[發(fā)明專利]源極驅(qū)動(dòng)電路及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410763163.5
• 申請(qǐng)日: 2014-12-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104410252B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧建;劉國(guó)家
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司
• 主分類號(hào): H02M1/08
• 分類號(hào): H02M1/08;H02M3/156;H02M3/335
• 代理公司: 北京成創(chuàng)同維知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11449
• 代理人: 蔡純,劉鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電源變換器，更具體地，涉及用于電源變換器的源極驅(qū)動(dòng)電路及其控制方法。

背景技術(shù)

源極驅(qū)動(dòng)方式由于低功耗高效率而廣泛地應(yīng)用于各種類型的電源變換器中。源極驅(qū)動(dòng)方式的工作原理是主開(kāi)關(guān)管的柵極電壓固定在一定的數(shù)值，通過(guò)源極驅(qū)動(dòng)電路改變主開(kāi)關(guān)管的源極電壓從而控制主開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。

在源極驅(qū)動(dòng)電路中，控制晶體管與主開(kāi)關(guān)管級(jí)聯(lián)。例如，控制晶體管的漏極連接主開(kāi)關(guān)管的源極，控制晶體管的源極連接至地?？刂凭w管的柵極接收PWM信號(hào)，從而周期性地導(dǎo)通和斷開(kāi)。當(dāng)PWM信號(hào)為高時(shí)，控制晶體管導(dǎo)通，將主晶體管的源極接地。主開(kāi)關(guān)管的柵源寄生電容充電，柵源電壓升高，直到達(dá)到導(dǎo)通閾值電壓，主開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通。當(dāng)PWM信號(hào)為低時(shí)，控制晶體管斷開(kāi)，將主晶體管的源極與地之間斷開(kāi)。主開(kāi)關(guān)管的源極電壓升高，柵源電壓減小，直到減小到低于導(dǎo)通閾值電壓，主開(kāi)關(guān)管斷開(kāi)。

源極驅(qū)動(dòng)電路實(shí)現(xiàn)了主開(kāi)關(guān)管在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中的軟啟動(dòng)。然而，主開(kāi)關(guān)管的快速導(dǎo)通仍然可能產(chǎn)生不利的電磁干擾EMI。在導(dǎo)通期間，大的電壓變化率dV/dt意味著EMI的輻射噪聲過(guò)大。如何降低電磁干擾噪聲使得電源產(chǎn)品達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，是業(yè)界普遍關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。

在采用源極驅(qū)動(dòng)電路的電源變換器中，通過(guò)在主開(kāi)關(guān)管的柵極串聯(lián)調(diào)節(jié)電阻來(lái)限制主開(kāi)關(guān)管在導(dǎo)通之前的柵源電容充電電流，從而延長(zhǎng)主開(kāi)關(guān)管的柵源電壓達(dá)到導(dǎo)通閾值電壓所需的時(shí)間，減小電壓變化率dV/dt，以抑制EMI的輻射噪聲。然而，大電阻值的調(diào)節(jié)電阻使得主開(kāi)關(guān)管的斷開(kāi)過(guò)程延長(zhǎng)并且產(chǎn)生附加的功耗。

因此，期望進(jìn)一步減小源極驅(qū)動(dòng)方式的電源變換器的功耗和輻射噪聲。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種源極驅(qū)動(dòng)電路及其控制方法，該源極驅(qū)動(dòng)電路在主開(kāi)關(guān)管的柵源電容充電階段提供恒定電流，以減小電源變換器的功耗和輻射噪聲。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種用于電源變換器的源極驅(qū)動(dòng)電路，所述電源變換器包括具有主開(kāi)關(guān)管的功率級(jí)，所述主開(kāi)關(guān)管包括控制端、第一端和第二端，所述源極驅(qū)動(dòng)電路包括：控制晶體管，連接在主開(kāi)關(guān)管的第二端和地之間，所述控制晶體管包括控制端、第一端和第二端；供電電容，所述供電電容的第一端連接至主開(kāi)關(guān)管的控制端，第二端連接至地，并且供電電容的兩端接收大致恒定的偏置電壓；以及饋流二極管，所述饋流二極管的陰極連接至主開(kāi)關(guān)管的控制端，陽(yáng)極連接在主開(kāi)關(guān)管的第二端，其中，所述控制晶體管周期性地導(dǎo)通和斷開(kāi)，使得所述主開(kāi)關(guān)管跟隨所述控制晶體管相應(yīng)地導(dǎo)通和斷開(kāi)，在所述主開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，主電流路徑的電流從主開(kāi)關(guān)管的第一端流向第二端，并且從控制晶體管的第一端流向第二端，所述主開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間段包括從斷開(kāi)狀態(tài)開(kāi)始啟動(dòng)直至完全導(dǎo)通的第一階段以及處于完全導(dǎo)通狀態(tài)的第二階段，在所述第一階段，所述控制晶體管提供大致恒定的啟動(dòng)電流。

優(yōu)選地，所述源極驅(qū)動(dòng)電路還包括：調(diào)節(jié)電阻，連接在供電電容的第一端和主開(kāi)關(guān)管的控制端之間。

優(yōu)選地，所述控制晶體管包括并聯(lián)的第一控制晶體管和第二控制晶體管，在所述第一階段，第一控制晶體管在恒流模式下導(dǎo)通，并且第二控制晶體管斷開(kāi)，在所述第二階段，第一控制晶體管和第二控制晶體管均在開(kāi)關(guān)模式下導(dǎo)通。

優(yōu)選地，第一控制晶體管的控制端接收第一PWM信號(hào)，第二控制晶體管的控制端接收第二PWM信號(hào)。

優(yōu)選地，第一PWM信號(hào)與第二PWM信號(hào)的開(kāi)關(guān)周期相同，并且第一PWM信號(hào)的占空比大于第二PWM信號(hào)的占空比，使得在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，第二控制晶體管相對(duì)于第一控制晶體管延時(shí)導(dǎo)通，并且同時(shí)斷開(kāi)。

優(yōu)選地，第一控制晶體管的導(dǎo)通電阻大于第二控制晶體管的導(dǎo)通電阻。

優(yōu)選地，所述源極驅(qū)動(dòng)電路還包括：第一驅(qū)動(dòng)單元，用于向控制晶體管的控制端提供第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得控制晶體管工作于恒流模式；第二驅(qū)動(dòng)單元，用于向控制晶體管的控制端提供第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得控制晶體管工作于開(kāi)關(guān)模式；以及使能模塊，在所述第一階段使能第一驅(qū)動(dòng)單元，在所述第二階段使能第二驅(qū)動(dòng)單元。

優(yōu)選地，所述源極驅(qū)動(dòng)電路還包括：運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的同相輸入端接收參考電流信號(hào)，反相輸入端接收電流反饋信號(hào)，以及在輸出端向第一驅(qū)動(dòng)單元提供電流誤差信號(hào)，其中，所述運(yùn)算放大器和第一驅(qū)動(dòng)單元組成電流反饋環(huán)路，使得在第一驅(qū)動(dòng)單元工作時(shí)，控制晶體管產(chǎn)生大致恒定的啟動(dòng)電流。

優(yōu)選地，所述第二驅(qū)動(dòng)單元的輸入端接收PWM信號(hào)，并且根據(jù)所述PWM信號(hào)產(chǎn)生第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)。