸入端子15。圖9的驅動電路I可以兩種不同的操作模式操作，即內部死區時間生成模式和外部死區時間生成模式。在內部死區時間生成模式中，驅動電路I的操作方式可與參考圖I至圖8所闡述的驅動電路I的操作方式相同，這意味著，第一和第二驅動信號Voutffi和Voutu基於第一輸入信號SI生成，並且由連接在模式選擇端子13上的模式選擇元件2定義的死區時間和信號範圍。在外部死區時間生成模式中，第一驅動信號Voutffi是從第一輸入信號SI生成，而第二驅動信號Voutu是從第二輸入信號S2生成。這種情況下，一個驅動信號的關門電平的時間和另一驅動信號的開門電平的時間之間的死區時間將僅由第一、第二輸入信號SI和S2的時序(timing)來定義。驅動電路I根據模式選擇元件2的電參數在內部死區時間生成模式或外部死區時間生成模式下操作。根據一個實施方式，第一、第二驅動信號Voutffi^P Voutlij的信號範圍在外部死區時間生成模式下能以與內部死區時間生成模式中相同的方式調節。接下來參考圖10對圖9的驅動電路I的操作原理進行說明。圖10示意性地示出了基於電參數R2的死區時間Tdt、基於電參數R2的第一和第二驅動信號Voutffi和VoutLs的信號範圍。當電參數R2分別位於第一區間[R23、R24]和第二區間[R25、R26]時，驅動電路I按圖4至圖8中說明的方式操作。上述第一、第二操作模式是圖9中驅動電路I的內部死區時間生成模式的子模式。當外部電參數R2位於另一參數範圍時，驅動電路I處於外部死區時間生成模式 中。該另一參數範圍包括兩個子範圍或區間，即第三區間[R2i、R22]和第四區間[R27、R28]。當電參數R2位於第三區間[R2i、R22]時，第一、第二驅動信號Voutffi和VoutLs的信號範圍對應第一操作模式的信號範圍，而當電參數R2位於第四區間[R27、R28]時，所述信號範圍對應第二操作模式的信號範圍。但這只是一個例子。當電參數R2位於第三、第四區間時的信號範圍可分別不同於第一、第二操作模式的信號範圍。圖11更詳細地示出了圖9中驅動電路I的一個實施方式。在本實施方式中，計算電路6生成信號範圍信號Ssk、延遲時間信號Sdt和使能信號S2en，使能信號S2en使能用於生成第二控制信號S52的第二輸入信號S2。控制電路5接收使能信號S2en。延遲時間信號Sdt的生成對應於結合圖5闡述的延遲時間信號的生成。信號範圍信號Ssk的生成對應於結合圖5闡述的信號範圍信號Ssk的生成，同時當計算電路6計算出的電參數R2位於第三區間[R2i、R22]時，根據圖11的信號範圍信號Ssk也具有表明第一、第二驅動信號Voutlis和Vout^的更高信號範圍的第一信號電平。因此，當電參數R2位於第四區間[R27、R28]時，信號範圍信號Ssk具有第二信號電平。圖12示出了圖11中控制電路5的一個實施方式。圖12中的控制電路5基於圖8的控制電路，還包括了第一多路轉換器54x和第二多路轉換器542。多路轉換器51和542由使能信號S2EN控制。第一多路轉換器5七接收第一輸入信號SI和第一邏輯門52i的輸出信號。第二多路轉換器542接收第二輸入信號S2和第二邏輯門522的輸出信號。當使能信號S2EN具有表明驅動電路I處於外部死區時間生成模式的信號電平時,第一多路轉換器54ι通過第一輸入信號SI,而第二多路轉換器542中通過第二輸入信號S2。當使能信號S2EN表明驅動電路I處於內部死區時間生成模式時，多路轉換器54p542通過相應邏輯門52p522的輸出信號。圖13示出了計算電路6的一個實施方式，該計算電路提供延遲時間信號Sdt、信號範圍信號Ssk和使能信號S2en。參照圖13，計算電路6包含連接至模式選擇端子13的調壓器61。調壓器61被配置為驅動輸出電流113經模式選擇端子13通過模式選擇元件2，使得跨模式選擇元件2的壓降V13等於基準電壓VKEF1。出於示例性說明目的，假設模式選擇元件2為具有電阻R2的歐姆電阻器。這種情況下，輸出電流113與歐姆電阻R2之間如下地成比例
I13=V13/R2=VEEF1/R2(I)圖13示出的實施方式中，調壓器61包括具有負載路徑和控制端子的電晶體612。電晶體612的負載路徑耦接至模式選擇端子13。電晶體612由運算放大器612驅動。該運算放大器在第一輸入端子接收基準電壓Vkefi和在第二端子接收跨模式選擇元件2的電壓V13。電晶體612操作為可變電流源，根據基準電SVkefi和跨模式選擇元件2的電壓V13提供輸出電流113。計算電路6還包括具有一個輸入電晶體62i和三個輸出電晶體622、623和624的電流鏡。輸入電晶體621與調壓器61的電晶體612串聯連接，以便使輸出電流113流過輸入電晶體62lt)電流鏡通過輸出電晶體622、623和624將輸出電流113反射至三個計算單元63、64和65。輸入電晶體62i和輸出電晶體622、623和624之間的電流鏡比例(current mirrorratio)可為1:1，也可不為1:1。第一種情況下，輸出電晶體622、623和624提供的電流等於輸出電流113。第二種情況下，輸出電晶體622、623和624提供的電流與輸出電流113成比例。 第一計算單元63生成延遲時間信號SDT。第一計算單元63包括與第一輸出電晶體622串聯連接的電容器631，和與電容器631並聯連接的開關632。開關632可實現為傳統的電子開關，比如電晶體。控制邏輯633控制開關632並計算跨電容器631的電壓V631。當開關632切斷(打開)時，電容器631由第一輸出電晶體622提供的電流進行充電。控制邏輯633被配置為計算電容器631的兩種充電狀態之間的時間差。根據一個實施方式，第一充電狀態是電容器631放電時(即當第二開關632導通(關閉)時)的充電狀態。第二充電狀態是跨電容器631的電壓V631等於提供給控制邏輯633的第二基準電壓Vkef2時的充電狀態。時間差與第一輸出電晶體622提供的電流成比例，與輸出電流113成比例，因此與模式選擇元件2的歐姆電阻器R2成比例。控制邏輯633被配置為根據計算出的時間差生成延遲時間信號SDT。第二計算單元64接收來自第二輸出電晶體623的輸出電流。該第二計算單元64包括與第二輸出電晶體623串聯連接的電流源641 ;和比較器642，用第二輸出電晶體623和電流源641之間的電路節點上的電位與通道基準電壓比較。當第二輸出電晶體623提供的電流低於電流源641提供的電流時，比較器642將生成具有第一信號電平的信號範圍信號Ssk;當第二輸出電晶體623提供的電流高於電流源641提供的電流時，比較器642生成具有第二信號電平的信號範圍信號sSK。第三計算單元65相當於第二計算單元64，包括另一個電流源651和另一個比較器652。比較器652生成使能信號S2en。第二電流源651生成的電流可不同於第一電流源641提供的電流，以便根據不同的閾值提供信號範圍信號Ssk和使能信號S2en。儘管已介紹了本發明的各種示例性實施方式，但對於本領域技術人員顯而易見的是，在不背離本發明精神和範圍的前提下，可以進行各種變化和修改，它們將實現恩本發明部分優點。顯然，本領域的熟練技術人員可用其他具有相同功能的元件對本發明進行合適的替換。應該指出，即使在那些未明確指出的情況下，參考某一具體附圖所闡述的特徵也可與其他圖中的特徵結合起來。此外，本發明的方法可為使用適當的處理器指令的完全軟體實施，亦可為利用硬體邏輯與軟體邏輯的結合來取得同樣結果的混合實施。權利要求書涵蓋了這樣的對發明構思的修改。
空間上的相對術語如「在…之下」，「在下面」，「下部」，「在…之上」，「上部」等用於方便進行描述，解釋一個元件相對於另一個元件的定位。除了圖中描述的不同方向之外，這些術語還旨在包含設備的其他不同方向。此外，術語例如「第一」，「第二」等也用於描述各種不同的元件、區域、部分等，但並不是限制性的。在整個說明書中類似術語指的是類似元件。本文所用的術語「具有」、「包含」、「包括(including)」^包括(comprising)」等是開放性術語，表示存在所述的元件或特徵，但不排除其他元件或特徵。除非上下文有明確的說明，否則冠詞「 a」，「 an 」和「 the 」旨在包括複數和單數。應該理解的是，除非另有說明，否則在此描述的各種實施方式的特徵可彼此組合。儘管在本文已示出和描述了具體的實施方式，但對本領域的普通技術人員而言，在不背離本發明範圍的條件下，可以用各種替代和/或等價實施例來替換所示出和描述的具體實施方式
。本申請涵蓋了對上述具體實施方式
的任何改變或修改。因此，本發明僅由 所附權利要求書及其等同物所限定。
權利要求
1.一種驅動電路，包括 第一輸入端子，被配置為接收第一輸入信號； 第一輸出端子，被配置為提供第一驅動信號； 第二輸出端子，被配置為提供第二驅動信號；以及 模式選擇端子，被配置為具有連接其上的模式選擇元件； 其中，所述驅動電路被配置為根據所述第一輸入信號生成所述第一和第二驅動信號，使得當所述第一和第二驅動信號之一呈現關門電平時的時間與當所述第一和第二驅動信號中的另一個呈現開門電平時的時間之間存在死區時間；以及 其中，所述驅動電路還被配置為計算所述模式選擇元件的至少一個電參數，並且被配置為根據計算出的參數來調節所述第一驅動信號的第一信號範圍和所述第二驅動信號的第二信號範圍，以及根據計算出的參數調節所述死區時間。
2.根據權利要求I所述的驅動電路，其中，所述模式選擇元件為電阻，並且其中，所述電參數為電阻。
3.根據權利要求I所述的驅動電路，其中，所述驅動電路還被配置為當所述電參數位於第一參數範圍時，根據所述電參數調節所述第一信號範圍至第一範圍、所述第二信號範圍至第二範圍並且調節所述死區時間，當所述電參數位於第二參數範圍時，根據所述電參數調節所述第一信號範圍至第三範圍、所述第二信號範圍至第四範圍並且調節所述死區時間。
4.根據權利要求3所述的驅動電路，其中，當所述電參數位於所述第一或第二參數範圍時，所述死區時間線性地取決於所述電阻。
5.根據權利要求I所述的驅動電路，還包括計算電路，耦接至所述模式選擇端子，並且被配置為計算所述模式選擇元件的至少一個電參數並根據計算出的電參數提供死區時間信號和信號範圍信號。
6.根據權利要求5所述的驅動電路，還包括 第一驅動電路，包括接收第一控制信號的輸入端、耦接至所述第一輸出端子的輸出端、以及電源端子； 第一電源電壓源，耦接至所述第一驅動電路的電源端子，所述第一電源電壓源被配置為接收所述信號範圍信號並根據所述信號範圍信號生成電源電壓； 第二驅動電路，包括接收第二控制信號的輸入端、耦接至所述第二輸出端子的輸出端、以及電源端子； 第二電源電壓源，耦接至所述第一驅動電路的電源端子，所述第二電源電壓源被配置為接收所述信號範圍信號並根據所述信號範圍信號生成電源電壓；以及 控制電路，耦接至所述第一輸入端子，被配置為接收所述死區時間信號並根據所述輸入信號和所述死區時間信號生成所述第一和第二控制信號。
7.根據權利要求6所述的驅動電路 其中，所述計算電路被配置為生成具有第一和第二信號電平之一的所述信號範圍信號， 其中，所述第一電源電壓電路被配置為根據所述信號範圍信號提供具有第一電壓電平或第二電壓電平的電源電壓，以及其中，所述第二電源電壓電路被配置為根據所述信號範圍信號提供具有第三電壓電平或第四電壓電平的電源電壓。
8.根據權利要求7所述的驅動電路，其中，所述第一電壓電平等於所述第三電壓電平，而所述第二電壓電平等於所述第四電壓電平。
9.根據權利要求6所述的驅動電路，還包括 第一基準端子和第二基準端子； 其中，所述第一驅動電路被配置為在所述第一輸出端子和所述第一基準端子之間提供第一驅動電壓作為第一驅動信號；以及 其中，所述第二驅動電路被配置為在所述第二輸出端子和所述第二基準端子之間提供第二驅動電壓作為第二驅動信號。
10.根據權利要求6所述的驅動電路，其中，所述控制電路被配置為根據所述輸入信號生成所述第一和第二控制信號的開門電平和關門電平之一。
11.根據權利要求7所述的驅動電路， 其中，所述第一驅動電路被配置為當所述第一控制信號具有關門電平時生成將為零的所述第一驅動信號，並且當所述第一控制信號具有開門電平時生成具有與所述第一電源電壓電路提供的電源電壓對應的信號電平的所述第一驅動信號，以及 其中，所述第二驅動電路被配置為當所述第二控制信號具有關門電平時生成將為零的所述第二驅動信號，並且當所述第二控制信號具有開門電平時生成具有與所述第二電源電壓電路提供的電源電壓對應的信號電平的所述第二驅動信號。
12.—種驅動電路，包括 第一輸入端子，被配置為接收第一輸入信號； 第二輸入端子，被配置為接收第二輸入信號； 第一輸出端子，被配置為提供第一驅動信號； 第二輸出端子，被配置為提供第二驅動信號；以及 模式選擇端子，被配置為具有連接其上的模式選擇元件； 其中，所述驅動電路被配置為呈現內部死區時間生成模式，在所述內部死區時間生成模式中，根據所述第一輸入信號生成所述第一和第二驅動信號使得當所述第一和第二驅動信號之一呈現關門電平時的時間與當所述第一和第二驅動信號中的另一個呈現開門電平時的時間之間存在死區時間；以及呈現外部死區時間生成模式，在所述外部死區時間生成模式中，所述第一驅動信號取決於所述第一輸入信號，而所述第二驅動信號取決於所述第二輸入信號；以及 其中，所述驅動電路還被配置為計算所述模式選擇元件的至少一個電參數並且根據計算出的參數來調節第一操作模式或第二操作模式。
13.根據權利要求12所述的驅動電路，其中，所述驅動電路還被配置為在所述內部死區時間生成模式下根據計算出的參數調節所述第一驅動信號的第一信號範圍和所述第二驅動信號的第二信號範圍，並且根據計算出的參數調節所述死區時間。
14.根據權利要求13所述的驅動電路，其中，所述模式選擇元件為電阻，並且其中，所述電參數為電阻。
15.根據權利要求13所述的驅動電路，其中，所述驅動電路還被配置為當所述電參數位於第一參數範圍時，在所述內部死區時間生成模式下操作，當所述電參數位於第二參數範圍時，在所述外部死區時間生成模式下操作。
16.根據權利要求15所述的驅動電路，其中，所述驅動電路還被配置為 當所述電參數位於所述第一參數範圍的第一子範圍時，根據所述電參數調節所述第一信號範圍至第一範圍、所述第二信號範圍至第二範圍並且調節所述死區時間。
當所述電參數位於所述第一參數範圍的第二子範圍時，根據所述電參數調節所述第二信號範圍至第三範圍、所述第二信號範圍至第四範圍並且調節所述死區時間。
17.根據權利要求16所述的驅動電路，其中，當所述電參數位於所述第一或第二子範圍時，所述死區時間線性地依賴於所述電參數。
18.根據權利要求12所述的驅動電路，還包括計算電路，耦接至所述模式選擇端子，並且被配置為計算所述模式選擇的至少一個電參數並根據計算出的電參數提供死區時間信號、信號範圍信號和使能信號。
19.根據權利要求18所述的驅動電路，還包括 第一驅動電路，包括接收第一控制信號的輸入端、耦接至所述第一輸出端子的輸出端、以及電源端子； 第一電源電壓源，耦接至所述第一驅動電路的電源端子，所述第一電源電壓源被配置為接收所述信號範圍信號並根據所述信號範圍信號生成電源電壓； 第二驅動電路，包括接收第二控制信號的輸入端、耦接至所述第二輸出端子的輸出端、以及電源端子； 第二電源電壓源，耦接至所述第一驅動電路的電源端子，所述第二電源電壓源被配置為接收所述信號範圍信號並根據所述信號範圍信號生成電源電壓；以及 控制電路，耦接至所述第一輸入端子和所述第二輸入端子，被配置為接收所述死區時間信號並根據所述輸入信號和所述死區時間信號生成所述第一和第二控制信號。
20.根據權利要求19所述的驅動電路， 其中，所述計算電路被配置為生成具有第一和第二信號電平之一的所述信號範圍信號， 其中，所述第一電源電壓電路根據所述信號範圍信號提供具有第一電壓電平或第二電壓電平的電源電壓，以及 其中，所述第二電源電壓電路為根據所述信號範圍信號提供具有第三電壓電平或第四電壓電平的電源電壓。
21.根據權利要求20所述的驅動電路，其中，所述第一電壓電平等於所述第三電壓電平，而所述第二電壓電平等於所述第四電壓電平。
22.根據權利要求19所述的驅動電路，還包括 第一基準端子和第二基準端子； 其中，所述第一驅動電路被配置為在所述第一輸出端子和所述第一基準端子之間提供第一驅動電壓作為第一驅動信號；以及 其中，所述第二驅動電路被配置為在所述第二輸出端子和所述第二基準端子之間提供第二驅動電壓作為第二驅動信號。
23.根據權利要求19所述的驅動電路，其中，所述控制電路被配置為根據所述輸入信號生成所述第一和第二控制信號的開門電平和關門電平之一。
24.根據權利要求20所述的驅動電路， 其中，所述第一驅動電路被配置為當所述第一控制信號具有關門電平時生成將為零的所述第一驅動信號，並且當所述第一控制信號具有開門電平時生成具有與所述第一電源電壓電路提供的電源電壓對應的信號電平的所述第一驅動信號，以及 其中，所述第二驅動電路被配置為當所述第二控制信號具有關門電平時生成將為零的所述第二驅動信號，並且當所述第二控制信號具有開門電平時生成具有與所述第二電源電壓電路提供的電源電壓對應的信號電平的所述第二驅動信號。
25.根據權利要求19所述的驅動電路，其中，所述驅動電路被配置為根據所述使能信號從所述第一輸入信號生成所述第一和第二控制信號或者從所述第一輸入信號生成所述第一控制信號並從所述第二輸入信號生成所述第二控制信號。
全文摘要
本發明涉及一種死區時間可調的驅動電路。該驅動電路包括第一輸入端子，被配置為接收第一輸入信號；第一輸出端子，被配置為提供第一驅動信號；第二輸出端子，被配置為提供第二驅動信號，以及模式選擇端子，被配置為具有連接其上的模式選擇元件。該驅動電路被配置為，根據第一輸入信號生成第一和第二驅動信號使得第一和第二驅動信號中的一個信號呈現關門電平時的時間和另一信號呈現開門電平時的時間之間存在死區時間，並且計算模式選擇元件的至少一個電參數；還被配置為，根據算出的參數調節第一驅動信號的第一信號範圍和第二驅動信號的第二信號範圍，並且根據算出的參數調節死區時間。
文檔編號H03K19/0944GK102882510SQ20121024181
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月12日 優先權日2011年7月13日
發明者杜尚·格勞瓦茨, 麥可·倫茲, 馬爾科·普埃爾舍爾, 西蒙尼·馬斯薩羅, 馬爾科·皮斯埃利 申請人:英飛凌科技奧地利有限公司