一种开关器件驱动电路、方法及自举电路技术

技术编号:14898380 阅读:570 留言:0更新日期:2017-03-29 13:35
本发明专利技术公开了一种开关器件驱动电路,所述电路包括:第一驱动子电路及第一开关;其中,当所述开关器件所在电路的欠压锁定电压未达到预设阈值时,第一驱动子电路生成第一控制信号;所述第一开关响应所述第一控制信号,接通所述开关器件的栅极及源极,以使所述开关器件处于关断状态。本发明专利技术同时还公开了一种电压转换电路中的自举电路及开关器件驱动方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电路控制技术,尤其涉及一种开关器件驱动电路、方法及自举电路
技术介绍
随着电路电子技术的进步,开关电源不断向高功率密度、高效率、高可靠性发展,开关电源的保护功能已经成为了可靠性的一项重要指标。boost电路和buck电路作为开关电源的一种最基本的拓扑,可应用于非隔离产品中,功率密度和效率都可以做的很高。在boost电路和buck电路中的开关器件需要稳定的驱动电压,而boost电路中起续流作用的MOS管和buck电路中主开关MOS管需要通过自举电路为其提供稳定的驱动电压。然而,在boost电路和buck电路正常启动前或者负载很轻时,现有的自举电路会使得起续流作用的MOS管被误导通,从而致使电路的两个MOS管(开关)发生短路。
技术实现思路
为解决现有存在的技术问题,本专利技术实施例提供一种开关器件驱动电路、方法及自举电路。本专利技术实施例的技术方案是这样实现的:本专利技术实施例提供了一种开关器件驱动电路,包括:第一驱动子电路,配置为当所述开关器件所在电路的欠压锁定电压未达到预设阈值时,生成第一控制信号;第一开关,设置在所述开关器件的栅极与源极之间,配置为响应所述第一控制信号,接通所述开关器件的栅极及源极,以使所述开关器件处于关断状态。本专利技术实施例还提供了一种电压转换电路中的自举电路,所述电压转换电路包括开关器件,设置在所述电压转换电路输入到输出通路上,所述自举电路包括:第二电源电路,配置为利用所述电压转换电路的输入电压为第二驱动子电路提供启动所需的电压;第二驱动子电路,配置为在所述第二电源电路提供电源后,生成第三控制信号,所述第三控制信号用于驱动所述开关器件导通;开关器件驱动电路;所述开关器件驱动电路包括:第一驱动子电路,配置为当所述开关器件所在电路的低电压锁定电压未达到预设阈值时,生成第一控制信号;第一开关,设置在所述开关器件的栅极与源极之间,配置为响应所述第一控制信号,接通所述开关器件的栅极及源极,以使所述开关器件处于关断状态。本专利技术实施例又提供了一种开关器件驱动方法,包括:当所述开关器件所在电路的欠压锁定电压未达到预设阈值时,所述开关器件驱动电路的第一驱动子电路生成第一控制信号,以接通所述开关器件的栅极及源极,使所述开关器件处于关断状态。本专利技术实施例提供的开关器件驱动电路、方法及自举电路,当所述开关器件所在电路的欠压锁定(UVLO)电压未达到预设阈值时,所述开关器件驱动电路的第一驱动子电路生成第一控制信号;而所述第一开关响应所述第一控制信号,接通所述开关器件的栅极及源极,以使所述开关器件处于关断状态,通过这种方式可以使所述开关器件在所述开关器件所在电路的低电压锁定电压未达到预设阈值的期间内,一直处于关断状态,从而有效地保护了所述开关器件所在的电路。而且,本专利技术实施例的方案简单、方便、易于实现。附图说明在附图(其不一定是按比例绘制的)中,相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同示例。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。图1为相关技术中一种boost电路结构示意图;图2为相关技术中一种buck电路结构示意图;图3为相关技术中boost电路的开关器件的驱动和自举电路结构示意图;图4为相关技术中buck电路的开关器件的驱动和自举电路结构示意图;图5为本专利技术实施例一一种开关器件驱动电路结构示意图;图6为本专利技术实施例一另一种开关器件驱动电路结构示意图;图7为本专利技术实施例二一种自举电路结构示意图;图8为本专利技术实施例二另一种自举电路结构示意图;图9为本专利技术实施例三boost电路自举电路结构示意图;图10为本专利技术实施例三boost电路启动时的时序图;图11为本专利技术实施例四buck电路自举电路结构示意图;图12为相关技术中boost-buck电路结构示意图;图13为本专利技术实施例五开关器件驱动方法流程示意图;图14A为未采用本专利技术实施例方案的boost电路仿真结果;图14B为采用本专利技术实施例方案的boost电路仿真结果。具体实施方式目前,如图1所示,boost电路的一种基本组成包括:电感L、MOS管Q1、MOS管Q2及相应的电容。这种boost电路可以称为同步(Sync)boost电路。这种boost电路中MOS管Q2的导通电阻可以非常小,电路的效率大大提高。如图2所示,buck电路的一种基本组成包括:电感L、MOS管Q1、MOS管Q2及相应的电容。这种buck电路称为同步buck电路。在boost电路和buck电路中,MOS管Q2(为N沟道金属氧化物半导体场效应管(NMOS)),一般称为上管;相应地,MOS管Q1称为下管。从图1和2中可以看出,MOS管Q2的源极连接SW节点(开关节点),漏极连接输出端VOUT或者输入端VIN。由于MOS管Q2为NMOS,所以当MOS管Q2开启时,其栅极源极之间的电压差必须远大于MOS管Q2的开启阈值电压(Vth)从而保证Q2的充分导通,大大降低导通电阻来提高电路转换效率。因此需要自举电路为MOS管Q2提供稳定的驱动电压,以保证MOS管Q2的正常开关。图3示出了boost电路的开关器件的典型驱动和自举电路结构。在这种电路结构中,当SW节点电压为低电平时,低压差线性稳压器(LDO)的输出端VCC提供的电压通过二极管对BOOT节点充电,以为第二驱动器DRV2提供工作电源。然而,由于电容Cb为外置电容,其电容值一般为47nF-100nF,所以对于LDO来说,是一个比较大的电容值。因此,电容Cb的电压通常需要多个开关周期才能被充至设定值,也就是说,BOOT节点的电压通常需要多个开关周期才能达到设定值,以便第二驱动器DRV2能够被正常驱动,而第二驱动器DRV2的正常驱动才能保证MOS管Q2的正常工作。对于图3所示的自举电路,通常BOOT节点对SW节点的电压的欠压锁定(UVLO)的阈值电压为3V。当BOOT节点对SW节点的电压没有上升到3V时,MOS管Q2必须处于彻底关断状态。该自举电路存在以下问题:第一,在boost电路启动前,SW节点的电压等同于输入端VIN的电压,BOOT节点的电压相对于SW节点为0,而在在boost电路启动的最初多个开关周期内,由于BOOT节点相对SW节点的电压是从零逐渐增大,当第二驱动器DRV2的驱动电压未足够高时,第二驱动器DRV2的输出逻辑会不确定,从而导致MOS管Q2的栅极电压是悬空的(floating)。在这个过程中,当MOS管Q1导通后,SW节点的电压被拉低。由于NMOS是栅极电压驱动型的MOS管,所以MOS管Q2栅极电压的悬空会导致MOS管Q2误导通。一旦MOS管Q2误导通,那么上下两个MOS管即MOS管Q1和Q2就会出现短路现象。所以在boost电路启动的最初多个开关周期内,这种传统的自举电路设计会导致上下MOS管短路(shortthrough),从而会烧毁MOS管Q1和Q2。第二,当boost电路的负载很轻时,boost电路通常会采用轻载高效模式或者进入休眠模式。而当boost电路完全空载时,MOS管Q1以及Q2长时间处于关断状态。此时电容Cb上的电荷会被释放,从而导致BOOT节点至SW节点之间电压降低至UVLO的阈值电压以下,甚至为零。在这种情况下,当MOS管Q1本文档来自技高网...
一种开关器件驱动电路、方法及自举电路

【技术保护点】
一种开关器件驱动电路,其特征在于,所述开关器件驱动电路包括:第一驱动子电路,配置为当所述开关器件所在电路的欠压锁定电压未达到预设阈值时,生成第一控制信号;第一开关,设置在所述开关器件的栅极与源极之间,配置为响应所述第一控制信号,接通所述开关器件的栅极及源极,以使所述开关器件处于关断状态。

【技术特征摘要】
1.一种开关器件驱动电路,其特征在于,所述开关器件驱动电路包括:第一驱动子电路,配置为当所述开关器件所在电路的欠压锁定电压未达到预设阈值时,生成第一控制信号;第一开关,设置在所述开关器件的栅极与源极之间,配置为响应所述第一控制信号,接通所述开关器件的栅极及源极,以使所述开关器件处于关断状态。2.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述第一驱动子电路,还配置为当所述开关器件所在电路的欠压锁定电压达到预设阈值时,生成第二控制信号;所述第一开关,还配置为响应所述第二控制信号,断开所述开关器件的栅极及源极,以使所述开关器件被驱动后能够导通。3.根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述开关器件驱动电路还包括:第一电源电路,配置为所述第一驱动子电路提供电源。4.根据权利要求3所述的电路,其特征在于,所述第一电源电路,配置为当所述开关器件所在电路启动时,为所述第一驱动子电路提供正常启动所需的恒定电压。5.一种电压转换电路中的自举电路,其特征在于,所述电压转换电路包括开关器件,设置在所述电压转换电路输入到输出通路上,所述自举电路包括:第二电源电路,配置为利用所述电压转换电路的输入电压为第二驱动子电路提供启动所需的电压;第二驱动子电路,配置为在所述第二电源电路提供电源后,生成第三控制信号,所述第三控制信号用于驱动所述开关器件导通;开关器件驱动电路;所述开关器件驱动电路包括:第一驱动子电路,配置为当所述开关器件所在电路的低电压锁定电压未达到预设阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐小珺李润德张树春
申请(专利权)人:芯洲科技北京有限公司
类型:发明
国别省市:北京;11

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