一种NMOS功率管栅极箝位驱动模块、驱动电路和开关电源制造技术

本发明专利技术提供了一种NMOS功率管栅极箝位驱动模块、驱动电路和开关电源，NMOS功率管栅极箝位驱动模块包括BOOST电容充电模块、基准电流源模块、电平转移模块以及功率管驱动模块，且采用晶体管集成电路工艺实现。可以用较少的晶体管实现完整功能的NMOS驱动功能，具有结构简单、成本低、可靠性高的特点，且由于晶体管工艺中每个器件都是相互隔离的，所以该电路具有良好的抗闩锁能力和抗干扰能力，适合高压大功率开关电源。

【技术实现步骤摘要】
一种NMOS功率管栅极箝位驱动模块、驱动电路和开关电源
本专利技术涉及开关电源领域，特别涉及一种NMOS功率管栅极箝位驱动模块、开关电源驱动电路和开关电源。
技术介绍
开关电源芯片内部的功率管有功率三极管和功率MOS管两种，功率MOS管又分为PMOS功率管和NMOS功率管，由于其内部工作时多数载流子不同，NMOS功率管相较于PMOS功率管在同等单位面积下导通电阻更小，即NMOS功率管的性能相对更优，所以NMOS功率管应用前景更为广阔。常见的开关电源芯片，根据内部结构不同，可分为降压芯片和升压芯片，降压芯片内部的功率管若选择NMOS功率管，一般会选择外接一个BOOST电容为驱动电路提供稳定电源，而在芯片内部内置电容充电电路。在基于CMOS工艺的开关电源芯片中，由于MOS自身较高的寄生电容以及MOS器件并不是完全隔离的，芯片内部的电路设计考虑较多，整个驱动电路规模大成本高。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术的不足，提供一种NMOS功率管栅极箝位驱动模块、开关电源驱动电路和开关电源，所述NMOS功率管栅极箝位驱动模块采用晶体管集成电路工艺实现，可以用较少的晶体管实现完整功能的NMOS驱动功能，具有结构简单、成本低、可靠性高的特点，且由于晶体管工艺中每个器件都是相互隔离的，所以该电路具有良好的抗闩锁能力和抗干扰能力。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供了一种NMOS功率管栅极箝位驱动模块，包括：BOOST电容充电模块、基准电流源模块、电平转移模块以及功率管驱动模块，所述BOOST电容充电模块、基准电流源模块、电平转移模块以及功率管驱动模块采用晶体管集成电路工艺实现；所述BOOST电容充电模块的输入端包括VREF控制信号端和ON控制信号端，所述BOOST电容充电模块的输出端与功率管驱动模块的BS信号输出端相连，利用ON控制信号端的第一控制信号和VREF控制信号端的基准电压为BS信号输出端口外接的驱动电路的BOOST电容进行充电；所述基准电流源模块的输出端与功率管驱动模块的第一输入端相连，为功率管驱动模块的电流镜提供偏置电流；所述电平转移模块的输入端包括PWM控制信号端，将PWM信号经过电平转移后生成第二控制信号，所述第二控制信号作为功率管驱动模块的输入控制信号；所述功率管驱动模块的输出端包括BS信号输出端、GATE信号输出端和SW信号输出端，通过获取所述基准电流源模块的偏置电流和所述电平转移模块的第二控制信号，控制GATE信号输出端的输出信号，从而控制GATE信号输出端外接的NMOS功率管的导通和关断。可选的，所述BOOST电容充电模块的输出端与基准电流源模块的电源输入端、电平转移模块的电源输入端、功率管驱动模块的电源输入端相连。可选的，所述BOOST电容充电模块包括：三极管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、电阻R1和稳压管DZ1，所述三极管Q1、Q3的发射极与VCC输入电压端相连，所述三极管Q1、Q3的基极相连且三极管Q1的集电极、三极管Q2的集电极相连，所述三极管Q2的基极与VREF控制信号端相连，所述三极管Q2的发射极与电阻R1的一端相连，所述电阻R1的另一端接地；所述三极管Q3的集电极与三极管Q5的基极、稳压管DZ1的第一端、三极管Q4的集电极相连，所述三极管Q4的基极与ON控制信号端相连，所述三极管Q4的发射极接地；所述稳压管DZ1的第二端接地；所述三极管Q5的集电极与VCC输入电压端相连，所述三极管Q5的发射极与单向导通器件的输入端相连，所述单向导通器件的输出端作为BOOST电容充电模块的输出端。可选的，所述单向导通器件为二极管或三极管，当所述单向导通器件为三极管时，三极管的发射极作为输入端，三极管的基极和集电极相连作为输出端。可选的，所述基准电流源模块包括三极管Q7、Q8、电阻R2、R3、二极管D1和D2，所述电阻R2的一端、三极管Q7的发射极与BOOST电容充电模块的输出端相连，所述电阻R2的另一端与三极管Q8的基极、串联的二极管D1、D2的一端相连，串联的二极管D1、D2的另一端与功率管驱动模块的SW信号输出端相连，所述三极管Q7的基极作为所述基准电流源模块的输出端与功率管驱动模块相连，所述三极管Q7的基极、集电极相连且与三极管Q8的集电极相连，所述三极管Q8的发射极与电阻R3的一端相连，所述电阻R3的另一端与功率管驱动模块的SW信号输出端相连。可选的，所述电平转移模块包括：三极管Q9、Q10、Q11、Q12和电阻R4，所述三极管Q9、Q11的发射极相连且与BS信号输出端相连，所述三极管Q9、Q11的基极相连且与三极管Q9的集电极、三极管Q10的集电极相连，所述三极管Q10的发射极接地，所述三极管Q10的基极、三极管Q12的基极、集电极相连且与PWM控制信号端相连，所述三极管Q12的发射极接地，所述三极管Q11的集电极与电阻R4的一端相连且作为电平转移模块的输出端，所述电阻R4的另一端与功率管驱动模块的SW信号输出端相连。可选的，所述功率管驱动模块包括三极管Q13、Q14、Q15、Q16、Q17、Q18、Q19、Q20、Q21、Q22、Q23、Q24、电阻R5、R6、R7和R8，所述三极管Q13、Q15、Q17、Q19、Q21的发射极与所述功率管驱动模块的BS信号输出端相连，所述三极管Q13、Q15、Q17、Q19、Q21的基极相连且作为所述功率管驱动模块的第一输入端与所述基准电流源模块的输出端相连，所述三极管Q13的集电极与三极管Q14的集电极、三极管Q16的基极相连，所述三极管Q14的基极作为所述功率管驱动模块的第二输入端与所述电平转移模块的输出端相连，所述三极管Q15的集电极与所述三极管Q16的集电极、电阻R5、R6和R7的一端相连，所述电阻R5的另一端与三极管Q18的基极相连，所述三极管Q17的集电极、三极管Q18的集电极和三极管Q22的基极相连，所述电阻R7的另一端与三极管Q20的基极相连，所述三极管Q19的集电极、三极管Q20的集电极和三极管Q24的基极相连，所述三极管Q21的集电极、三极管Q22的集电极、三极管Q23的基极相连，所述三极管Q23的集电极与BOOST电容充电模块的输出端相连，所述三极管Q23的发射极与三极管Q24的集电极、电阻R8的一端相连且作为所述功率管驱动模块的GATE信号输出端，所述三极管Q14、Q16、Q18、Q20、Q22、Q24的发射极和电阻R6、R8的另一端相连且与功率管驱动模块的SW信号输出端相连。本专利技术实施例还提供了一种开关电源驱动电路，包括：NMOS功率管、BOOST电容和上述的NMOS功率管栅极箝位驱动模块，所述BOOST电容的一端与所述NMOS功率管栅极箝位驱动模块的BS信号输出端相连，所述BOOST电容的另一端与NMOS功率管栅极箝位驱动模块的SW信号输出端相连且与所述NMOS功率管的源极相连，所述NMOS功率管的栅极与所述NMOS功率管栅极箝位驱动模块的GATE信号输出端相连，所述NMOS功率管的漏极与NMOS功率管栅极箝位驱动模块的VCC输入电压端相连。本专利技术实施例还提供了一种开关电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种NMOS功率管栅极箝位驱动模块，其特征在于，包括：BOOST电容充电模块、基准电流源模块、电平转移模块以及功率管驱动模块，所述BOOST电容充电模块、基准电流源模块、电平转移模块以及功率管驱动模块采用晶体管集成电路工艺实现；所述BOOST电容充电模块的输入端包括VREF控制信号端和ON控制信号端，所述BOOST电容充电模块的输出端与功率管驱动模块的BS信号输出端相连，利用ON控制信号端的第一控制信号和VREF控制信号端的基准电压为BS信号输出端口外接的驱动电路的BOOST电容进行充电；所述基准电流源模块的输出端与功率管驱动模块的第一输入端相连，为功率管驱动模块的电流镜提供偏置电流；所述电平转移模块的输入端包括PWM控制信号端，将PWM信号经过电平转移后生成第二控制信号，所述第二控制信号作为功率管驱动模块的输入控制信号；所述功率管驱动模块的输出端包括BS信号输出端、GATE 信号输出端和SW信号输出端，通过获取所述基准电流源模块的偏置电流和所述电平转移模块的第二控制信号，控制GATE 信号输出端的输出信号，从而控制GATE 信号输出端外接的NMOS功率管的导通和关断。/n

【技术特征摘要】
1.一种NMOS功率管栅极箝位驱动模块，其特征在于，包括：BOOST电容充电模块、基准电流源模块、电平转移模块以及功率管驱动模块，所述BOOST电容充电模块、基准电流源模块、电平转移模块以及功率管驱动模块采用晶体管集成电路工艺实现；所述BOOST电容充电模块的输入端包括VREF控制信号端和ON控制信号端，所述BOOST电容充电模块的输出端与功率管驱动模块的BS信号输出端相连，利用ON控制信号端的第一控制信号和VREF控制信号端的基准电压为BS信号输出端口外接的驱动电路的BOOST电容进行充电；所述基准电流源模块的输出端与功率管驱动模块的第一输入端相连，为功率管驱动模块的电流镜提供偏置电流；所述电平转移模块的输入端包括PWM控制信号端，将PWM信号经过电平转移后生成第二控制信号，所述第二控制信号作为功率管驱动模块的输入控制信号；所述功率管驱动模块的输出端包括BS信号输出端、GATE信号输出端和SW信号输出端，通过获取所述基准电流源模块的偏置电流和所述电平转移模块的第二控制信号，控制GATE信号输出端的输出信号，从而控制GATE信号输出端外接的NMOS功率管的导通和关断。


2.根据权利要求1所述的NMOS功率管栅极箝位驱动模块，其特征在于，所述BOOST电容充电模块的输出端与基准电流源模块的电源输入端、电平转移模块的电源输入端、功率管驱动模块的电源输入端相连。


3.根据权利要求1所述的NMOS功率管栅极箝位驱动模块，其特征在于，所述BOOST电容充电模块包括：三极管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6、电阻R1和稳压管DZ1，所述三极管Q1、Q3的发射极与VCC输入电压端相连，所述三极管Q1、Q3的基极相连且三极管Q1的集电极、三极管Q2的集电极相连，所述三极管Q2的基极与VREF控制信号端相连，所述三极管Q2的发射极与电阻R1的一端相连，所述电阻R1的另一端接地；所述三极管Q3的集电极与三极管Q5的基极、稳压管DZ1的第一端、三极管Q4的集电极相连，所述三极管Q4的基极与ON控制信号端相连，所述三极管Q4的发射极接地；所述稳压管DZ1的第二端接地；所述三极管Q5的集电极与VCC输入电压端相连，所述三极管Q5的发射极与单向导通器件的输入端相连，所述单向导通器件的输出端作为BOOST电容充电模块的输出端。


4.根据权利要求3所述的NMOS功率管栅极箝位驱动模块，其特征在于，所述单向导通器件为二极管或三极管，当所述单向导通器件为三极管时，三极管的发射极作为输入端，三极管的基极和集电极相连作为输出端。


5.根据权利要求1所述的NMOS功率管栅极箝位驱动模块，其特征在于，所述基准电流源模块包括三极管Q7、Q8、电阻R2、R3、二极管D1和D2，所述电阻R2的一端、三极管Q7的发射极与BOOST电容充电模块的输出端相连，所述电阻R2的另一端与三极管Q8的基极、串联的二极管D1、D2的一端相连，串联的二极管D1、D2的另一端与功率管驱动模块的SW信号输出端相连，所述三极管Q7的基极作为所述基准电流源模块的输出端与功率管驱动模块相连，所述三...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞平，池伟，刘彬，吕占辉，
申请(专利权)人：上海芯龙半导体技术股份有限公司南京分公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32