專利名稱：一種開關(guān)電源的基極驅(qū)動電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種開關(guān)電源的基極驅(qū)動電路。
背景技術(shù)：
開關(guān)電源具有體積小，效率高以及電流大的優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用于手機充電器 和筆記本電腦適配器等場合。下面介紹現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)電源的電路圖。參見圖1，該圖為現(xiàn)有技術(shù)中的開關(guān)電源的電路圖?？刂普{(diào)制器103通過功率開關(guān)管101連接到變壓器的原邊繞組102?？刂普{(diào)制器 103控制功率開關(guān)管101在每個開關(guān)周期內(nèi)導通，將原邊繞組102的能量傳遞至副邊繞組輸 出?？刂普{(diào)制器103通過控制功率開關(guān)管101的開關(guān)周期或開關(guān)頻率從 而在副邊繞組得到 穩(wěn)定的輸出電壓?？刂普{(diào)制器103是通過控制功率開關(guān)管101的基極電流來控制其導通或 關(guān)斷的，因此稱為基極驅(qū)動。下面結(jié)合圖2所示的開關(guān)波形示意圖來具體描述現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)電源的基極驅(qū) 動電路的原理。當開關(guān)控制信號SW為高電平時，基極驅(qū)動電路產(chǎn)生一個正向的基極電流來維持 功率開關(guān)管101的導通。當開關(guān)控制信號SW為低電平后，由于受功率開關(guān)管101存儲電荷 的限制，功率開關(guān)管101的集電極電流Ipk繼續(xù)增加。此時，基極驅(qū)動電路將維持一個低 阻通路以釋放功率開關(guān)管101中的存儲電荷，實現(xiàn)一個反向的基極電流來抽取功率開關(guān)管 101中的多余存儲電荷。因此，在每個開關(guān)周期中，功率開關(guān)管101的導通和關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換時，均會產(chǎn)生電 流和電壓的交疊區(qū)，從圖2中可以看出，電壓Vce和電流Ipk有交疊，理想情況下，應(yīng)該Vce 是高電平時，Ipk為零。由于功率損耗P = Vce*Ipk，即均要產(chǎn)生一定的開關(guān)功耗。功率開 關(guān)管101的開關(guān)損耗隨著開關(guān)頻率的提高，在系統(tǒng)所有損耗中的比例也會增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種開關(guān)電源的基極驅(qū)動電路，能夠降低功率開 關(guān)管的損耗。本發(fā)明實施例提供一種開關(guān)電源的基極驅(qū)動電路，包括復合偏置電壓模塊，用于 當功率開關(guān)管開啟時的為所述功率開關(guān)管的基極提供過驅(qū)動電流；開關(guān)控制信號、內(nèi)部偏置電壓和所述功率開關(guān)管的基極電壓作為所述復合偏置電 壓模塊的輸入信號；當功率開關(guān)管開啟時，所述復合偏置電壓模塊輸出的電壓為所述基極電壓和所述 內(nèi)部偏置電壓之和；當經(jīng)過第一預設(shè)時間之后，所述復合偏置電壓模塊輸出的電壓為零；再經(jīng)過第二 預設(shè)時間之后，所述復合偏置電壓模塊輸出的電壓為所述基極電壓。
優(yōu)選地，所述復合偏置電壓模塊包括第一晶體管、第一電阻、第一 PMOS管、第二 PMOS管、第一 NMOS管、第二 NMOS管、第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)；所述功率開關(guān)管的基極電壓連接第一晶體管的基極；第一晶體管的發(fā)射極經(jīng)過第一電阻接地，集電極連接第一 PMOS管的漏極；第一 PMOS管的漏極通過第一開關(guān)連接第一 NMOS管的漏極；第一 NMOS管的襯底和源極接地，柵極連接所述內(nèi)部偏置電壓；第一 PMOS管和第二 PMOS管組成電流鏡；第二 PMOS管的漏極連接第二 NMOS管的漏極； 第二 NMOS管的漏極和柵極短接，源極接地；第二 NMOS管的柵極通過第二開關(guān)連接輸出端，輸出端為所述復合偏置電壓模塊 輸出的復合電壓；復合電壓通過第三開關(guān)接地；當開關(guān)控制信號由低變高時，第三開關(guān)斷開，第一開關(guān)閉合，第二開關(guān)閉合，復合 電壓由基極電荷和內(nèi)部偏置電壓提供；從開關(guān)控制信號的上升沿開始經(jīng)過第一預設(shè)時間之后，第一開關(guān)和第二開關(guān)斷 開，第三開關(guān)閉合，此時復合電壓為零；再經(jīng)過第二預設(shè)時間之后，第三開關(guān)斷開，第二開關(guān) 閉合，第一開關(guān)斷開，復合電壓由基極電壓提供。優(yōu)選地，還包括預關(guān)斷電壓模塊，所述預關(guān)斷電壓模塊的輸入信號為功率開關(guān)管 的發(fā)射極電壓，輸出信號為第一控制信號和第二控制信號；所述第一控制信號用于控制串聯(lián)在第一驅(qū)動電流通路中的第七開關(guān)；所述第二控制信號用于控制串聯(lián)在第二驅(qū)動電流通路中的第八開關(guān)；當所述功率開關(guān)管的發(fā)射極電壓大于或等于預關(guān)斷電壓時，用于切斷第一驅(qū)動電 流通路；當所述開關(guān)控制信號由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，用于切斷第二驅(qū)動電流通路。優(yōu)選地，所述預關(guān)斷電壓模塊包括第九開關(guān)、第十開關(guān)、第十一開關(guān)、二選一選擇 器、比較器、第一 RS觸發(fā)器、第二 RS觸發(fā)器、第一或非門、第二或非門、第三或非門、第二電 容、第一非門、第二非門、第三非門、第一電流源和第二電流源；所述預關(guān)斷電壓經(jīng)過第九開關(guān)連接二選一選擇器的正輸入端，功率開關(guān)管的基極 電壓連接二選一選擇器的負輸入端；預關(guān)斷電壓連接比較器的負輸入端；二選一選擇器的輸出端連接比較器的正輸入端；比較器的輸出端連接第一 RS觸發(fā)器的復位端；開關(guān)控制信號的反相信號連接第 一 RS觸發(fā)器的置位端；第一 RS觸發(fā)器的輸出信號作為二選一選擇器的使能信號；第一 RS觸發(fā)器的輸出信號經(jīng)過第一非門取反后作為第一或非門的輸入；比較器 的輸出端信號作為第一或非門的另一個輸入信號；第一或非門的輸出連接第二 RS觸發(fā)器的復位端，開關(guān)控制信號連接第二 RS觸發(fā) 器的置位端；第二 RS觸發(fā)器的輸出信號作為第二控制信號；開關(guān)控制信號的反相信號和第一 RS觸發(fā)器的輸出信號作為第二或非門的兩個輸入端，第二或非門的輸出端的信號作為控制第十開關(guān)的控制信號；第二或非門的的輸出信號經(jīng)過兩個串聯(lián)的非門后作為第一控制信號；第一 RS觸發(fā)器的輸出信號經(jīng)過第三非門以后，作為第三或非門的一個輸入信號； 開關(guān)控制信號的反相信號作為第三或非門的另一個輸入信號；第三或非門的輸出信號作為第十一開關(guān)的控制信號；二選一選擇器的正輸入端經(jīng)過第二電容接地，依次經(jīng)過串聯(lián)的第十開關(guān)和第一電 流源接內(nèi)部電壓，同時依次經(jīng)過串聯(lián)第十一開關(guān)和第二電流源接地。優(yōu)選地，還包括過驅(qū)動柵極電壓模塊，當開關(guān)控制信號由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，用 于為第三NMOS管的基極提供過驅(qū)動電壓；當經(jīng)過第三預設(shè)時間之后，用于為所述第三NMOS 管提供內(nèi)部電壓；所述第三NMOS管的漏極連接所述功率開關(guān)管的基極，源極接地。優(yōu)選地，內(nèi)部偏置電壓通過第二電阻連接第四NMOS管的柵極；第四NMOS管的漏極通過第六開關(guān)連接第三PMOS管的漏極；第三PMOS管和第四PMOS管組成電流鏡；第四PMOS管漏極依次通過串聯(lián)的至少兩個二極管和一個第三電阻接地；第四 PMOS管漏極作為過驅(qū)動電壓的輸出。優(yōu)選地，當所述開關(guān)控制信號為高電平時，所述第六開關(guān)斷開；從所述開關(guān)控制信 號的下降沿開始經(jīng)過所述第三預設(shè)時間之后，所述第六開關(guān)閉合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明提供的開關(guān)電源的基極驅(qū)動電路，包括復合偏置電壓模塊。當功率開關(guān)管 開啟時，復合偏置電壓模塊為功率開關(guān)管的基極提供較大的驅(qū)動電壓，進而為功率開關(guān)管 的基極提供過驅(qū)動電流。這樣可以使功率開關(guān)管較快地導通，從而降低功率開關(guān)管由于導 通和關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換較慢引起的功耗。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的開關(guān)電源的電路圖；圖2是圖1開關(guān)波形示意圖；圖3是本發(fā)明開關(guān)電源的基極驅(qū)動電路實施例一結(jié)構(gòu)圖；圖4是本發(fā)明實施例提供的復合偏置電壓模塊的結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明實施例各個信號的波形圖；圖6是本發(fā)明提供的開關(guān)電源基極驅(qū)動電路實施例二結(jié)構(gòu)圖；圖7是本發(fā)明提供的預關(guān)斷電壓模塊的具體結(jié)構(gòu)圖；圖8是本發(fā)明預關(guān)斷電壓模塊中各個信號的波形圖；圖9是本發(fā)明提供的開關(guān)電源基極驅(qū)動電路實施例三結(jié)構(gòu)圖；圖10本發(fā)明實施例三提供過驅(qū)動柵極電壓模塊的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易 懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實施方式
做詳細的說明。
參見圖3，該圖為本發(fā)明開關(guān)電源的基極驅(qū)動電路實施例一結(jié)構(gòu)圖。首先說明一下開關(guān)控制信號SW，這個信號是由控制調(diào)制器30內(nèi)部產(chǎn)生的一個信號。在開關(guān)控制信號SW的第一個開關(guān)周期內(nèi)，由內(nèi)部偏置電壓314提供初始過驅(qū)動電 流。當功率開關(guān)管301導通時，其基極電壓，即OUT端電壓建立。該電壓被采樣后反饋至復 合偏置電壓模塊311。此時復合偏置電壓模塊311的輸出的復合電壓Vbias為功率開關(guān)管 301的基極電壓與內(nèi)部偏置電壓314之和，因此可以提供更大的過驅(qū)動電流。該過驅(qū)動電流 經(jīng)過電流鏡比例放大后，提供給功率開關(guān)管101的基極。這樣，在功率開關(guān)管301開啟時，復合偏置電壓模塊311提供給功率開關(guān)管301 — 個較大的過驅(qū)動電流，這樣可以縮短功率開關(guān)管301的開啟時間，進而降低功率開關(guān)管301 的開啟損耗。當功率開關(guān)管301開啟以后，即經(jīng)過第一預設(shè)時間tl之后，復合電壓Vbias被拉 低 至零。經(jīng)過第二預設(shè)時間t2(很短的一段時間)之后，復合電壓Vbias僅由功率開關(guān)管 301的基極電壓提供。在SW導通時間(高電平期間)內(nèi)，功率開關(guān)管301的基極電流將隨 基極電壓的增加呈線性增加。這樣，避免了功率開關(guān)管301的基極在導通時間內(nèi)始終接受較大的驅(qū)動電流(如 圖2所示的一個固定的基極電流值)，將增加功率開關(guān)管301的導通損耗。本發(fā)明實施例提供的開關(guān)電源的基極驅(qū)動電路，在功率開關(guān)管301開啟時，通過 復合偏置電壓模塊311為其基極提供一個較大的過驅(qū)動電流，使其在較短的時間內(nèi)快速導 通，從而降低開通時的損耗。而且為了使其開通后保持正常導通，將復合偏置電壓模塊311 僅由基極電壓OUT提供，從而使功率開關(guān)管301的基極電壓和基極電流保持一致。下面結(jié)合圖4詳細說明復合偏置電壓模塊的實現(xiàn)方式。參見圖4，該圖為本發(fā)明實施例提供的復合偏置電壓模塊的結(jié)構(gòu)圖。復合偏置電壓模塊的兩個輸入信號分別為功率開關(guān)管301的基極電壓OUT和內(nèi)部 偏置電壓314，輸出信號為復合電壓Vbias。功率開關(guān)管301的基極電壓OUT連接第一晶體管401的基極。第一晶體管401的發(fā)射極經(jīng)過第一電阻402接地，集電極連接第一 PMOS管的漏 極。第一 PMOS管的漏極通過第一開關(guān)11連接第一 NMOS管的漏極。第一 NMOS管的襯底和源極接地，柵極連接輸入信號內(nèi)部偏置電壓314。第一 PMOS管和第二 PMOS管組成電流鏡。第二 PMOS管的漏極連接第二 NMOS管的漏極。第二 NMOS管的漏極和柵極短接，源極接地。第二 NMOS管的柵極通過第二開關(guān)22連接輸出端，輸出端輸出復合電壓Vbias。復合電壓通過第三開關(guān)33接地。需要說明的是，第一開關(guān)11、第二開關(guān)22和第三開關(guān)33是分別由脈沖信號PS1、 PS4和PPS控制的，當脈沖信號是高電平時，對應(yīng)的開關(guān)閉合，當脈沖信號是低電平時，對應(yīng) 的開關(guān)斷開。參見圖5，該圖為本發(fā)明實施例各個信號的波形圖。
當開關(guān)控制信號SW變?yōu)楦唠娖胶?，PPS為低電平，PSl為高電平，PS4為高電平，對應(yīng)的第三開關(guān)33斷開，第一開關(guān)11閉合，第二開關(guān)22閉合，復合電壓Vbias由基極電壓 OUT和內(nèi)部偏置電壓314 —起提供，因功率開關(guān)管301還未開啟，基極電壓OUT電壓為0電 壓，復合電壓Vbias等于內(nèi)部偏置電壓314，該電壓首先提供一個初始的過驅(qū)動電流，將功 率開關(guān)管301開啟，其基極電壓OUT隨即建立，此時復合電壓Vbias由基極電壓OUT和內(nèi)部 偏置電壓314 —起提供，為功率開關(guān)管的基極提供更大的過驅(qū)動電流。當功率開關(guān)管301開啟以后，即從開關(guān)控制信號SW的上升沿開始經(jīng)過第一預設(shè)時 間tl之后，PPS窄脈沖出現(xiàn)，同時，脈沖信號PSl由高變低、PS4也由高變低，對應(yīng)的第一開 關(guān)11和第二開關(guān)22斷開，第三開關(guān)33閉合，此時復合電壓Vbias接地，即被拉低至零。經(jīng)過第二預設(shè)時間t2之后，PPS窄脈沖消失，PS4由低變高，此時，第三開關(guān)33斷 開，第二開關(guān)22閉合，第一開關(guān)11仍然斷開，即內(nèi)部偏置電壓314被斷開。復合電壓Vbias 僅有基極電壓OUT提供。綜上所述，可以看出，在開關(guān)控制信號SW的每個周期內(nèi)，功率開關(guān)管開啟時的電 壓由復合電壓Vbias提供，此時的復合電壓Vbias是基極電壓OUT和內(nèi)部偏置電壓314兩者 之和，待功率開關(guān)管開啟，經(jīng)過第二預設(shè)t2之后，復合電壓Vbias僅由基極電壓OUT提供。參見圖6，該圖為本發(fā)明提供的開關(guān)電源基極驅(qū)動電路實施例二結(jié)構(gòu)圖。本實施例與實施例一的區(qū)別是增加了預關(guān)斷電壓模塊313。預關(guān)斷電壓模塊313的輸入端連接功率開關(guān)管301的發(fā)射極，即采樣電阻302上 的電壓VCS作為預關(guān)斷電壓模塊313的輸入信號。預關(guān)斷電壓模塊313輸出兩個控制信號，分別為第一控制信號PRE_SHDN和第二控 制信號SW_SHDN。同時，開關(guān)控制信號SW作為預關(guān)斷電壓模塊313的時鐘脈沖信號。第一控制信號PRE_SHDN和第二控制信號SW_SHDN分別用于控制第七開關(guān)和第八 開關(guān)。當控制信號為高電平時，對應(yīng)的開關(guān)閉合，當控制信號為低電平時，對應(yīng)的開關(guān)斷開。其中，第七開關(guān)連接于第五PMOS管的漏極和第五NMOS管的漏極之間。第七開關(guān) 連接于第六NMOS管的漏極和第五PMOS管的漏極之間。當開關(guān)脈沖信號SW由低變高時，第一控制信號PRE_SHDN和第二控制信號SW_SHDN 也由低變高。在SW的高電平期間內(nèi)，當采樣電壓VCS大于預關(guān)斷電壓模塊313內(nèi)部的預關(guān) 斷電壓VCS_PRE時，第一控制信號PRE_SHDN由高變低。需要說明的是，第二控制信號SW_SHDN與SW相同。當PRE_SHDN信號變低后，第五NMOS管的漏極電流將被關(guān)閉，鏡像到第六PMOS管 303的基極電流僅由NMOS管307提供。當SW變低后，第六NMOS管307的漏極電流將被關(guān) 閉，即第六PMOS管303提供出的電流全部被關(guān)閉，功率開關(guān)管301接受的基極電流被關(guān)閉。 同時，第三NMOS管308將被打開，為功率開關(guān)管301提供一個低阻釋放存儲電荷的通路。這 樣可以加快功率開關(guān)管301的關(guān)斷時間。下面結(jié)合圖7和圖8詳細說明預關(guān)斷電壓模塊的具體實現(xiàn)。參見圖7，該圖為本發(fā)明提供的預關(guān)斷電壓模塊的具體結(jié)構(gòu)圖。參見圖8，該圖為本發(fā)明預關(guān)斷電壓模塊中各個信號的波形圖。預關(guān)斷電壓VCS_PRE經(jīng)過第九開關(guān)連接二選一選擇器602的‘1，輸入端，VCS連接二選一選擇器602的‘0’輸入端。預關(guān)斷電壓VCS_PRE連接比較器603的負輸入端。二選一選擇器602的輸出端連接比較器603的正輸入端。比較器603的輸出端PEAKl連接第一 RS觸發(fā)器的R端；開關(guān)控制信號SW的反相 信號SWN連接第一 RS觸發(fā)器的S端。第一 RS觸發(fā)器的輸出信號/Q作為二選一選擇器602的選擇控制信號M。/Q經(jīng)過第一非門606取反后作為第一或非門607的輸入；PEAKl作為第一或非門 607的另一個輸入信號。第一或非門607的輸出連接第二 RS觸發(fā)器的R端，SW連接第二 RS觸發(fā)器的S端。第二 RS觸發(fā)器的輸出信號作為第二控制信號SW_SHDN。
SWN信號和/Q信號作為第二或非門611的兩個輸入端，第二或非門611的輸出端 的信號Pl作為控制第十開關(guān)1010的控制信號。Pl經(jīng)過兩個串聯(lián)的非門613和614后作為第一控制信號PRE_SHDN。/Q信號經(jīng)過第三非門610以后，作為第三或非門612的一個輸入信號。SWN作為 第三或非門612的另一個輸入信號。第三或非門612的輸出信號P2作為第十一開關(guān)1111的控制信號。二選一選擇器602的正輸入端經(jīng)過第二電容601接地，依次經(jīng)過串聯(lián)的第十開關(guān) 1010和第一電流源Il接內(nèi)部電壓VDD，同時依次經(jīng)過串聯(lián)第十一開關(guān)1111和第二電流源 12接地。當開關(guān)控制信號SW變?yōu)榈碗娖綍r，SWN將變?yōu)楦唠娖剑诙娙?01上的電壓將被 置為預關(guān)斷電壓VCS_PRE。二選一選擇器602的使能端M為低電平，VCS連接到比較器603 的正輸入端，比較器603輸出PEAKl為低電平。等SW變成高電平時，Pl變高電平，第十開關(guān)1010閉合。第二電容601開始充電， 同時，VCS電壓開始線性上升，一旦VCS電壓上升至預關(guān)斷電壓VCS_PRE后，比較器603輸出 翻轉(zhuǎn)，PEAKl變?yōu)楦唠娖?。Pl變?yōu)榈碗娖?，第十開關(guān)1010隨即斷開。P2變?yōu)楦唠娖?，其?控制的第十一開關(guān)1111開關(guān)閉合，第二電容601的電壓開始按第二電流源12的電流放電。 二選一選擇器602的使能端M變?yōu)楦唠娖?。第二電?01上的電壓將連接到比較器603正 輸入端。當?shù)诙娙?01上的電壓降至預關(guān)斷電壓VCS_PRE后，PEAKl翻轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖?。?時PEAK2將產(chǎn)生一個高電平窄脈沖，連接到第二 RS觸發(fā)器的R復位端，將第二控制信號SW_ SHDN置為低電平。二選一選擇器602的使能端M再次變?yōu)榈碗娖剑琕CS電壓將再次連接到 比較器603的正輸入端，等待下個開關(guān)周期?；谏鲜鲭娐穼崿F(xiàn)方法，PEAKl的高電平記錄了功率開關(guān)管接受基極驅(qū)動電流的 時段，PEAKl的下降沿決定關(guān)閉部分基極電流的通路。具體可以通過設(shè)定第二電容601的充電電流和放電電流的比例，來調(diào)整時間長度 t2和tl的比值。例如，本實施例中可以設(shè)定t2和tl的比值為1 4，這樣t2是tl的1/4倍。設(shè) 定好t2的時間可以適用于不同型號的功率開關(guān)管，以適應(yīng)不同存儲時間的要求。參見圖9，該圖為本發(fā)明提供的開關(guān)電源基極驅(qū)動電路實施例三結(jié)構(gòu)圖。
本實施例與實施例一的區(qū)別是增加了過驅(qū)動柵極電壓模塊312。過驅(qū)動柵極電壓模塊312用于產(chǎn)生過驅(qū)動電壓，過驅(qū)動柵極電壓模塊312輸出的 過驅(qū)動電壓經(jīng)過第四開關(guān)44連接至第三NMOS管308的柵極，作為第三NMOS管308的驅(qū)動 電壓。第三NMOS管308的柵極通過第九開關(guān)99接地。開關(guān)控制信號SW作為第九開關(guān) 99的控制信號。當SW為高電平時，第九開關(guān)99閉合，當SW為低電平時，第九開關(guān)99斷開。 當?shù)诰砰_關(guān)99閉合時，第三NMOS管308的柵極接地。同時第三NMOS管的柵極通過第五開關(guān)55連接內(nèi)部電壓VDD。需要說明的是，第四開關(guān)44和第五開關(guān)55分別由脈沖信號SWNPS和SWNS提供， 當脈沖信號為高電平時，對應(yīng)的開關(guān)閉合，當脈沖信號為低電平時，對應(yīng)的開關(guān)斷開。脈沖 信號SWNPS和SWNS的波形參見圖5所示。當開關(guān)控制信號SW由高變低時，脈沖信號SWNPS由低變高，此時脈沖信號SWNS為 低電平。此時，第四開關(guān)44閉合，第五開關(guān)55斷開。第三NMOS管308的柵極電壓VGN由 過驅(qū)動柵極電壓模塊312的輸出電壓提供。經(jīng)過第三預設(shè)時間t3之后，脈沖信號SWNPS由高變低，此時脈沖信號SWNS為由低 變高。此時，第四開關(guān)44斷開，第五開關(guān)55閉合。第三NMOS管308的柵極電壓VGN由內(nèi) 部電壓VDD提供。本實施例增加的過驅(qū)動柵極電壓模塊312模塊，為第三NMOS管308的柵極提供一 個較大的柵極電壓VGN，這樣第三NMOS管308可以具備更大的電流能力來加速功率開關(guān)管 的關(guān)斷。參見圖10，該圖為本發(fā)明實施例三提供過驅(qū)動柵極電壓模塊的結(jié)構(gòu)圖。當開關(guān)控制信號SW變低后，脈沖信號SWNPS信號開啟，對應(yīng)的第六開關(guān)66閉合， 第四NMOS管503將產(chǎn)生一定的偏置電流。偏置電流再經(jīng)過第三PMOS管504和第四PMOS管 505組成的電流鏡比例放大。串連的四個二極管506至509以及第三電阻510上將產(chǎn)生一 定的壓降。第三電阻510上的壓降將使第二晶體管511導通，這樣將拉走第四PMOS管505 的大部分電流。VGN電壓鉗位于串連的四個二極管506到509的電壓以及第三電阻510上 的電壓之和。需要說明的是，第四開關(guān)44和第六開關(guān)66均由脈沖信號SWNPS控制。需要說明的是，可以通過設(shè)定串連的二極管的個數(shù)，使VGN的電壓高于現(xiàn)有技術(shù) 中的內(nèi)部電壓VDD。進而可以為第三NMOS管308的柵極提供一個較大的柵極電壓VGN，這 樣第三NMOS管308可以具備更大的電流能力來加速功率開關(guān)管的關(guān)斷。需要說明的是，本發(fā)明實施例提供的實施例一解決了功率開關(guān)管開啟時間較慢的 缺點，實施例二和實施例三解決了功率開關(guān)管關(guān)斷時間慢的缺點。而功率開關(guān)管的開啟和 關(guān)斷均會帶來一定的功耗，本發(fā)明實施例提供的開關(guān)電源的基極驅(qū)動電路可以有效縮短功 率開關(guān)管的開啟和關(guān)斷的時間，進而可以降低功率開關(guān)管帶來的功耗。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖 然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人 員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明 技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同 變化 及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種開關(guān)電源的基極驅(qū)動電路，其特征在于，包括復合偏置電壓模塊，用于當功率開關(guān)管開啟時的為所述功率開關(guān)管的基極提供過驅(qū)動電流；開關(guān)控制信號、內(nèi)部偏置電壓和所述功率開關(guān)管的基極電壓作為所述復合偏置電壓模塊的輸入信號；當功率開關(guān)管開啟時，所述復合偏置電壓模塊輸出的電壓為所述基極電壓和所述內(nèi)部偏置電壓之和；當經(jīng)過第一預設(shè)時間之后，所述復合偏置電壓模塊輸出的電壓為零；再經(jīng)過第二預設(shè)時間之后，所述復合偏置電壓模塊輸出的電壓為所述基極電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源的基極驅(qū)動電路，其特征在于，所述復合偏置電壓 模塊包括第一晶體管、第一電阻、第一 PMOS管、第二 PMOS管、第一 NMOS管、第二 NMOS管、 第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)；所述功率開關(guān)管的基極電壓連接第一晶體管的基極；第一晶體管的發(fā)射極經(jīng)過第一電阻接地，集電極連接第一 PMOS管的漏極；第一 PMOS管的漏極通過第一開關(guān)連接第一 NMOS管的漏極；第一 NMOS管的襯底和源極接地，柵極連接所述內(nèi)部偏置電壓；第一 PMOS管和第二 PMOS管組成電流鏡；第二 PMOS管的漏極連接第二 NMOS管的漏極；第二 NMOS管的漏極和柵極短接，源極接地；第二 NMOS管的柵極通過第二開關(guān)連接輸出端，輸出端為所述復合偏置電壓模塊輸出 的復合電壓；復合電壓通過第三開關(guān)接地；當開關(guān)控制信號由低變高時，第三開關(guān)斷開，第一開關(guān)閉合，第二開關(guān)閉合，復合電壓 由基極電荷和內(nèi)部偏置電壓提供；從開關(guān)控制信號的上升沿開始經(jīng)過第一預設(shè)時間之后，第一開關(guān)和第二開關(guān)斷開，第 三開關(guān)閉合，此時復合電壓為零；再經(jīng)過第二預設(shè)時間之后，第三開關(guān)斷開，第二開關(guān)閉合， 第一開關(guān)斷開，復合電壓由基極電壓提供。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源的基極驅(qū)動電路，其特征在于，還包括預關(guān)斷電壓 模塊，所述預關(guān)斷電壓模塊的輸入信號為功率開關(guān)管的發(fā)射極電壓，輸出信號為第一控制 信號和第二控制信號；所述第一控制信號用于控制串聯(lián)在第一驅(qū)動電流通路中的第七開關(guān)； 所述第二控制信號用于控制串聯(lián)在第二驅(qū)動電流通路中的第八開關(guān)； 當所述功率開關(guān)管的發(fā)射極電壓大于或等于預關(guān)斷電壓時，用于切斷第一驅(qū)動電流通 路；當所述開關(guān)控制信號由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，用于切斷第二驅(qū)動電流通路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)電源的基極驅(qū)動電路，其特征在于，所述預關(guān)斷電壓模 塊包括第九開關(guān)、第十開關(guān)、第十一開關(guān)、二選一選擇器、比較器、第一 RS觸發(fā)器、第二 RS 觸發(fā)器、第一或非門、第二或非門、第三或非門、第二電容、第一非門、第二非門、第三非門、 第一電流源和第二電流源；所述預關(guān)斷電壓經(jīng)過第九開關(guān)連接二選一選擇器的正輸入端，功率開關(guān)管的基極電壓 連接二選一選擇器的負輸入端；預關(guān)斷電壓連接比較器的負輸入端； 二選一選擇器的輸出端連接比較器的正輸入端；比較器的輸出端連接第一 RS觸發(fā)器的復位端；開關(guān)控制信號的反相信號連接第一 RS 觸發(fā)器的置位端；第一 RS觸發(fā)器的輸出信號作為二選一選擇器的使能信號； 第一 RS觸發(fā)器的輸出信號經(jīng)過第一非門取反后作為第一或非門的輸入；比較器的輸 出端信號作為第一或非門的另一個輸入信號；第一或非門的輸出連接第二 RS觸發(fā)器的復位端，開關(guān)控制信號連接第二 RS觸發(fā)器的 置位端；第二 RS觸發(fā)器的輸出信號作為第二控制信號；開關(guān)控制信號的反相信號和第一 RS觸發(fā)器的輸出信號作為第二或非門的兩個輸入 端，第二或非門的輸出端的信號作為控制第十開關(guān)的控制信號；第二或非門的的輸出信號經(jīng)過兩個串聯(lián)的非門后作為第一控制信號； 第一 RS觸發(fā)器的輸出信號經(jīng)過第三非門以后，作為第三或非門的一個輸入信號；開關(guān) 控制信號的反相信號作為第三或非門的另一個輸入信號； 第三或非門的輸出信號作為第十一開關(guān)的控制信號；二選一選擇器的正輸入端經(jīng)過第二電容接地，依次經(jīng)過串聯(lián)的第十開關(guān)和第一電流源 接內(nèi)部電壓，同時依次經(jīng)過串聯(lián)第十一開關(guān)和第二電流源接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)電源的基極驅(qū)動電路，其特征在于，還包括過驅(qū)動柵極 電壓模塊，當開關(guān)控制信號由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，用于為第三NMOS管的基極提供過驅(qū)動 電壓；當經(jīng)過第三預設(shè)時間之后，用于為所述第三NMOS管提供內(nèi)部電壓；所述第三NMOS管的漏極連接所述功率開關(guān)管的基極，源極接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)電源的基極驅(qū)動電路，其特征在于，內(nèi)部偏置電壓通過 第二電阻連接第四NMOS管的柵極；第四NMOS管的漏極通過第六開關(guān)連接第三PMOS管的漏極； 第三PMOS管和第四PMOS管組成電流鏡；第四PMOS管漏極依次通過串聯(lián)的至少兩個二極管和一個第三電阻接地；第四PMOS管 漏極作為過驅(qū)動電壓的輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開關(guān)電源的基極驅(qū)動電路，其特征在于，當所述開關(guān)控制信 號為高電平時，所述第六開關(guān)斷開；從所述開關(guān)控制信號的下降沿開始經(jīng)過所述第三預設(shè) 時間之后，所述第六開關(guān)閉合。
全文摘要
本發(fā)明實施例提供一種開關(guān)電源的基極驅(qū)動電路，包括復合偏置電壓模塊，用于當功率開關(guān)管開啟時的為功率開關(guān)管的基極提供過驅(qū)動電流；開關(guān)控制信號、內(nèi)部偏置電壓和所述功率開關(guān)管的基極電壓作為復合偏置電壓模塊的輸入信號；當功率開關(guān)管開啟時，復合偏置電壓模塊輸出的電壓為基極電壓和內(nèi)部偏置電壓之和；當經(jīng)過第一預設(shè)時間之后，復合偏置電壓模塊輸出的電壓為零；再經(jīng)過第二預設(shè)時間之后，復合偏置電壓模塊輸出的電壓為基極電壓。當功率開關(guān)管開啟時，復合偏置電壓模塊為功率開關(guān)管的基極提供較大的驅(qū)動電壓，進而為功率開關(guān)管的基極提供過驅(qū)動電流。這樣使功率開關(guān)管較快地導通，從而降低功率開關(guān)管由于導通和關(guān)斷狀態(tài)轉(zhuǎn)換較慢引起的功耗。
文檔編號H02M7/217GK101841247SQ20091022610
公開日2010年9月22日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者宗強, 朱亞江, 段建華 申請人:Bcd半導體制造有限公司