开关电源及其自适应驱动电路制造技术

本发明专利技术公开了一种开关电源及其自适应驱动电路，该驱动电路包括：快速驱动模块，用于接收开关管控制信号，获取功率开关管的漏极检测信号和栅极检测信号，根据开关管控制信号、漏极检测信号及栅极检测信号确定第一驱动信号，及根据第一驱动信号对开关管的栅极充电；电荷泵驱动模块，用于接收开关管控制信号，获取时钟信号及功率开关管的漏极检测信号，根据开关管控制信号、时钟信号及漏极检测信号确定第二驱动信号，及根据第二驱动信号对开关管的栅极充电；快速驱动模块的充电速率大于电荷泵驱动模块的充电速率；功率开关管根据第一驱动信号和第二驱动信号导通或者关断。本发明专利技术通过硬件电路自适应调节功率管驱动方式，环境兼容性强，成本低。成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
开关电源及其自适应驱动电路


[0001]本专利技术涉及开关电源驱动控制
，尤其涉及一种开关电源及其自适应驱动电路。

技术介绍

[0002]金属
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氧化物半导体场效应晶体管（Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor Field
‑
Effect Transistor,简称MOS管）是开关电源的重要部件。在大功率应用环境下，开启或者关闭功率MOS管时，功率MOS管的栅极驱动电流要求较高，需要在控制电路与功率MOS管的栅极之间加入驱动电路，驱动电路不仅需要提供开启或者关闭功率MOS管所需要的大电流，还需要实现控制信号的电平转换，驱动电路的性能直接影响电源效率。
[0003]图1为现有的一种降压型电源转换器（Buck Converter）的结构示意图。如图1所示，在降压电源转换器中，设置两个功率管：上功率管HS和下功率管LS，其中，上功率管HS的漏极连接到电源和输入电容C1，下功率管LS的源极连接到地。上功率管HS的源极、下功率管LS的漏极及电感L0的第一端连接到节点SN。电感L0的第二端连接输出电容C0和负载，并输出电压。上功率管驱动电路Dr1和下功率管驱动电路Dr2分别接收控制电路提供的控制信号PWM，通过周期性地开启和关断上功率管HS和下功率管LS，控制转换器输出需要的电压和电流。
[0004]以上功率管HS和下功率管LS均为N型功率管为例，由于上功率管HS和下功率管LS的连接方式不同，上功率管驱动电路Dr1和下功率管驱动电路Dr2的要求不同。在开启上功率管HS时，需要将栅极电压抬升到高于电源电压，因此，上功率管HS的驱动电路除了需要提供电流外，还需要完成电平转换（即将低电平转换为高电平）。在开启下功率管LS时，驱动电路只需要提供足够大的驱动电流，无需电平转换。
[0005]在现有技术中，通常将驱动电路与功率MOSFET集成到同一芯片上，优化驱动效果，但是，集成设置存在以下问题，由于功率MOSFET用作上功率管与下功率管的应用场景存在差异，驱动电路需要根据具体应用环境自适应调节电平转换方式，驱动控制逻辑依赖复杂的数学计算甚至计算机仿真实现，应用难度大，设计成本高，实用性和不同场景下的兼容性较差。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种专利技术名称，以实现通过硬件电路自适应调节功率管驱动方式，对不同应用环境的兼容性强，成本低。
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种自适应驱动电路，用于驱动功率开关管，所述驱动电路包括：与所述功率开关管连接的快速驱动模块和电荷泵驱动模块；所述快速驱动模块设有第一控制信号接收端和第一驱动信号输出端，所述第一驱动信号输出端与所述功率开关管的栅极电连接，所述第一控制信号接收端用于接收开关管控制信号，所述快速驱动模块用于获取所述功率开关管的漏极检测信号和栅极检测信号，并根据所述开关管控制
信号、所述漏极检测信号及所述栅极检测信号确定第一驱动信号，以及根据所述第一驱动信号对所述功率开关管的栅极充电；所述电荷泵驱动模块设有第二控制信号接收端和第二驱动信号输出端，所述第二驱动信号输出端与所述功率开关管的栅极电连接，所述第二控制信号接收端用于接收开关管控制信号，所述电荷泵驱动模块用于获取时钟信号及所述功率开关管的漏极检测信号，并根据所述开关管控制信号、所述时钟信号及所述漏极检测信号确定第二驱动信号，以及根据所述第二驱动信号对所述功率开关管的栅极充电；所述第一驱动信号的充电速率大于所述第二驱动信号的充电速率；所述第一驱动信号和所述第二驱动信号用于驱动所述功率开关管导通或者关断。
[0008]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种开关电源，包括：功率开关管，及上述自适应驱动电路，所述自适应驱动电路用于驱动所述功率开关管导通或者关断。
[0009]本专利技术实施例的技术方案，通过自适应驱动电路驱动功率开关管，该驱动电路设置快速驱动模块和电荷泵驱动模块，快速驱动模块通过第一控制信号接收端接收开关管控制信号，并获取功率开关管的漏极检测信号和栅极检测信号，根据开关管控制信号、漏极检测信号及栅极检测信号确定第一驱动信号，以及根据第一驱动信号对功率开关管的栅极充电；电荷泵驱动模块通过第二控制信号接收端接收开关管控制信号，并获取时钟信号及功率开关管的漏极检测信号，根据开关管控制信号、时钟信号及漏极检测信号确定第二驱动信号，以及根据第二驱动信号对功率开关管的栅极充电，第一驱动信号的充电速率大于第二驱动信号的充电速率；第一驱动信号和第二驱动信号用于驱动功率开关管导通或者关断，解决了现有的集成驱动电路逻辑复杂、对不同应用场景兼容性差的问题，通过硬件电路自适应调节功率管驱动方式，兼容性强，电路成本低，可靠性高。
[0010]应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围。本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
[0011]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1为现有的一种降压型电源转换器的结构示意图；图2是本专利技术实施例一提供的一种自适应驱动电路的结构示意图；图3是本专利技术实施例一提供的一种自适应驱动电路的电路原理图；图4为本专利技术实施例二提供的一种开关电源的结构示意图。
具体实施方式
[0013]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0014]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0015]实施例一本专利技术实施例一提供了一种自适应驱动电路，本实施例可适用于驱动功率开关管的应用场景，该驱动电路可根据功率开关管的使用场景自动调节驱动方式。
[0016]参考图1所示，功率开关管的使用场景包括下述任一项：功率开关管用于作为开关电源上功率管，或者，功率开关管用于作为开关电源的下功率管。下面，将结合功率开关管的使用场景对本专利技术提供的自适应驱动电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应驱动电路，其特征在于，用于驱动功率开关管，所述驱动电路包括：与所述功率开关管连接的快速驱动模块和电荷泵驱动模块；所述快速驱动模块设有第一控制信号接收端和第一驱动信号输出端，所述第一驱动信号输出端与所述功率开关管的栅极电连接，所述第一控制信号接收端用于接收开关管控制信号，所述快速驱动模块用于获取所述功率开关管的漏极检测信号和栅极检测信号，并根据所述开关管控制信号、所述漏极检测信号及所述栅极检测信号确定第一驱动信号，以及根据所述第一驱动信号对所述功率开关管的栅极充电；所述电荷泵驱动模块设有第二控制信号接收端和第二驱动信号输出端，所述第二驱动信号输出端与所述功率开关管的栅极电连接，所述第二控制信号接收端用于接收开关管控制信号，所述电荷泵驱动模块用于获取时钟信号及所述功率开关管的漏极检测信号，并根据所述开关管控制信号、所述时钟信号及所述漏极检测信号确定第二驱动信号，以及根据所述第二驱动信号对所述功率开关管的栅极充电；所述快速驱动模块的充电速率大于所述电荷泵驱动模块的充电速率；所述功率开关管根据所述第一驱动信号和所述第二驱动信号导通或者关断。2.根据权利要求1所述的自适应驱动电路，其特征在于，所述快速驱动模块包括漏极检测单元、栅极检测单元、第一逻辑处理单元、第一双向导通开关电路、第二双向导通开关电路、第一电位调节单元和第二电位调节单元；所述漏极检测单元用于根据所述功率开关管的漏极电压和预设参考电压输出漏极检测信号；所述栅极检测单元用于根据所述功率开关管的栅极电压和预设电源电压输出栅极检测信号；所述第一逻辑处理单元用于根据所述开关管控制信号、所述漏极检测信号和所述栅极检测信号输出第一逻辑判断信号；所述第一电位调节单元和所述第二电位调节单元用于根据所述第一逻辑判断信号调节输出电位；所述第一双向导通开关电路，用于根据所述第一电位调节单元的输出电位及所述第二电位调节单元的输出电位导通或者关断；所述第二双向导通开关电路用于根据所述第二电位调节单元的输出电位及所述第一双向导通开关电路的导通状态输出第一驱动信号。3.根据权利要求2所述的自适应驱动电路，其特征在于，所述第一双向导通开关电路包括第一MOS管和第二MOS管，所述第一MOS管的栅极与所述第二MOS管的栅极连接电源，所述第一MOS管的源极与所述第二MOS管的源极电连接，所述第一MOS管的漏极与所述第一电位调节单元的输出端电连接，所述第二MOS管的漏极与所述第二电位调节单元的输出端电连接；所述第二双向导通开关电路包括第三MOS管和第四MOS管，所述第三MOS管的栅极和所述第四MOS管的栅极与所述第二MOS管的漏极电连接；所述第三MOS管的源极和所述第四MOS管的源极电连接，所述第三MOS管的漏极连接电源，所述第四MOS管的漏极作为第一驱动信号输出端输出第一驱动信号。4.根据权利要求3所述的自适应驱动电路，其特征在于，所述第一MOS管和所述第二MOS
管为P沟道MOS管；所述第三MOS管和所述第四MOS管为N沟道MOS管。5.根据权利要求3所述的自适应驱动电路，其特征在于，所述第一电位调节单元包括第一电荷泵，所述第一电荷泵的输入端与所述第一逻辑处理单元的输出端电连接，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李征，
申请(专利权)人：南京融芯微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：