[發(fā)明專利]功率開關(guān)管的驅(qū)動電路和驅(qū)動方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811505549.0
• 申請日: 2018-12-10
• 公開（公告）號: CN111293859B
• 公開（公告）日: 2021-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林克龍
• 申請（專利權(quán)）人: 圣邦微電子（北京）股份有限公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H02M3/156
• 代理公司: 北京成創(chuàng)同維知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;馮麗欣

本發(fā)明公開了一種功率開關(guān)管的驅(qū)動電路和驅(qū)動方法，功率開關(guān)管用于在柵極驅(qū)動信號的控制下根據(jù)輸入電壓提供輸出電壓，驅(qū)動電路包括：斜坡電壓生成電路，用于在開啟后產(chǎn)生隨時(shí)間線性變化的斜坡電壓；電壓調(diào)制電路，用于根據(jù)斜坡電壓和輸出電壓控制功率開關(guān)管的控制端電壓，以使得輸出電壓跟隨所述斜坡電壓線性變化；以及檢測電路，用于在功率開關(guān)管的控制端電壓導(dǎo)通功率開關(guān)管時(shí)開啟斜坡電壓生成電路，可提供固定的斜率線性變化的輸出電壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種功率開關(guān)管的驅(qū)動電路和驅(qū)動方法。

背景技術(shù)

功率開關(guān)管被廣泛應(yīng)用在各種電源管理系統(tǒng)中，是電源和系統(tǒng)監(jiān)控產(chǎn)品中的重要組成部分。在電源管理系統(tǒng)中一般選用MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)，通過調(diào)節(jié)功率開關(guān)管的線性阻抗來提供穩(wěn)定的輸出電壓。在一些應(yīng)用場景下，需要功率開關(guān)管提供線性上升/下降的輸出電壓。

圖1示出現(xiàn)有的一種功率開關(guān)管的驅(qū)動電路，如圖1所示，驅(qū)動電路包括：柵極驅(qū)動電路110、電流源Iset、電容C1、運(yùn)算放大器OP1以及晶體管Mn1和Mn2。

功率開關(guān)管Mnp為主開關(guān)管，第一通路端接收輸入電壓Vin，第二通路端提供輸出電壓Vout。柵極驅(qū)動電路110用于向功率開關(guān)管Mnp提供電流形式的柵極驅(qū)動信號，功率開關(guān)管Mnp的柵極電容在驅(qū)動電流的作用下積累電荷，當(dāng)功率開關(guān)管Mnp的控制端電壓Vgate導(dǎo)通功率開關(guān)管Mnp時(shí)，功率開關(guān)管Mnp在第二通路端提供輸出電壓Vout。電流源Iset和電容C1串聯(lián)連接在輸入電壓Vin和地之間，電流源Iset用于對電容C1進(jìn)行充電，以在電容C1的上極板提供線性變化的斜坡電壓Vss。運(yùn)算放大器OP1的反相輸入端用于接收斜坡電壓Vss，正相輸入端用于接收輸出電壓Vout，運(yùn)算放大器OP1用于將斜坡電壓Vss與輸出電壓Vout進(jìn)行比較以在輸出端提供誤差信號。晶體管Mn1和Mn2構(gòu)成電流鏡電路，晶體管Mn1的第一通路端連接至運(yùn)算放大器OP1的輸出端以接收誤差信號。當(dāng)誤差信號大于/等于晶體管Mn1的閾值電壓Vth時(shí)，晶體管Mn2對柵極驅(qū)動信號Vgate進(jìn)行調(diào)制，達(dá)到控制功率開關(guān)管Mnp的控制端電壓Vgate的上升速率的作用。當(dāng)整個(gè)電路形成閉環(huán)時(shí)，在運(yùn)算放大器OP1的鉗位作用下，輸出電壓Vout和斜坡電壓Vss趨于相等，輸出電壓Vout以與斜坡電壓Vss相同的斜率線性變化。

圖2示出現(xiàn)有功率開關(guān)管的驅(qū)動電路的工作示意圖。其中，圖2中的曲線1、2、3分別代表功率開關(guān)管Mnp的控制端電壓Vgate、斜坡電壓Vss以及輸出電壓Vout的變化曲線。

如圖2所示，在時(shí)間t1，柵極驅(qū)動電路110開始工作，同時(shí)電流源Iset開始對電容C1進(jìn)行充電，功率開關(guān)管Mnp的控制端電壓Vgate和斜坡電壓Vss同時(shí)開始上升。因?yàn)榇藭r(shí)功率開關(guān)管Mnp的控制端電壓Vgate小于功率開關(guān)管Mnp的導(dǎo)通閾值Vth，所以功率開關(guān)管Mnp關(guān)斷，輸出電壓Vout為0。在時(shí)間t2，功率開關(guān)管Mnp的控制端電壓Vgate上升至功率開關(guān)管Mnp的導(dǎo)通閾值Vth,，功率開關(guān)管Mnp導(dǎo)通，輸出電壓Vout從0開始上升。在時(shí)間段t1-t2，因?yàn)樾逼码妷篤ss大于輸出電壓Vout，所以運(yùn)算放大器OP1輸出的誤差信號為低電平，晶體管Mn1和Mn2無法對柵極驅(qū)動信號Vgate進(jìn)行有效的調(diào)制，電路以開環(huán)的方式工作，即無法對輸出電壓Vout的上升速率起到調(diào)制作用。在時(shí)間t3，輸出電壓Vout等于斜坡電壓Vss，運(yùn)算放大器OP1輸出誤差信號為高電平，晶體管Mn1和Mn2對柵極驅(qū)動信號Vgate進(jìn)行調(diào)制，電路以閉環(huán)的方式工作，輸出電壓Vout以與斜坡電壓Vss相同的斜率上升。

現(xiàn)有的功率開關(guān)管的驅(qū)動電路的不足在于，在應(yīng)用時(shí)無法保證輸出電壓以固定的斜率線性變化。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種功率開關(guān)管的驅(qū)動電路和驅(qū)動方法，可提供固定的斜率線性變化的輸出電壓。