[發明專利]動態驅動能力調節的電源控制裝置

有效

• 申請號: 201410630954.0
• 申請日: 2014-11-11
• 公開（公告）號: CN105656311B
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 林樹嘉;林敬淵;林志峰;謝文岳
• 申請（專利權）人: 產晶積體電路股份有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所(普通合伙) 11264
• 代理人: 劉俊

本發明為一種動態驅動能力調節的電源控制裝置，包括變壓器、脈沖寬度調變驅動控制器、切換晶體管、隔離組件、輸出二極管、輸出電容，其中脈沖寬度調變驅動控制器連接切換晶體管，而切換晶體管連接變壓器，且變壓器的初級側電感及切換晶體管連接輸入電源，變壓器的二次側電感連接輸出二極管，進一步連接輸出電容及負載，隔離組件將輸出電源轉換成回授信號，提供脈沖寬度調變驅動控制器經調節處理，動態控制脈沖寬度調變驅動信號，實現切換晶體管的最佳導通電流，增加電磁干擾邊際，減少切換損失，提升整體的電氣質量及電源轉換效率。

技術領域

本發明有關于一種動態驅動能力調節的電源控制裝置，尤其是利用調節處理，針對切換晶體管的狀態，同時考慮電磁干擾(EMI)及切換損失，以動態調節脈沖寬度調變驅動信號，進而改善電氣質量及整體電源轉換效率。

背景技術

電源轉換技術對于日益蓬勃發展的電子產業相當重要，因為不同的電子產品需要不同電壓或電流的電源而運作。比如，集成電路(IC)需要5V或3V，電動馬達需要12V直流電，而液晶顯示器中的燈管需要更高壓的電源，如1150V。因此，需要不同電源轉換器以滿足所需。

在現有技術中，切換式(交換式)電源轉換技術是目前電子業界常用的電源轉換技術之一，主要是利用高頻率的脈沖寬度調變(PWM)信號以驅動切換晶體管(或稱驅動晶體管)的導通，進而控制與切換晶體管串聯連接的電感(或變壓器)的電流，由于電感本身具有保持電流的作用，防止瞬間改變，所以當切換晶體管被瞬間關閉時，此時原有電流不會立即改變，而是相對緩慢的變化，使得電感被充電或放電，達到改變輸出電壓的目的。

參考圖1，現有技術調節切換晶體管的驅動能力的示意圖，其中提供驅動信號VD1的預驅動器(pre-driver)的驅動能力是固定的供應電流/移除電流(source current/sinkcurrent)架構。如圖1所示，為調節切換晶體管M1的驅動能力，可配置第一柵極電阻RG1、第二柵極電阻RG2、切換二極管D1以及接地電阻(或稱下拉電阻)RGG，其中第一柵極電阻RG1及第二柵極電阻RG2是串聯而連接到切換晶體管M1的柵極G，切換二極管D1是與第二柵極電阻RG2并聯連接，且接地電阻RGG連接至切換晶體管M1的柵極G以及接地GND。因此，在打開切換晶體管M1時，驅動信號VD1可控制驅動電流IG1經由第一柵極電阻RG1及第二柵極電阻RG2而到達切換晶體管M1的柵極G，其中切換二極管D1因反偏而關閉，進而提高柵極G的電壓而使切換晶體管M1導通。另外，在關閉切換晶體管M1時，可降低驅動信號VD1，使得柵極G的電壓因關閉電流IG2而降低，進而關閉切換晶體管M1，其中切換二極管D1因順偏而導通，所以關閉電流IG2會經由切換二極管D1及第二柵極電阻RG2，而不會流過第一柵極電阻RG1，同時，關閉電流IG2藉接地電阻RGG而導向接地GND。

舉例而言，針對切換晶體管M1的關閉操作，當第一柵極電阻RG1設定為0歐姆及第二柵極電阻RG2設定為22歐姆時，切換晶體管M1的漏源電壓Vds的下降時間為80ns，且切換晶體管M1的柵源電壓V gs的米勒平臺約為200ns，而當第一柵極電阻RG1設定為100歐姆及第二柵極電阻RG2的總電阻值設定為22歐姆時，下降時間可拉長為104ns，同時切換晶體管M1的柵源電壓Vgs的米勒平臺拉長到約300ns。因此，可降低第一柵極電阻RG1及第二柵極電阻RG2的電阻，以提高轉換效換，但是無法改善EMI。然而，增加第一柵極電阻RG1及第二柵極電阻RG2的電阻，雖可拉長下降時間而改善EMI，但是當米勒平臺過長時，會導致切換晶體管M1的導通電阻無法迅速減小，不利于轉換效率。