开关电路、开关电源、开关电源的栅极驱动器电路、开关电源的控制电路制造技术

开关控制器(130)生成控制脉冲(Sp1、Sp2)，其指示第一晶体管(M1)和第二晶体管(M2)的导通、截止。电容器(Cs)的一端与开关节点(Nsw)连接，对其另一端经由整流元件(Ds)施加恒电压。死区时间控制器(120)根据电容器(Cs)的两端间的感测电压(Vs)，控制第一控制脉冲(Sp1)和第二控制脉冲(Sp2)相邻的边沿间的延迟时间。二控制脉冲(Sp2)相邻的边沿间的延迟时间。二控制脉冲(Sp2)相邻的边沿间的延迟时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】开关电路、开关电源、开关电源的栅极驱动器电路、开关电源的控制电路


[0001]本公开涉及开关电路。

技术介绍

[0002]在以DC/DC转换器、AC/DC转换器、逆变器为代表的电力电子技术的领域中，使用半桥电路或全桥电路等的开关电路。
[0003]在开关电路的控制中，为了防止贯通电流，插入有死区时间。死区时间越长，贯通电流的风险越低，但死区时间期间，电流流经晶体管的体二极管或回流二极管(续流二极管)，因此效率较低。
[0004]因此，死区时间在不流动贯通电流的限度中，优选尽可能短。
[0005][现有技术文献][0006][非专利文献][0007]非专利文献1："Predictive Gate Drive Frequency Asked Questions"，[online]，February,2003，[20200327检索]，互联网＜URL：https://www.ti.com/lit/an/slua285/slua285.pdf＞

技术实现思路

[0008][专利技术要解决的技术问题][0009]开关晶体管(功率晶体管)存在由与生成控制开关晶体管的脉冲信号的控制电路不同的分离器件所构成的情况。此外，驱动开关晶体管的栅极驱动器有时是与控制电路不同的IC(Integrated Circuit：集成电路)。并且，还存在控制电路与开关晶体管之间插入变压器的情况。在这样的情况中，需要考虑开关晶体管的栅极电容、栅极驱动器的延迟时间、变压器的延迟时间地确定死区时间。以往，开关电路的设计者需要考虑周边电路的特性地凭经验、或反复试验来决定死区时间。
[0010]特别是，近年来发现将作为开关晶体管所使用的Si－FET或IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)替换为能够进行更高速的转换的GaN－HEMT的动向。此时，由于转换周期缩短，死区时间的长度的调整变得更加严格。
[0011]本公开是在相关状况中得到的，其一方案的例示性的目的之一在于，提供一种能够使死区时间最优化的开关电路。
[0012][用于解决技术问题的方法][0013]本公开的一方案涉及开关电路。开关电路包括：第一晶体管及第二晶体管；开关节点，在第一晶体管导通、第二晶体管截止的期间，产生高电平电压，在第二晶体管截止、第二晶体管导通的期间，产生低电平电压，在第一晶体管及第二晶体管二者都截止的期间，产生负电压；电容器，第一端与开关节点连接；整流元件，对电容器的第二端施加恒电压；开关控制器，生成第一控制脉冲及第二控制脉冲，其指示第一晶体管及第二晶体管的导通、截止；
第一栅极驱动器，根据第一控制脉冲驱动第一晶体管；第二栅极驱动器，根据第二控制脉冲驱动第二晶体管；以及死区时间控制器，根据电容器的两端间的感测电压，控制第一控制脉冲和第二控制脉冲的相邻的边沿间的延迟时间。
[0014]本公开的其他方案也涉及开关电路。开关电路包括：第一晶体管及第二晶体管；开关节点，在第一晶体管导通、第二晶体管截止的期间，产生高电平电压，在第二晶体管截止、第二晶体管导通的期间，产生低电平电压，在第一晶体管及第二晶体管二者截止的期间，产生负电压；电容器，第一端与开关节点连接；整流元件，对电容器的第二端施加恒电压；开关控制器，生成第一控制脉冲及第二控制脉冲，其指示第一晶体管及第二晶体管的导通、截止；第一栅极驱动器，根据第一控制脉冲驱动第一晶体管；第二栅极驱动器，根据第二控制脉冲驱动第二晶体管；以及死区时间控制器，根据电容器的两端间的感测电压，控制第一栅极驱动器及第二栅极驱动器的至少一者的延迟时间。
[0015]本公开的其他方案为开关电源的控制电路。开关电源包括：第一晶体管及第二晶体管；开关节点，在第一晶体管导通、第二晶体管截止的期间，产生高电平电压，在第二晶体管截止、第二晶体管导通的期间，产生低电平电压，在第一晶体管及第二晶体管二者都截止的期间，产生负电压；电容器，第一端与开关节点连接；整流元件，向电容器的第二端施加恒电压；第一栅极驱动器，根据第一控制脉冲驱动所述第一晶体管；以及第二栅极驱动器，根据第二控制脉冲驱动所述第二晶体管。控制电路包括：开关控制器，生成第一控制脉冲及第二控制脉冲，其指示第一晶体管及第二晶体管的导通、截止；以及死区时间控制器，根据电容器的两端间的感测电压，控制第一控制脉冲和第二控制脉冲相邻的边沿间的延迟时间。
[0016]本公开的又一方案涉及开关电源的栅极驱动器电路。开关电源包括:第一晶体管及第二晶体管；开关节点，在第一晶体管导通、第二晶体管截止的期间，产生高电平电压，在第二晶体管截止、第二晶体管导通的期间，产生低电平电压，在第一晶体管及第二晶体管二者截止的期间，产生负电压；电容器，第一端与开关节点连接；整流元件，对电容器的第二端，施加恒电压；以及开关控制器，以开关电源的电气状态接近规定的目标状态的方式，生成控制信号，其指示第一晶体管及第二晶体管的占空因数。栅极驱动器电路包括：脉冲生成部，生成具有与控制信号对应的占空因数的第一控制脉冲及第二控制脉冲；第一栅极驱动器，根据第一控制脉冲驱动第一晶体管；第二栅极驱动器，根据第二控制脉冲驱动第二晶体管；以及死区时间控制器，根据电容器的两端间的感测电压，控制第一控制脉冲及第二控制脉冲相邻的边沿间的延迟时间。
[0017]此外，上述构成要素的任意组合、以及将构成要素或表现形式在方法、装置、系统等之间相互置换的方案，作为本专利技术的方案也是有效的。
[0018][专利技术效果][0019]根据本公开的一方案，可以使得两个晶体管为二者截止的死区时间的长度最优化。
附图说明
[0020]图1是实施方式1的开关电路的电路图。
[0021]图2是图1的开关电路的动作波形图。
[0022]图3是说明感应电容器Cs的充电的图。
[0023]图4是示出死区时间τ
D
的长度与感测电压Vs的关系的图。
[0024]图5的(a)～(c)是说明开关电路的优点的图。
[0025]图6是图1的死区时间控制器进行的控制延迟Td的最优化处理的流程图。
[0026]图7是实施例1的开关电源的电路图。
[0027]图8是图7的开关电源的动作波形图。
[0028]图9是实施例2的开关电源的电路。
[0029]图10是实施例3的开关电源的框图。
[0030]图11是图10的开关电源的动作波形图。
[0031]图12是实施例4的开关电源的框图。
[0032]图13是图12的开关电源的动作波形图。
[0033]图14是实施方式2的开关电路的电路图。
[0034]图15是实施方式3的开关电路的电路图。
[0035]图16的(a)～(f)是示出开关电源的变形的图。
具体实施方式
[0036](实施方式的概要)
[0037]一实施方式的开关电路包括：第一晶体管及第二晶体管；开关节点，在第一晶体管导通、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种开关电路，包括：第一晶体管及第二晶体管；开关节点，在所述第一晶体管导通、所述第二晶体管截止的期间，产生高电平电压，在所述第二晶体管截止、所述第二晶体管导通的期间，产生低电平电压，在所述第一晶体管及所述第二晶体管二者都截止的期间，产生负电压；电容器，第一端与所述开关节点连接；整流元件，向所述电容器的第二端施加恒电压；开关控制器，生成指示所述第一晶体管及所述第二晶体管的导通、截止的第一控制脉冲及第二控制脉冲；第一栅极驱动器，根据所述第一控制脉冲驱动所述第一晶体管；第二栅极驱动器，根据所述第二控制脉冲驱动所述第二晶体管；以及死区时间控制器，根据所述电容器的两端间的感测电压，控制所述第一控制脉冲与所述第二控制脉冲的边沿间的延迟时间。2.一种开关电路，包括：第一晶体管及第二晶体管；开关节点，在所述第一晶体管导通、所述第二晶体管截止的期间，产生高电平电压，在所述第二晶体管截止、所述第二晶体管导通的期间，产生低电平电压，在所述第一晶体管及所述第二晶体管二者都截止的期间，产生负电压；电容器，第一端与所述开关节点连接；整流元件，向所述电容器的第二端施加恒电压；开关控制器，生成指示所述第一晶体管及所述第二晶体管的导通、截止的第一控制脉冲及第二控制脉冲；第一栅极驱动器，根据所述第一控制脉冲驱动所述第一晶体管；第二栅极驱动器，根据所述第二控制脉冲驱动所述第二晶体管；以及死区时间控制器，根据所述电容器的两端间的感测电压，控制所述第一栅极驱动器及所述第二栅极驱动器的至少一者的延迟时间。3.根据权利要求1或2所述的开关电路，所述死区时间控制器包括将所述电容器的两端间电压与规定的目标电压进行比较的比较器，根据所述比较器的输出，增减所述延迟时间。4.根据权利要求1或2所述的开关电路，所述死区时间控制器以所述电容器的两端间电压接近规定的目标电压的方式，对所述延迟时间进行反馈控制。5.根据权利要求1至4的任一项所述的开关电路，所述死区时间控制器单独控制所述第一晶体管变为导通时的所述延迟时间和所述第二晶体管变为导通时的所述延迟时间。6.根据权利要求1至5的任一项所述的开关电路，还具备放电电路，其与所述电容器连接，在所述第一晶体管导通的期间，放出所述电容器的电荷。7.根据权利要求1至6的任一项所述的开关电路，
还具备变压器，其包括初级绕组和次级绕组，所述第一晶体管与所述初级绕组连接，所述第二晶体管与所述次级绕组连接，所述开关节点是所述次级绕组和所述第二晶体管的连接节点。8.根据权利要求1至6的任一项所述的开关电路，所述第一晶体管和所述第二晶体管串联连接，所述开关节点是所述第一晶体管和所述第二晶体管的连接节点。9.一种开关电源，具备权利要求1至8的任一项所述的开关电路。10.一种控制电路，是开关电源的控制电路，所述开关电源包括：第一晶体管及第二晶体管，开关节点，在所述第一晶体管导通、所述第二晶体管截止的期间，产生高电平电压，在所述第二晶体管截止、所述第二晶体管导通的期间，产生低电平电压，在所述第一晶体管和所述第二晶体管二者都截止的期间，产生负电压，电容器，第一端与所述开关节点连接，整流元件，向所述电容器的第二端施加恒电压，第一栅极驱动器，根据第一控制脉冲驱动所述第一晶体管，以及第二栅极驱动器，根据第二控制脉冲驱动所述第二晶体管；所述控制电路包括：开关控制器，生成指示所述第一晶体管和所述第二晶体管的导通、截止的第一控制脉冲和第二控制脉冲，以及死区时间控制器，根据所述电容器的两端间的感测电压，控制所述第一控制脉冲和所述第二控制脉冲的相...

【专利技术属性】
技术研发人员：柄泽伸也，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：