【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电子电路
,特别涉及一种电压控制方法、三分段驱动器以及驱动电路。
技术介绍
随着电子产品的功能的增加以及对性能的更高追求,电源的功率越来越大,工作电压范围越来越宽,对电源的续航能力和封装形成更高的挑战,因此对电源的转换效率就有更高的要求,而影响电源效率的因素除了开关管和续流管的导通阻抗、电感的DCR(直流电阻)和电容的ESR(等效串联电阻)外,开关速度、死区时间等因素也很关键,而这些主要取决于驱动电路的设计。现有的驱动(DRIVER)电路采用强管驱动以提高开关的切换速度,减小死区时间,但开关的切换速度过快,意味着引线寄生电感中流过的电流变化速率增加,既带来了应用中电磁兼容(EMC)方面的问题,同时功率管漏源端还会出现严重的过电压现象,存在功率管被击穿的风险,特别是大电流应用的场合。以降压DC-DC(BUCK)电源为例,一种典型的高压DC-DC降压电源结构如图1,MH为高压开关管(具体为HVNMOS),ML为高压续流管(具体为HVNMOS),高压开关管与高压续流管的开启电压为VTH,CH和CL分别为MH和ML的栅-漏寄生电容,LH和LL分别为MH和ML引线的寄生电感,MH管驱动端为HDRV,ML管驱动端为LDRV,SW为开关信号,VDD为恒定电源,输出电压值为Vdd,VIN为外部电源,PWM为脉冲宽度调制信号,D为二极管,DRIVE为驱动器,BOOT为自举升压电源,VOUT为开关电源输出端。对于ML管驱动电路的电源只需要内部低压LDO电源VDD即可,而对于MH管,为了减小MH管导通时的线性区导通阻抗,MH管在导通时栅源电压差需始终保持在 ...
【技术保护点】
一种电压控制方法,其特征在于,用于控制开关电源的高压MOS管的栅源电压,所述电压控制方法包括:在电源电压至所述高压MOS管的开启电压VTH之间,采用强驱动,驱动所述高压MOS管从线性区导通状态进入饱和区导通状态;在所述VTH至亚阈值电压VTH‑之间,采用弱驱动,减缓所述高压MOS管中电流的变化率;其中,所述VTH‑比所述VTH的值小;在所述VTH‑至最低电势之间,采用强驱动,驱动所述高压MOS管完全截止。
【技术特征摘要】
1.一种电压控制方法,其特征在于,用于控制开关电源的高压MOS管的栅源电压,所述电压控制方法包括:在电源电压至所述高压MOS管的开启电压VTH之间,采用强驱动,驱动所述高压MOS管从线性区导通状态进入饱和区导通状态;在所述VTH至亚阈值电压VTH-之间,采用弱驱动,减缓所述高压MOS管中电流的变化率;其中,所述VTH-比所述VTH的值小;在所述VTH-至最低电势之间,采用强驱动,驱动所述高压MOS管完全截止。2.根据权利要求1所述的电压控制方法,其特征在于,所述高压MOS管为开关电源的高压开关管,所述电源电压为外部电源(VIN)的输出电压,所述最低电势为所述开关电源的驱动电路的开关端的电势;或者,所述高压MOS管为高压续流管,所述电源电压为恒定电源(VDD)的输出电压,所述最低电势为零电势。3.一种三分段驱动器,其特征在于,用于驱动开关电源的高压MOS管;所述三分段驱动器包括:第一P沟道MOS管(MP11)、第二P沟道MOS管(MP12)、第三P沟道MOS管(MP13)、第一N沟道MOS管(MN11)、第二N沟道MOS管(MN12)、第三N沟道MOS管(MN13)与第四N沟道MOS管(MN14);所述第一P沟道MOS管(MP11)的源极连接于电源端,栅极连接于所述三分段驱动器的第一控制端,漏极与所述第二P沟道MOS管(MP12)的源极连接,所述第二P沟道MOS管(MP12)的漏极连接于所述三分段驱动器的驱动端,栅极连接于所述三分段驱动器的第二控制端;所述第三P沟道MOS管(MP13)的源极连接于所述电源端,栅极连接于所述第二控制端,漏极连接于所述驱动端;所述第二N沟道MOS管(MN12)的漏极连接于所述驱动端,栅极连接于所述第二控制端,源极连接于所述第一N沟道MOS管(MN11)的漏极;所述第一N沟道MOS管(MN11)的栅极为所述三分段驱动器的第三控制端,源极连接于所述三分段驱动器的最低电势点;所述第三N沟道MOS管(MN13)的漏极连接于所述第二N沟道MOS管(MN12)的源极,栅极为所述三分段驱动器的第四控制端,源极连接于所述最低电势点;所述第四N沟道MOS管(MN14)的漏极连接于所述驱动端,栅极连接于所述第二控制端,源极连接于所述最低电势点。4.根据权利要求3所述的三分段驱动器,其特征在于,所述高压MOS管为开关电源的高压开关管;所述电源为自举升压电源(BOOT),所述最低电势点为所述开关电源的驱动电路的开关端;或者,所述高压MOS管为开关电源的高压续流管;所述电源为恒压电源(VDD),所述最低电势点为地端。5.一种驱动电路,其特征在于,用于驱动开关电源的高压开关管(MH)与高压续流管(ML),所述驱动电路包括:第一三分段驱动器(301)、第二三分段驱动器(302)与非交叠单元(303);所述第一三分段驱动器(301)经所述非交叠单元(303)与所述第二三分段驱动器(302)连接;所述非交叠单元(303)用于产生死区;所述第一三分段驱动器(301),用于驱动所述高压开关管(MH);其中,在所述第一三分段驱动器(301)的电源电压至所述高压开关管(MH)的开启电压VTH之间,采用强驱动,驱动所述高压开关管(MH)从线性区导通状态进入饱和区导通状态;在所述VTH至亚阈值电压VTH-之间,采用弱驱动,减缓所述高压开关管(MH)中电流的变化率;其中,所述VTH-比所述VTH的值小;在所述VTH-至所述第一三分段驱动器(301)的最低电势之间,采用强驱动,驱动所述高压开关管(MH)完全截止;所述第二三分段驱动器(302),用于驱动所述高压续流管(ML);其中,在所述第二三分段驱动器(302)的电源电压至所述高压续流管(ML)的开启电压VTH之间,采用强驱动,驱动所述高压续流管(ML)从线性区导通状态进入饱和区导通状态;在所述VTH至亚阈值电压VTH-之间,采用弱驱动,减缓所述高压续流管(ML)中电流的变化率;其中,所述VTH-比所述VTH的值小;在所述VTH-至所述第二三分段驱动器(302)的最低电势之间,采用强驱动,驱动所述高压续流管(ML)完全截止。6.根据权利要求5所述的驱动电路,其特征在于,所述第一三分段驱动器(301)包括:第一P沟道MOS管(MP11)、第二P沟道MOS管(MP12)、第三P沟道MOS管(MP13)、第一N沟道MOS管(MN11)、第二N沟道MOS管(MN12)、第三N沟道MOS管(MN13)与第四N沟道MOS管(MN14);所述第一P沟道MOS管(MP11)的源极连接于所述第一三分段驱动器(301)的电源端,栅极连接于所述第一三分段驱动器(301)的第一控制端,漏极与所述第二P沟道MOS管(MP12)的源极连接,所述第二P沟道MOS管(MP12)的漏极连接于所述第一三分段驱动器(301)的驱动端(HDRV),栅极连接于所述第一三分段驱动器(301)的第二控制端;所述第三P沟道MOS管(MP13)的源极连接于所述第一三分段驱动器(301)的电源端,栅极连接于所述第一三分段驱动器(301)的第二控制端,漏极连接于所述第一三分段驱动器(301)的驱动端(HDRV);所述第二N沟道MOS管(MN12)的漏极连接于所述第一三分段驱动器(301)的的驱动端,栅极连接于所述第一三分段驱动器(301)的第二控制端,源极连接于所述第一N沟道MOS管(MN11)的漏极;所述第一N沟道MOS管(MN11)的栅极为所述第一三分段驱动器(301)的第三控制端,源极连接于所述第一三分段驱动器(301)的最低电势点;所述第三N沟道MOS管(MN13)的漏极连接于所述第二N沟道MOS管(MN12)的源极,栅极为所述第一三分段驱动器(301)的第四控制端,源极连接于所述第一三分段驱动器(301)的最低电势点;所述第四N沟道MOS管(MN14)的漏极连接于所述第一三分段驱动器(301)的驱动端(HDRV),栅极连接于所述第一三分段驱动器(301)的第二控制端,源极连接于所述第一三分段驱动器(301)的最低电势点;所述二三分段驱动器(302)包括:第四P沟道MOS管(MP14)、第五P沟道MOS管(MP15)、第六P沟道MOS管(MP16)、第五N沟道MOS管(MN17)、第六N沟道MOS管(MN18)、第七N沟道MOS管(MN19)与第八N沟道MOS管(MN20);所述第四P沟道MOS管(MP14)的源极连接于所述第二三分段驱动器(302)的电源端,栅极连接于所述第二三分段驱动器(302)的第一控制端,漏极与所述第五P沟道MOS管(MP15)的源极连接,所述第五P沟道MOS管(MP15)的漏极连接于所述第二三分段驱动器(302)的驱动端(LDRV),栅极连接于所述第二三分段驱动器(302)的第二控制端;所述第六P沟道MOS管(MP16)的源极连接于所述第二三分段驱动器(302)的电源端,栅极连接于所述第二三分段驱动器(302)的第二控制端,漏极连接于所述第二三分段驱动器(302)的驱动端(LDRV);所述第六N沟道MOS管(MN18)的漏极连接于所述第二三分段驱动器(302)的的驱动端,栅极连接于所述第二三分段驱动器(302)的第二控制端,源极连接于所述第五N沟道MOS管(MN17)的漏极;所述第五N沟道MOS管(MN17)的栅极为所述第二三分段驱动器(302)的第三控制端,源极连接于所述第二三分段驱动器(302)的最低电势点;所述第七N沟道MOS管(MN19)的漏极连接于所述第六N沟道MOS管(MN18)的源极,栅极为所述第二三分段驱动器(302)的第四控制端,源极连接于所述第二三分段驱动器(302)的最低电势点;所述第八N沟道MOS管(MN20)的漏极连接于所述第二三分段驱动器(302)的驱动端(LDRV),栅极连接于所述第二三分段驱动器(302)的第二控制端,源极连接于所述第二三分段驱动器(302)的最低电势点。7.根据权利要求6所述的驱动电路,其特征在于,所述第一三分段驱动器(301)的电源为自举升压电源(BOOT),所述第一三分段驱动器(301)的最低电势点为所述开关电源的驱动电路的开关端;所述第二三分段驱动器(302)的电源为恒压电源(VDD),所述第二三分段驱动器(302)的最低电势点为地端。8.根据权利要求6所述的驱动电路,其特征在于,所述非交叠单元(303)包括:第一反相器(I9)、第二反相器(I...
【专利技术属性】
技术研发人员:徐光煜,郑欣,陈友福,罗建军,
申请(专利权)人:上海智浦欣微电子有限公司,
类型:发明
国别省市:上海;31
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