[發明專利]開關電源及其功率開關管的驅動方法與驅動電路

有效

• 申請號: 201610814427.4
• 申請日: 2016-09-09
• 公開（公告）號: CN107809171B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 張杰;林新春;鄭凌波;王福龍
• 申請（專利權）人: 蘇州力生美半導體有限公司
• 主分類號: H02M1/44
• 分類號: H02M1/44;H02M1/08
• 代理公司: 44232 深圳市隆天聯鼎知識產權代理有限公司
• 代理人: 周惠來;劉耿

一種開關電源及其功率開關管的驅動方法與驅動電路，在功率開關管的啟動階段，在功率開關管的柵極的電壓達到米勒平臺轉折點之前以及處于米勒平臺于一設定延時范圍以內這個時間段，采用低電流驅動該功率開關管的柵極；在功率開關管的柵極的電壓的米勒平臺保持時間超過該設定延時以后，采用大電流驅動該功率開關管的柵極。本發明能夠達成好的EMI表現，并能夠減小開關損耗。

技術領域

本發明涉及功率開關管的驅動方法，尤其涉及一種適用于開關電源的功率開關管的驅動方法。

背景技術

在開關電源中，功率開關管的柵極驅動方式對電源性能有很大的影響。如果驅動能力過強 ，即驅動電流過大，會導致流過功率開關管的電流變化（di/dt）過快和漏端電壓變化（dv/dt）過大，從而帶來很嚴重的 EMI 干擾。如果驅動能力過弱，即驅動電流過小，會導致功率開關管的開關延遲變大，開關速度變慢，從而增加開關損耗。

為了既降低 EMI 干擾，又減小開關損耗，需要對功率開關管的柵極的驅動電路進行優化設計。現有的一種做法是通過調整功率開關管的柵極的驅動電阻R 的大小來調整柵極驅動開通和關斷的能力。當電阻R較大時，驅動電流較小，功率開關管的EMI干擾比較小，但功率開關管的開關損耗會比較大；當電阻R較小時，驅動電流較大，功率開關管的開關損耗會比較小，但功率開關管的EMI干擾比較大。

為此，有人提出了一種開關管柵極分段驅動的控制方式，但對于柵極驅動的分段控制是基于對開關管的密勒平臺電壓的檢測與比較，由于密勒平臺電壓不易檢測，且不同開關管的密勒平臺電壓差別很大，因此這種控制方式只能提前設定好密勒平臺的近似值，并基于此設定的近似值進行柵極驅動的分段控制。這種的控制方式存在很大的制約性：若設定值比實際密勒平臺電壓低，會產生 di/dt 較大的現象，導致 EMI 變差；若設定值比實際密勒平臺電壓高，則在部分工作階段中，柵極的驅動電流會變小，從而導致開關速度變慢、開關損耗變大。

為此，有人提出一種柵極電壓與漏極電壓檢測同時進行來判斷開關管開關狀態的方法，但這種方法要求開關電源在系統上存在高壓漏極電壓檢測的電路，存在應用局限性；并且，在驅動柵極電容不同、開啟閾值不同的開關管時，不能獲得一致性的EMI表現。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于克服上述現有技術存在的不足，而提出一種開關電源及其功率開關管的驅動方法與驅動電路，能夠達成好的EMI表現，并能夠減小開關損耗。

本發明針對上述技術問題而提出的技術方案包括，提出一種開關電源的功率開關管的驅動方法，包括：在功率開關管的啟動階段，在功率開關管的柵極的電壓達到米勒平臺轉折點之前以及處于米勒平臺于一設定延時范圍以內這個時間段，采用低電流驅動該功率開關管的柵極；在功率開關管的柵極的電壓的米勒平臺保持時間超過該設定延時以后，采用大電流驅動該功率開關管的柵極。

在一些實施例中，該功率開關管的柵極的電壓的米勒平臺轉折點是通過帶失調電壓的比較器來捕獲的；該設定延時是通過與該比較器相配合的延時器來設定的。

在一些實施例中，該延時器設置在該比較器的正相輸入端與功率開關管的柵極之間，該失調電壓設置在該比較器的負相輸入端與功率開關管的柵極之間。

在一些實施例中，設置相互并聯的第一電流源和第二電流源，該第二電流源上串設有大電流切換開關，該大電流切換開關的閉合/斷開受控于該比較器的輸出；其中，低電流驅動由該第一電流源單獨提供，大電流驅動由該第一電流源和該第二電流源共同提供。