[發明專利]用于電源管理的反饋箝位功率MOS管驅動電路

有效

• 申請號: 201210271960.2
• 申請日: 2012-08-02
• 公開（公告）號: CN102790516A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 寧寧;鄭志威;張新川;董鑄祥;孫國志;柳玉波;朱歡;楊曉春
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 盛明潔

技術領域

本發明涉及開關電源技術領域，特別涉及一種用于電源管理的反饋箝位功率MOS管驅動電路。

背景技術

近年來，綠色節能以及低功耗成為能源應用的趨勢。開關電源具有效率高、功耗低、體積小和輸出電壓范圍寬等特點被廣泛應用于電子設備充電器、發光二極管（LED）驅動等領域。

下面結合附圖介紹現有技術中的用于電源管理的功率MOS管驅動電路。

參見圖1，該圖為現有技術中典型的用于電源管理的功率MOS管驅動電路。主要包括一電平轉移模塊101、一懸空線性穩壓模塊102、一高壓驅動模塊103和一降壓型開關調整器模塊（BUCK調整器模塊）104。

電路的基本工作原理如下：懸空線性穩壓模塊102根據輸入電壓VIN為電平轉移模塊101和高壓驅動模塊103提供懸浮地電壓VIN-5V；脈寬調制（Pulse?Width?Mode，PWM）信號通過電平轉移模塊101被調整為高壓脈寬調制信號HV_PWM，高壓脈寬調制信號HV_PWM的高電平為VIN，低電平為VIN-5V。高壓脈寬調制信號HV_PWM經過高壓驅動模塊103增強驅動能力以驅動BUCK調整器模塊104中的功率MOS管的柵極，通過控制功率MOS管的導通和關斷來控制BUCK調整器模塊104的工作狀態。該驅動信號的高電平為VIN，低電平為VIN-5V，從而保證功率MOS管的源柵電壓|Vgs|不大于5V，以避免功率MOS管104擊穿。

目前，為了提高高壓脈寬調制信號HV_PWM的驅動能力，減小開啟時間和關斷時間，高壓驅動模塊103通常采用較大寬長比的MOS管組成緩沖器以及采用緩沖器級聯的方式，因此版圖面積較大，提高了成本。另外由于高壓驅動模塊103內存在大量緩沖器，這可能使電路存在交越導通現象，造成電路性能不穩定。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有的用于電源管理的功率MOS管驅動電路版圖面積大、成本高、可能存在的性能不穩定等問題，從而提出一種用于電源管理的反饋箝位功率MOS管驅動電路的新結構，該電路利用反饋原理產生功率MOS管的柵極控制信號，能夠有效地減小版圖面積、降低成本，另外該電路不存在緩沖器，避免了交越導通現象，提高了電路的穩定性。

本發明提供了一種用于電源管理的反饋箝位功率MOS管驅動電路，主要包括：一控制模塊201、一反饋箝位模塊202、一電流檢測模塊203、一電壓反饋模塊204、一電流源模塊205和一降壓型開關調整器模塊（BUCK調整器模塊）206。

各模塊的連接方式及功能如下：

控制模塊201接收脈寬調制信號PWM（或脈沖頻率調制信號PFM），與反饋箝位模塊202連接并為其提供合適的偏置；與電流源模塊205連接并控制其工作狀態，當脈寬調制信號PWM的電位為VDD時，其中VDD是電路的電源電壓，控制模塊201為反饋箝位模塊202提供偏置并使電流源模塊205關斷；當脈寬調制信號PWM的電位為0V時，控制模塊201為反饋箝位模塊202提供偏置并使電流源模塊205開啟。

反饋箝位模塊202的輸入信號為VIN，與控制模塊201連接，由控制模塊201提供偏置；與電流檢測模塊203連接，與電流檢測模塊203形成負反饋；與電流源模塊205連接，由電流源模塊205提供偏置；與BUCK調整器模塊206中的功率MOS管的柵極連接，根據脈寬調制信號PWM的不同狀態在功率MOS管的柵極產生不同的電位，以控制功率MOS管的導通與關斷。

反饋箝位模塊202根據控制模塊201和電流源模塊205在不同的脈寬調制信號PWM信號狀態下提供的偏置，將功率MOS管的柵極電位鉗位在不同的電位，以控制功率MOS管的導通和關斷。

電流檢測模塊203與反饋箝位模塊202連接，檢測反饋箝位模塊202的內部電流，防止BUCK調整器模塊206中的功率MOS管的柵源電壓|VGS|過大造成擊穿。

電流檢測模塊203檢測反饋箝位模塊202的內部電流，當輸入電壓VIN存在浪涌電流時，即反饋箝位模塊202的內部電流過大時，電流檢測模塊203快速抽取電流源模塊205為反饋箝位模塊202提供的偏置電流，提高功率MOS管的柵極電位，避免功率MOS管的柵源電壓|VGS|過大造成擊穿。