本发明专利技术公开了一种功率开关管的驱动电路和驱动方法，功率开关管用于在栅极驱动信号的控制下根据输入电压提供输出电压，驱动电路包括：斜坡电压生成电路，用于在开启后产生随时间线性变化的斜坡电压；电压调制电路，用于根据斜坡电压和输出电压控制功率开关管的控制端电压，以使得输出电压跟随所述斜坡电压线性变化；以及检测电路，用于在功率开关管的控制端电压导通功率开关管时开启斜坡电压生成电路，可提供固定的斜率线性变化的输出电压。
Driving circuit and method of power switch
【技术实现步骤摘要】
功率开关管的驱动电路和驱动方法
本专利技术涉及电力电子
，更具体地涉及一种功率开关管的驱动电路和驱动方法。
技术介绍
功率开关管被广泛应用在各种电源管理系统中，是电源和系统监控产品中的重要组成部分。在电源管理系统中一般选用MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)，通过调节功率开关管的线性阻抗来提供稳定的输出电压。在一些应用场景下，需要功率开关管提供线性上升/下降的输出电压。图1示出现有的一种功率开关管的驱动电路，如图1所示，驱动电路包括：栅极驱动电路110、电流源Iset、电容C1、运算放大器OP1以及晶体管Mn1和Mn2。功率开关管Mnp为主开关管，第一通路端接收输入电压Vin，第二通路端提供输出电压Vout。栅极驱动电路110用于向功率开关管Mnp提供电流形式的栅极驱动信号，功率开关管Mnp的栅极电容在驱动电流的作用下积累电荷，当功率开关管Mnp的控制端电压Vgate导通功率开关管Mnp时，功率开关管Mnp在第二通路端提供输出电压Vout。电流源Iset和电容C1串联连接在输入电压Vin和地之间，电流源Iset用于对电容C1进行充电，以在电容C1的上极板提供线性变化的斜坡电压Vss。运算放大器OP1的反相输入端用于接收斜坡电压Vss，正相输入端用于接收输出电压Vout，运算放大器OP1用于将斜坡电压Vss与输出电压Vout进行比较以在输出端提供误差信号。晶体管Mn1和Mn2构成电流镜电路，晶体管Mn1的第一通路端连接至运算放大器OP1的输出端以接收误差信号。当误差信号大于/等于晶体管Mn1的阈值电压Vth时，晶体管Mn2对栅极驱动信号Vgate进行调制，达到控制功率开关管Mnp的控制端电压Vgate的上升速率的作用。当整个电路形成闭环时，在运算放大器OP1的钳位作用下，输出电压Vout和斜坡电压Vss趋于相等，输出电压Vout以与斜坡电压Vss相同的斜率线性变化。图2示出现有功率开关管的驱动电路的工作示意图。其中，图2中的曲线1、2、3分别代表功率开关管Mnp的控制端电压Vgate、斜坡电压Vss以及输出电压Vout的变化曲线。如图2所示，在时间t1，栅极驱动电路110开始工作，同时电流源Iset开始对电容C1进行充电，功率开关管Mnp的控制端电压Vgate和斜坡电压Vss同时开始上升。因为此时功率开关管Mnp的控制端电压Vgate小于功率开关管Mnp的导通阈值Vth，所以功率开关管Mnp关断，输出电压Vout为0。在时间t2，功率开关管Mnp的控制端电压Vgate上升至功率开关管Mnp的导通阈值Vth,，功率开关管Mnp导通，输出电压Vout从0开始上升。在时间段t1-t2，因为斜坡电压Vss大于输出电压Vout，所以运算放大器OP1输出的误差信号为低电平，晶体管Mn1和Mn2无法对栅极驱动信号Vgate进行有效的调制，电路以开环的方式工作，即无法对输出电压Vout的上升速率起到调制作用。在时间t3，输出电压Vout等于斜坡电压Vss，运算放大器OP1输出误差信号为高电平，晶体管Mn1和Mn2对栅极驱动信号Vgate进行调制，电路以闭环的方式工作，输出电压Vout以与斜坡电压Vss相同的斜率上升。现有的功率开关管的驱动电路的不足在于，在应用时无法保证输出电压以固定的斜率线性变化。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种功率开关管的驱动电路和驱动方法，可提供固定的斜率线性变化的输出电压。根据本专利技术的第一方面提供的一种功率开关管的驱动电路，所述功率开关管用于在栅极驱动信号的控制下根据输入电压提供输出电压，其特征在于，所述驱动电路包括：斜坡电压生成电路，用于在开启后产生随时间线性变化的斜坡电压；电压调制电路，用于根据所述斜坡电压和所述输出电压控制所述功率开关管的控制端电压，以使得所述输出电压跟随所述斜坡电压线性变化；以及检测电路，用于在所述功率开关管的控制端电压导通所述功率开关管时开启所述斜坡电压生成电路。优选地，所述电压调制电路包括：运算放大器，正相输入端接收所述输出电压，反相输入端接收所述斜坡电压，用于将所述输出电压和所述斜坡电压进行比较以产生误差信号；以及电流镜电路，用于根据所述误差信号生成调节信号，调节所述功率开关管的控制端电压的变化速率。优选地，所述电流镜电路包括：第一晶体管，第一通路端连接至所述运算放大器的输出端以接收所述误差信号，第二通路端接地，所述第一晶体管的控制端与第一通路端相互连接；以及第二晶体管，用于提供所述功率开关管的控制端到地的电流路径，所述调节信号为流经所述第二晶体管的电流。优选地，所述斜坡电压生成电路包括：第一电流源，提供第一电流；电容，与所述第一电流源连接于第一节点，以接收所述第一电流并在所述第一节点提供所述斜坡电压；以及第三晶体管，提供所述第一节点到地之间的短接路径，所述第三晶体管的控制端连接至所述检测电路以接收控制信号，所述控制信号为第一电平状态时，所述第三晶体管导通，所述控制信号为第二电平状态时，所述第三晶体管关断。优选地，所述电容与所述第三晶体管并联，所述第一电流源根据所述输入电压产生所述第一电流。优选地，所述检测电路包括：第二电流源；第四晶体管，与所述第二电流源连接于第二节点，所述第四晶体管的控制端用于接收所述功率开关管的控制端电压；以及缓冲电路，连接至所述第二节点，根据所述第二节点的电压产生所述控制信号，其中，当所述第四晶体管导通时，所述控制信号为第二电平状态且所述第二电流源提供的电流小于所述第四晶体管的导通电流，当所述第二晶体管关断时，所述控制信号为第一电平状态。优选地，所述第四晶体管的阈值电压等于所述功率开关管的阈值电压。优选地，所述缓冲电路包括串联连接的第一反相器和第二反相器，其中，所述第一反相器的第一端连接至所述第二节点，第二端连接至所述第二反相器的第一端，所述第二反相器的第二端用于提供所述控制信号。优选地，所述的驱动电路还包括栅极驱动电路，用于向所述功率开关管的控制端提供电流形式的所述栅极驱动信号。根据本专利技术的第二方面提供的一种功率开关管的驱动方法，所述功率开关管用于在栅极驱动信号的控制下根据输入电压提供输出电压，其特征在于，所述驱动方法包括：在所述功率开关管的控制端电压导通所述功率开关管时生成线性变化的斜坡电压；根据所述斜坡电压和所述输出电压控制所述功率开关管，以使得所述输出电压跟随所述斜坡电压线性变化。优选地，所述根据所述斜坡电压和所述输出电压控制所述功率开关管包括：将所述输出电压和所述斜坡电压进行比较以产生误差信号；根据所述误差信号生成调节信号；根据所述调节信号调节所述功率开关管的控制端电压的变化速率。本专利技术实施例的功率开关管的驱动电路和驱动方法具有以下的有益效果：检测电路在功率开关管的控制端电压导通功率开关管时开启斜坡电压生成电路，斜坡电压生成电路生成以一定斜率线性变化的斜坡电压，电压调制电路根据斜坡电压和输出电压本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种功率开关管的驱动电路，所述功率开关管用于在栅极驱动信号的控制下根据输入电压提供输出电压，其特征在于，所述驱动电路包括：/n斜坡电压生成电路，用于在开启后产生随时间线性变化的斜坡电压；/n电压调制电路，用于根据所述斜坡电压和所述输出电压控制所述功率开关管的控制端电压，以使得所述输出电压跟随所述斜坡电压线性变化；以及/n检测电路，用于在所述功率开关管的控制端电压导通所述功率开关管时开启所述斜坡电压生成电路。/n
【技术特征摘要】
1.一种功率开关管的驱动电路，所述功率开关管用于在栅极驱动信号的控制下根据输入电压提供输出电压，其特征在于，所述驱动电路包括：
斜坡电压生成电路，用于在开启后产生随时间线性变化的斜坡电压；
电压调制电路，用于根据所述斜坡电压和所述输出电压控制所述功率开关管的控制端电压，以使得所述输出电压跟随所述斜坡电压线性变化；以及
检测电路，用于在所述功率开关管的控制端电压导通所述功率开关管时开启所述斜坡电压生成电路。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述电压调制电路包括：
运算放大器，正相输入端接收所述输出电压，反相输入端接收所述斜坡电压，用于将所述输出电压和所述斜坡电压进行比较以产生误差信号；以及
电流镜电路，用于根据所述误差信号生成调节信号，调节所述功率开关管的控制端电压的变化速率。
3.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述电流镜电路包括：
第一晶体管，第一通路端连接至所述运算放大器的输出端以接收所述误差信号，第二通路端接地，所述第一晶体管的控制端与第一通路端相互连接；以及
第二晶体管，用于提供所述功率开关管的控制端到地的电流路径，所述调节信号为流经所述第二晶体管的电流。
4.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述斜坡电压生成电路包括：
第一电流源，提供第一电流；
电容，与所述第一电流源连接于第一节点，以接收所述第一电流并在所述第一节点提供所述斜坡电压；以及
第三晶体管，提供所述第一节点到地之间的短接路径，所述第三晶体管的控制端连接至所述检测电路以接收控制信号，
所述控制信号为第一电平状态时，所述第三晶体管导通，
所述控制信号为第二电平状态时，所述第三晶体管关断。
5.根据权利要求4所述的驱动电路，其特征在于，所述电容与所述第三晶体管并联，所述第一电流源根...
【专利技术属性】
技术研发人员：林克龙，
申请(专利权)人：圣邦微电子北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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