一种组合功率管驱动电路、方法和电源装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及集成电路技术领域，具体涉及一种组合功率管驱动电路、方法，以及采用了所述组合功率管驱动电路或方法的电源装置。所述组合功率管驱动电路，应用于驱动具有一高侧功率管和一低侧功率管串联连接的组合功率管模块，且具有第二端与地电耦接的供电电容，包括：一高侧驱动模块和一低侧驱动模块，开关控制信号通过所述组合功率管驱动电路，控制所述组合功率管模块导通和断开。本发明专利技术所提出的组合功率管驱动电路，通过采用受控的电流对所述高侧功率管栅极电容进行充电，以及采用MOS管的沟道去导通高侧功率管栅极电容的放电电流，实现了高侧功率管慢开启，快关断的控制方式，同时克服了非理想二极管正向导通电流容易误触发latc-up带来的影响，提升了系统的可靠性。提升了系统的可靠性。提升了系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种组合功率管驱动电路、方法和电源装置


[0001]本专利技术涉及集成电路
，具体涉及一种组合功率管驱动电路、方法，以及采用了所述组合功率管驱动电路，或方法的电源装置。

技术介绍

[0002]图1为现有的一种组合功率管驱动电路，所述组合功率管驱动电路具有一组合功率管模块，其具有一高侧功率管MH和一低侧功率管ML串联连接，且具有第二端与地电耦接，第一端通过一电阻R1和二极管D1与所述高侧功率管MH控制端电耦接的供电电容VCC(为了描述方便，电容第二端名字和电容名字等同)，低侧功率管ML的控制端与一反相器级联的低侧驱动电路输出端耦接，所述低侧驱动电路输入端与一开关控制信号PWM电耦接。在通常的配置中，所述组合功率管模块的低侧功率管ML为一低耐压功率管，高侧功率管MH为一高耐压功率管，高侧功率管的输入端Drain为组合功率管模块的外部输入端，与外部电感或电压源耦接，低侧功率管的输出端Source为组合功率管模块的输出端，与外部负载或电感耦接；高侧功率管MH的输出端与低侧功率管ML的输入端连接。
[0003]当所述开关控制信号PWM为低电平时，低侧功率管ML的控制端信号保持为低电平，低侧功率管ML断开，由于没有电流流过二极管D1和电阻R1，所以高侧功率管MH的控制端信号保持为VCC供电电容上的电压VCC，由于低侧功率管ML断开，所以高侧功率管MH输出端电压被二极管D2钳位到VCC电压，高侧功率管MH也保持断开；
[0004]当所述开关控制信号PWM为从低电平变成高电平时，低侧功率管ML的控制端信号也从低电平变成高电平，低侧功率管ML导通，低侧功率管ML的输入端电压接近输出端电压，VCC供电电容将通过电阻R1对高侧功率管MH的寄生栅极电容Cgs充电，由于电阻R1的限流作用，VCC电容给所述栅极电容Cgs的充电电流受到电阻R1的控制，所以高侧功率管MH会缓慢导通，可以确保高侧功率管MH比低侧功率管ML后导通，低侧功率管ML的输入端就不会承受高电压而发生功率管损坏，相反，如果高侧功率管MH的驱动没有电阻R1限流，高侧功率管有可能会先于低侧功率管ML导通，低侧功率管将承受高侧功率管输入端的高电压，由于低侧功率管为低耐压功率管，所以低侧功率管会发生损坏；在高侧功率管导通的过程中，VCC供电电容上的电荷通过充电电流，转移到高侧功率管的栅极寄生电容Cgs中。
[0005]当所述开关控制信号PWM为从高电平变成低电平时，低侧功率管ML的控制端信号也从高电平变成低电平，低侧功率管ML断开，低侧功率管ML的输入端电压将快速升高，并且被二极管D2和D1钳位到最高比VCC电压高两个二极管导通电压的电位，同时高侧功率管MH的Vgs电压变成负压，高侧功率管MH会快速断开，由于高侧功率管Cgs电容放电电流通过二极管D1通路，不经过电阻R1，所以放电速度非常快，可以确保高侧功率管MH快速断开，确保了低侧功率管不会被高侧功率管输入端的高压损坏。在高侧功率管断开的过程中，高侧功率管的栅极寄生电容Cgs的电荷通过放电电流转移回到VCC供电电容上，所以这种组合功率管驱动电路中，高侧功率管栅极电容Cgs的充放电并没有损失任何电荷，等同于这种组合功率管驱动电路中，高侧功率管只有导通损耗，没有开关损耗。实际应用中，可以确保低侧功
率管ML的导通损耗和开关损耗总和小于高侧功率管MH的开关损耗，因此这种组合功率管驱动电路得到了广泛的现实应用。
[0006]现有组合功率管驱动电路存在的缺点是，在现实实际应用中，由于集成电路平面工艺上很难实现理想的二极管，比如D1，所以只能采用寄生的二极管代替，比如MOS管的寄生漏极/衬底二极管，这种非理想二极管在正向导通电流时，非常容易误触发寄生的PNP三极管导通，从而使得芯片发生latch-up(闩锁效应)而损坏芯片。对于更大功率管的应用中，为了防止二极管D1正向导通电流发生latch-up，往往会把二极管D1外置于芯片外部，这也会增加芯片应用的成本，降低芯片的可靠性。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种组合功率管驱动电路、方法，以及采用了所述组合功率管驱动电路或方法的电源装置。
[0008]根据本专利技术一实施例的一种组合功率管驱动电路，具有第二端与地电耦接的供电电容，应用于驱动具有一高侧功率管和一低侧功率管串联连接的组合功率管模块，包括：一高侧驱动模块，至少具有第一输入端，第二输入端和输出端，其中，第一输入端与一开关控制信号电耦接，第二输入端与所述供电电容的第一端电耦接，输出端与所述组合功率管模块的高侧功率管控制端电耦接；一低侧驱动模块，至少具有输入端和输出端，其中，输入端与所述开关控制信号电耦接，输出端与所述组合功率管模块的低侧功率管控制端电耦接；所述开关控制信号通过所述组合功率管驱动电路，控制所述组合功率管模块导通和断开。
[0009]根据本专利技术一实施例的一种组合功率管驱动电路，所驱动的组合功率管模块，包括：一高侧功率管，具有输入端，输出端和控制端，其中，输入端为所述组合功率管模块的外部漏端，控制端与所述高侧驱动模块输出端电耦接；一低侧功率管，具有输入端，输出端和控制端，其中，输入端与所述高侧功率管的输出端电耦接，控制端与所述低侧驱动模块输出端电耦接，输出端为所述组合功率管模块的外部源端。
[0010]根据本专利技术一实施例的一种组合功率管驱动电路，所述高侧驱动模块，包括：一导通控制模块，具有第一输入端，第二输入端和输出端，其中，第一输入端与一开关控制信号电耦接，第二输入端与所述供电电容的第一端电耦接，输出端与所述高侧功率管控制端电耦接；所述导通控制模块在所述开关控制信号高电平期间，通过受控电流对所述高侧功率管的寄生栅极电容进行受控充电，使得所述高侧功率管慢速开启；一断开控制模块，具有第一输入端，第二输入端和输出端，其中，第一输入端与一开关控制信号电耦接，第二输入端与所述供电电容的第一端电耦接，输出端与所述组合功率管模块的高侧功率管控制端电耦接；所述断开控制模块在所述开关控制信号低电平期间，通过MOS管沟道电流对所述高侧功率管的寄生栅极电容进行快速放电，使得所述高侧功率管快速断开。
[0011]根据本专利技术一实施例的一种组合功率管驱动电路，所述导通控制模块，包括：一开关控制电流源，具有第一输入端，第二输入端和输出端，其中第一输入端与所述开关控制信号电耦接，第二输入端与所述供电电容第一端电耦接，输出端与所述高侧功率管控制端电耦接，在所述开关控制信号高电平期间，所述开关控制电流源输出一受控电流对所述高侧功率管的寄生栅极电容进行受控充电，使得所述高侧功率管慢速开启。
[0012]根据本专利技术一实施例的一种组合功率管驱动电路，所述开关控制电流源，包括：第
一开关，具有输入端，输出端和控制端，其中，输入端与所述所述供电电容第一端电耦接，控制端与所述开关控制信号电耦接；一电流源，具有输入端和输出端，其中，输入端与所述第一开关输出端电耦接，输出端与所述高侧功率管控制端电耦接。
[0013]根据本专利技术一实施例的一种组合功率管驱动电路，所述断开控制模块，包括：第二开关，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种组合功率管驱动电路，具有第二端与地电耦接的供电电容，应用于驱动具有一高侧功率管和一低侧功率管串联连接的组合功率管模块，其特征在于，包括：一高侧驱动模块，至少具有第一输入端，第二输入端和输出端，其中，第一输入端与一开关控制信号电耦接，第二输入端与所述供电电容的第一端电耦接，输出端与所述组合功率管模块的高侧功率管控制端电耦接；一低侧驱动模块，至少具有输入端和输出端，其中，输入端与所述开关控制信号电耦接，输出端与所述组合功率管模块的低侧功率管控制端电耦接；所述开关控制信号通过所述组合功率管驱动电路，控制所述组合功率管模块导通和断开。2.如权利要求1所述的组合功率管驱动电路，其特征在于，所驱动的组合功率管模块，包括：一高侧功率管，具有输入端，输出端和控制端，其中，输入端为所述组合功率管模块的外部漏端，控制端与所述高侧驱动模块输出端电耦接；一低侧功率管，具有输入端，输出端和控制端，其中，输入端与所述高侧功率管的输出端电耦接，控制端与所述低侧驱动模块输出端电耦接，输出端为所述组合功率管模块的外部源端。3.如权利要求1所述的组合功率管驱动电路，其特征在于，所述高侧驱动模块，包括：一导通控制模块，具有第一输入端，第二输入端和输出端，其中，第一输入端与一开关控制信号电耦接，第二输入端与所述供电电容的第一端电耦接，输出端与所述高侧功率管控制端电耦接；所述导通控制模块在所述开关控制信号高电平期间，通过受控电流对所述高侧功率管的寄生栅极电容进行受控充电，使得所述高侧功率管慢速开启；一断开控制模块，具有第一输入端，第二输入端和输出端，其中，第一输入端与一开关控制信号电耦接，第二输入端与所述供电电容的第一端电耦接，输出端与所述组合功率管模块的高侧功率管控制端电耦接；所述断开控制模块在所述开关控制信号低电平期间，通过MOS管沟道电流对所述高侧功率管的寄生栅极电容进行快速放电，使得所述高侧功率管快速断开。4.如权利要求3所述的组合功率管驱动电路，其特征在于，所述导通控制模块，包括：一开关控制电流源，具有第一输入端，第二输入端和输出端，其中第一输入端与所述开关控制信号电耦接，第二输入端与所述供电电容第一端电耦接，输出端与所述高侧功率管控制端电耦接，在所述开关控制信号高电平期间，所述开关...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：芯好半导体成都有限公司，
类型：发明
国别省市：