一种摆率控制驱动电路制造技术

本发明专利技术提供一种摆率控制驱动电路，该驱动电路通过设置开关电流源控制电路，产生稳定的输出电流对输出功率管的栅极寄生电容进行充放电，从而控制其开启/关闭，利用电流而非电平驱动输出功率管，使得输出信号的摆率受电流控制，从而达到减小EMI影响的目的；设置死区时序控制电路，利用输出功率管的栅极信号控制电流源的开启/关闭，将输出级PMOS/NMOS同时导通的时间最小化，从而有效地减小功率管间的馈通电流。本发明专利技术提供的驱动电路可以达到改善EMI，减小馈通电流和电源波动的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微电子功放驱动电路，具体涉及一种采用电流控制的摆率控制驱动电路。
技术介绍
传统的音频功放市场中，主要存在模拟信号功放和数字信号功放，在模拟信号的功放中，AB类(也称为甲乙类)功放占据着较大的份额。其优点是，可以提供更好的总谐波失真加噪声(THD+N)表现，而馈通电流也可以保持在较低的水平。其缺点是，AB类功放的效率很低，通常情况下只能维持在50％左右，因此效率上的缺陷和散热问题的存在使得AB类音频功放在手持设备中的应用受到极大的限制。在数字功放领域中，D类功放应用较为广泛，其效率通常可以达到90％以上，并且具有便于集成的优点，因而适合应用在手机或其他便携式的轻型设备中。图1给出了一种典型的D类音频功放电路结构100包括一脉冲宽度调制电路(PWM)101，分别用于处理正相端信号PWM_P和反相端信号PWM_N的栅极驱动电路102、103，两对输出功率管MP10/MN10、MP20/MN20。由于脉宽调制信号频率大多设定在300k左右的高频，因此会在跳变沿(上升沿或者下降沿)会产生大量的高频分量，从而导致EMI电磁干扰问题，并且更容易在输出级引发闩锁效应。输出驱动电路由反相器106、108或缓冲级107、109构成，因此输出电流瞬时可以达到一百毫安甚至数百毫安以上。请同时参考图2，图2是现有技术驱动电路的信号图，负载电容(主要是输出功率管的寄生电容)会在瞬间完成充放电，从而导致输出级有大量馈通电流从电源端直接流向地。另外，由于电源端各种连接线都很长，因此会有较大的寄生电感，而输出的瞬时大电流便会在这些寄生电感上产生大的电源波动，并引起EMI问题。输出功率管的寄生电容会在瞬时完成充放电。死区时间需要由RS触发器104/105等电路结构确定，这样的结构需要通过延时来控制功率输出管开启/关闭时间，通常不够准确，依然会存在电源馈通的问题，或者会增加输出信号的总谐波失真。图2中输入信号401，输出功率管栅极电压402、403，输出电流404和输出信号405的波形示意图。可以看到，由于死区时间的影响，输出级的馈通电流十分明显，通常可以达到数百毫安以上。因此输出信号会有较大的过冲，而电源上波动也较为明显。综上所述，现有技术的数字功放主要存在电磁干扰较大，容易产生馈通电流以及增加输出信号总谐波失真的缺陷。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术的目的是提供一种摆率控制驱动电路，以解决现有技术的D类音频功放容易产生馈通电流、电磁干扰现象较大以及增加输出信号总谐波失真的技术问题。-->为实现上述目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种摆率控制驱动电路，包括：输入级脉冲宽度调制电路；两组输出级功率管，分别对应该输入级脉冲宽度调制电路输出端的正相端信号和反相端信号，每组输出级功率管各包含一PMOS管和一NMOS功率管；两栅极驱动电路，分别设置在所述输入级脉冲宽度调制电路的两输出端与对应的输出级功率管之间，该栅极驱动电路进一步包括：一用以对所述PMOS管进行控制驱动的PMOS驱动电路和用来对所述NMOS管进行控制驱动的NMOS驱动电路；两死区时序控制电路，用于防止电源馈通现象；同时，所述输出级功率管的PMOS管输出信号和NMOS功率管输出信号，分别被反馈至所述PMOS驱动电路和所述NMOS驱动电路，当输出信号超过设定范围后减少控制电流，进而改善电源波动。依照本专利技术较佳实施例所述的摆率控制驱动电路，所述PMOS驱动电路和NMOS驱动电路各包含两组开关电流源，用以产生稳定的输出电流对输出功率管的栅极寄生电容进行充/放电，从而控制其开启/关闭。依照本专利技术较佳实施例所述的摆率控制驱动电路，所述死区时序控制电路是施密特触发器通过一与门与所述开关电源的开关的栅极连接。依照本专利技术较佳实施例所述的摆率控制驱动电路，所述栅极驱动电路还包括一由两个反相器组成的输入缓冲元件，将所述输入级脉冲宽度调制电路的输出信号传输到所述PMOS驱动电路和NMOS驱动电路。依照本专利技术较佳实施例所述的摆率控制驱动电路，所述NMOS驱动电路的两开关电流源的节点信号反馈至所述PMOS驱动电路连接的死区时序控制电路；所述PMOS驱动电路的两开关电流源的节点信号反馈至所述NMOS驱动电路连接的死区时序控制电路；依照本专利技术较佳实施例所述的摆率控制驱动电路，所述输出功率管的输出信号同时反馈至PMOS驱动电路和NMOS驱动电路的对应开关电流源。由于采用了以上的技术方案，使得本专利技术相比于现有技术具有如下的优点和积极效果：第一、本专利技术提供的摆率控制驱动电路，通过设置开关电流源控制电路，产生稳定的输出电流对输出功率管的栅极寄生电容进行充放电，从而控制其开启/关闭，利用电流而非电平驱动输出功率管，使得输出信号的摆率受电流控制，从而达到减小EMI影响的目的；第二、本专利技术的驱动电路中设置死区时序控制电路，利用输出功率管的栅极信号控制电流源的开启/关闭，将输出级PMOS/NMOS同时导通的时间最小化，从而有效地减小功率管间的馈通电流；并且采用反馈电路检测栅极驱动或输出信号后逐步减小输出电流，改变电流源输出电流，控制功率管开启/关闭时间，达到改善EMI，减小馈通电流和电源波动的目的。-->当然，实施本
技术实现思路
的任何一个具体实施例，并不一定同时达到以上全部的技术效果。附图说明图1是现有技术的D类功放的结构图；图2是现有技术的D类功放的信号波形图；图3是本专利技术提供的驱动电路的架构图；图4是图3中栅极驱动电路的一种实施例的架构图；图5是依照图4所示的电路的输出信号波形图；图6是本专利技术与现有技术的信号波形输出对比图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的几个优选实施例进行详细描述，但本专利技术并不仅仅限于这些实施例。本专利技术涵盖任何在本专利技术的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本专利技术有彻底的了解，在以下本专利技术优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本专利技术。另外，为了避免对本专利技术的实质造成不必要的混淆，并没有详细说明众所周知的方法、过程、流程、元件和电路等。本专利技术的核心思想在于：利用电流取代电平对输出管的栅极进行驱动控制，并利用反馈更合理地控制死区时间，防止电源馈通，从而达到有效改善电源馈通问题，以及大电流引起的电源波动和EMI问题的目的。请参考图3，输入级脉冲宽度调制电路101，输出级功率管MP1/MN1，MP2/MN2，以及扬声器110均可沿用现有的设计结构，不多赘述。本专利技术所提出的栅极驱动电路202、203中，分别包括了PMOS驱动电路221(231)，用于对输出PMOS功率管进行控制驱动，NMOS驱动电路222(232)，用于对输出NMOS功率管进行控制驱动，死区时序控制电路223/233，用于防止电源馈通现象。输出功率管的输出信号OUT_P、OUT_N分别被反馈至PMOS驱动电路221(231)和NMOS驱动电路222(232)，在输出超过设定范围后进一步减小控制电流，从而有效地改善电源波动，以及EMI影响。请参考图4，所示为根据本专利技术原理构建的具体电路图例，包括由反相器构成的输入缓冲模块30；由两个开关电流源321/322构成PMOS驱动电路221，其中一个开关电流源321还受到反馈信号3本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种摆率控制驱动电路，其特征在于，包括：输入级脉冲宽度调制电路；两组输出级功率管，分别对应该输入级脉冲宽度：制电路输出端的正相端信号和反相端信号，每组输出级功率管各包含一ＰＭＯＳ管和一ＮＭＯＳ功率管；两栅极驱动电路，分别设置在所述输入级脉冲宽度调制电路的两输出端与对应的输出级功率管之间，该栅极驱动电路进一步包括：一用以对所述ＰＭＯＳ管进行控制驱动的ＰＭＯＳ驱动电路和用来对所述ＮＭＯＳ管进行控制驱动的ＮＭＯＳ驱动电路；两死区时序控制电路，用于防止电源馈通现象；同时，所述输出级功率管的ＰＭＯＳ管输出信号和ＮＭＯＳ功率管输出信号，分别被反馈至所述ＰＭＯＳ驱动电路和所述ＮＭＯＳ驱动电路，当输出信号超过设定范围后减少控制电流，进而改善电源波动。

【技术特征摘要】
1.一种摆率控制驱动电路，其特征在于，包括：输入级脉冲宽度调制电路；两组输出级功率管，分别对应该输入级脉冲宽度：制电路输出端的正相端信号和反相端信号，每组输出级功率管各包含一PMOS管和一NMOS功率管；两栅极驱动电路，分别设置在所述输入级脉冲宽度调制电路的两输出端与对应的输出级功率管之间，该栅极驱动电路进一步包括：一用以对所述PMOS管进行控制驱动的PMOS驱动电路和用来对所述NMOS管进行控制驱动的NMOS驱动电路；两死区时序控制电路，用于防止电源馈通现象；同时，所述输出级功率管的PMOS管输出信号和NMOS功率管输出信号，分别被反馈至所述PMOS驱动电路和所述NMOS驱动电路，当输出信号超过设定范围后减少控制电流，进而改善电源波动。2.如权利要求1所述的摆率控制驱动电路，其特征在于，所述PMOS驱动电路和NMOS驱动电路各包含两组开关电流源，用以产生稳定的...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯之因，王传芳，陈军君，
申请(专利权)人：启攀微电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31