[發(fā)明專利]一種變斜率放電驅動電路

有效

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• 申請日: 2020-04-16
• 公開（公告）號: CN111338418B
• 公開（公告）日: 2021-04-23
• 發(fā)明（設計）人: 周澤坤;王佳妮;金正揚;王韻坤;王卓;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;G05F1/575
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

一種變斜率放電驅動電路，設計了由第一耐壓NMOS管做開關管的主要放電支路以及由第四耐壓PMOS管、第三耐壓NMOS管和第三電阻組成的輔助放電支路，在高側功率管放電階段，利用不同階段的放電能力，通過控制兩條放電支路實現(xiàn)分段控制高側功率管的放電斜率。在對高側功率管放電初期，先開啟輔助放電支路放電高側功率管柵源極電壓至米勒平臺，然后開啟主要放電支路使高側功率管從米勒平臺平穩(wěn)過渡；隨后關閉輔助放電支路，由主要放電支路快速關閉高側功率管。本發(fā)明實現(xiàn)了變斜率分段放電驅動功率管，能夠有效避免單一速度快速放電功率管柵極電容帶來的EMI干擾；利用電荷泵代替電平位移器得到高壓信號，簡化了電路，提高了驅動電路的工作性能和安全可靠性。

技術領域

本發(fā)明屬于模擬集成電路技術領域，具體涉及一種變斜率放電驅動電路。

背景技術

有源控制柵驅動電路是半橋應用(如同步buck變換器)的核心電路之一，直接影響開關電源工作的可靠性和性能指標。對于高側功率管而言，N型金屬氧化物半導體場效應晶體管(NMOSFET)相較于P型金屬氧化物半導體場效應晶體管(PMOSFET)擁有更高的驅動效率高、更小的器件面積，所以NMOSFET更適合作為功率晶體管。針對功率應用，尤其是大功率應用，系統(tǒng)驅動中存在較大的dV/dt和dI/dt，EMI輻射較為嚴重，且容易引起串擾問題。EMI干擾(電磁干擾)與串擾問題的一個重要來源是功率開關管進行快速充放電造成的dV/dt和dI/dt干擾。

傳統(tǒng)的驅動電路在快速導通和關斷的瞬間會產(chǎn)生較高的EMI干擾，對芯片的可靠性產(chǎn)生嚴重影響，現(xiàn)有技術中提出了采用變斜率充電驅動來解決充電時的高EMI問題，但對于放電時的高EMI問題卻很少有提出解決方案，采用單一速度對功率管進行放電同樣會導致較高的EMI干擾。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述傳統(tǒng)驅動電路在放電時的高EMI問題，本發(fā)明提出一種變斜率放電驅動電路，針對功率管放電階段，利用不同階段的放電能力，控制功率開關管的放電斜率，具有快速、低EMI與高可靠性的特點。

本發(fā)明的技術方案為：

一種變斜率放電驅動電路，輸入信號為DC-DC變換器中高側功率管的柵極邏輯控制信號，輸出信號連接所述高側功率管的柵極，所述變斜率放電驅動電路包括電平位移器、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器、第一電阻、第三電阻、第一電容、第一NMOS管、第一耐壓NMOS管、第二耐壓NMOS管、第三耐壓NMOS管、第二耐壓PMOS管、第三耐壓PMOS管和第四耐壓PMOS管；

電平位移器的輸入端連接所述變斜率放電驅動電路的輸入信號，其輸出端連接第一反相器的輸入端；所述電平位移器用于將處于低電源軌電壓域的所述變斜率放電驅動電路的輸入信號提升到高電源軌電壓域，其中低電源軌為低電源電壓到地電平，高電源軌為高電源電壓到地電平；

第二反相器的輸入端連接第一反相器的輸出端并通過第一電阻后連接所述高電源電壓，其輸出端輸出第一控制信號并連接第三反相器的輸入端、第二耐壓NMOS管的柵極和第二耐壓PMOS管的柵極；

第三反相器的輸出端輸出第二控制信號并連接第四反相器的輸入端和第一電容的一端；

將所述第二控制信號進行充電后獲得第三控制信號，充電后獲得的所述第三控制信號的電源軌為兩倍高電源電壓到高電源電壓；所述第三控制信號連接第一NMOS管的柵極并用于為所述高側功率管充電；

第一NMOS管的漏極連接第二耐壓PMOS管的源極和第三耐壓PMOS管的柵極并連接所述高電源電壓，其源極連接第一電容的另一端、第三耐壓PMOS管的源極和第二耐壓PMOS管的襯底；

第二耐壓NMOS管的漏極連接第二耐壓PMOS管的漏極、第三耐壓PMOS管的漏極和第一耐壓NMOS管的柵極，其源極連接地電平；