[發明專利]一種用于功率LDMOS的高速柵極驅動電路

有效

• 申請號: 202210506704.0
• 申請日: 2022-05-11
• 公開（公告）號: CN114679036B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 羅萍;馮冠儒;楊健;楊秉中;曹麒;趙忠
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088;H02M3/156
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明屬于集成電路技術領域和功率電子領域，具體來說是一種用于驅動功率LDMOS的高速柵極驅動電路，包括無片外電容的LDO模塊、短脈沖電流源模塊和驅動器模塊。其中，短脈沖電流源模塊的輸出接在驅動器的供電端或浮地端，當前級電路給出開通功率管的信號時，注入短脈沖電流迅速開啟功率管；當短脈沖電流源模塊內部的柵電位監測電路判斷功率管已經導通后，控制邏輯關閉短脈沖電流。此外，無片外電容LDO模塊的輸出也連接在驅動器的供電端或浮地端，使功率管柵源電壓最終穩定在準確的開啟電壓上。通過將快速瞬態響應的無片外電容LDO與短脈沖電流源結合，實現了高速的動態響應，將功率管的開啟時間有效縮短，同時節省了外部無源元件，簡化了系統結構。

技術領域

本發明屬于集成電路技術領域和功率電子領域，具體來說是涉及一種用于功率LDMOS的高速柵極驅動電路。

背景技術

如今便攜式電子系統的體積越來越小，為了減小容性或感性元件的尺寸，DC-DC或AC-DC變換器等電源管理電路的工作頻率必須提高，同時片外元件應盡可能減少以滿足小體積的應用，對于中小功率Buck變換器，其功率管通常采用高側P型低側N型的結構來避免使用自舉電容。柵極驅動電路作為電源管理系統中不可或缺的一部分，它的工作速度直接決定了變換器的最高工作頻率，對于傳統柵極驅動電路而言，為了保證驅動電路較大的壓擺率，通常會使用有片外電容的LDO對其供電，使其速度足夠高，但這需要額外的片外元件，增加了變換器的成本及體積，使用無片外電容LDO給柵極驅動電路供電已經逐漸成為趨勢，因此在不增加核心面積和片外元件條件下，傳統柵極驅動電路工作速度是非常受限的。

發明內容

針對上述傳統柵極驅動電路在給定核心面積下工作速度較低的不足之處，本發明提出了一種用于驅動功率LDMOS的高速柵極驅動電路，解決了現有傳統柵極驅動電路工作速度較低的問題。

本發明的技術方案為：一種用于功率LDMOS的高速柵極驅動電路，包括無片外電容LDO模塊、短脈沖電流源模塊和驅動器模塊。短脈沖電流源模塊的輸出接在驅動器的供電端或浮地端，當前級電路給出開通功率管的信號時，注入短脈沖電流迅速開啟功率管，當短脈沖電流源模塊內部的柵電位監測電路判斷功率管已經導通后關閉短脈沖電流；此外，無片外電容LDO模塊的輸出也連接在驅動器的供電端或浮地端，使功率管柵源電壓最終穩定在準確的開啟電壓上。

所述無片外電容LDO模塊用于從輸入電壓產生較穩定的降壓輸出內部電源軌，它有兩種架構分別用于高速柵極驅動電路(低側)和高速柵極驅動電路(高側)中的驅動器供電，其應具有良好的瞬態響應，保證負載切換的恢復時間較短，它的輸出與驅動器模塊的供電端或浮地端連接，為驅動器電路提供穩定精確的電源偏置。