[發明專利]驅動源電路及帶箝位的功率開關管柵極驅動電路

有效

• 申請號: 201610396762.7
• 申請日: 2016-06-06
• 公開（公告）號: CN107465334B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 吳傳奎;閭建晶;尤勇;羅丙寅;劉軍;王兆坤;劉艷紅
• 申請（專利權）人: 華潤矽威科技(上海)有限公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 31219 上海光華專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 余明偉

本發明提供一種驅動源電路及帶箝位的功率開關管柵極驅動電路，驅動源電路包括：電流鏡單元，包括輸入端、第一輸出端及第二輸出端，電流鏡單元的輸入端與供電電源相連接，電流鏡單元的第一輸出端與一功率開關管相連接；箝位反饋模塊，箝位反饋模塊包括第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端及輸出端，箝位反饋模塊的第一輸入端與電流鏡單元的第二輸出端相連接，箝位反饋模塊的第二輸入端與供電電源相連接，箝位反饋模塊的第三輸入端與功率開關管相連接，箝位反饋模塊的輸出端接地。本發明的驅動源電路及帶箝位的功率開關管柵極驅動電路可以以低功耗方式實現輸出箝位功能，并且具有箝位設計不影響驅動能力設計的優點，箝位設計與驅動能力設計簡單。

技術領域

本發明屬于開關電源集成電路技術領域，特別涉及一種驅動源電路及帶箝位的功率開關管柵極驅動電路。

背景技術

在集成電路設計領域，特別是電源管理系統設計中，柵極驅動損耗成為制約系統效率進一步提高的一大因素。圖1所示為已知的解決方案，該方案實現柵極驅動及輸出電壓箝位效果。

MN0為功率開關管，當drv信號為高時，MP0關斷，MN1導通，將MN0的柵極拉低，實現功率開關管關斷效果；當drv信號為低時，MP0導通，MN1關斷，將MN0的柵極拉高，實現功率開關管導通效果。當drv信號為低時，如果VCC電壓高于箝位單元箝位電壓Vclamp，則功率開關管MN0管的柵極電壓被箝位于vclamp電位，R0電阻實現VCC、箝位單元和地通路的限流，同時還具有降低MN0柵極充電速率，從而控制系統EMI。如果VCC電壓低于Vclamp，則功率開關管MN0管的柵極被限制在VCC電位以下。最終，MN0管的柵極電壓被箝位于Vclamp。

圖1所示的驅動電路，在選定的功率開關管下，MP0、MN1和電阻R0的參數合理選取可以改善驅動能力效果。但是R0的設計還需要兼顧箝位功能下的限流設計，使得二者之間的設計變得復雜。

但現有解決方案存在以下問題：

1、當VCC大于箝位電壓時Vclamp，存在VCC、R0、箝位單元和地電流支路，隨著VCC的增大，該支路電流越大，造成一定的效率損失；

2、R0限流電阻的使用，可以減小箝位支路中的電流，但對功率管MN0的導通速度帶來一定的影響，R0阻值越大，導通越慢，會帶來功率管導通損耗增大；

3、R0電阻的設計需兼顧驅動能力和效率設計，兩者之間的折衷設計復雜。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出了一種驅動源電路及帶箝位的功率開關管柵極驅動電路，用于解決現有技術中的驅動電路存在的容易造成效率損失、帶來功率管導通損耗增大及設計受限的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種驅動源電路，電流鏡單元，包括輸入端、第一輸出端及第二輸出端，所述電流鏡單元的輸入端與所述供電電源相連接，所述電流鏡單元的第一輸出端與一功率開關管相連接，適于位所述功率開關管的柵極充電；箝位反饋模塊，所述箝位反饋模塊包括第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端及輸出端，所述箝位反饋模塊的第一輸入端與所述電流鏡單元的第二輸出端相連接，所述箝位反饋模塊的第二輸入端與所述供電電源相連接，所述箝位反饋模塊的第三輸入端與所述功率開關管相連接，所述箝位反饋模塊的輸出端接地；所述箝位反饋模塊適于對所述功率開關管進行箝位控制。

作為本發明的驅動源電路的一種優選方案，所述電流鏡單元包括：第一電流源，所述第一電流源包括輸入端及輸出端，所述第一電流源的輸入端與所述供電電源相連接，所述第一電流源的輸出端與所述箝位反饋模塊的第一輸入端相連接；第二電流源，所述第二電流源包括輸入端及輸出端，所述第二電流源的輸入端與所述供電電源相連接，所述第二電流源的輸出端與所述功率開關管相連接；所述第二電流源鏡像所述第一電流源的電流。