本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種開關(guān)管的驅(qū)動方法及電路及電源系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在電源系統(tǒng)中，通過控制開關(guān)型功率管(即開關(guān)管)的開通和關(guān)斷來實(shí)現(xiàn)電能的變換，而開關(guān)頻率、輸入輸出的電壓和電流的控制都是電能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵，因此對開關(guān)型功率管的驅(qū)動控制必不可少。如圖1所示，以電源系統(tǒng)中常用的降壓(BUCK)電路為例，邏輯控制電路U01采樣輸出電壓，并且和其內(nèi)部的參考電壓比較，產(chǎn)生PWM信號，以控制主開關(guān)管M00的導(dǎo)通和關(guān)斷，使得電源系統(tǒng)的輸出電壓等于其內(nèi)部的參考電壓。由于主開關(guān)管M00的柵極的寄生電容很大，因此需要驅(qū)動電路U00來驅(qū)動主開關(guān)管M00。

如圖2所示，為現(xiàn)有技術(shù)的驅(qū)動電路，主要包括幾個串聯(lián)的反相器。反相器從左到右驅(qū)動能力逐級增大，也就是U10的驅(qū)動能力最弱，U13的驅(qū)動能力最強(qiáng)，使得U13有足夠的驅(qū)動能力使主開關(guān)管的柵極由高變低。

上述驅(qū)動電路在PWM由低變高時，使主開關(guān)管從關(guān)斷狀態(tài)變成完全導(dǎo)通狀態(tài)；在PWM由高變低時，使主開關(guān)管從完全導(dǎo)通狀態(tài)變成關(guān)斷狀態(tài)。由于該驅(qū)動電路僅考慮了驅(qū)動能力的問題，而在主開關(guān)管開通過程中，會出現(xiàn)電流無法控制的情況。由于續(xù)流二極管的反向恢復(fù)過程，導(dǎo)致主開關(guān)管和續(xù)流二極管產(chǎn)生短暫的類似直通現(xiàn)象，主開關(guān)管和二極管中的電流都處于失控的狀態(tài)，產(chǎn)生很大的電流過沖，對系統(tǒng)可靠性和EMI都造成很大影響。為了防止該電流過沖對系統(tǒng)造成干擾，需要加入一定的消隱時間，消隱時間從PWM信號的上升沿開始到主開關(guān)管完全導(dǎo)通再往后延時一定時間為止。在該消隱時間中，邏輯控制電路不檢測主開關(guān)管電流。在Buck電路中，如果SW點(diǎn)到地短路，由于主開關(guān)管電流失控，電流會過大導(dǎo)致主開關(guān)管損壞。如圖3所示，為Buck電路的工作波形圖，開通過程的放大波形則如圖4所示。其他電路拓?fù)涞牟ㄐ闻c之類似。其中，圖3虛線框內(nèi)所標(biāo)出的部分就是主開關(guān)開通時，產(chǎn)生的電流過沖的波形。

現(xiàn)有技術(shù)的解決方案延長了主開關(guān)管的開通驅(qū)動時間，這樣的結(jié)果導(dǎo)致了開通過程變長，從而降低系統(tǒng)效率；并且很難對開通的驅(qū)動時間進(jìn)行優(yōu)化，同時因?yàn)轵?qū)動速度會隨采用不同的開關(guān)管或工作溫度等因素而變化，會造成需要特定的器件設(shè)計不同的驅(qū)動延時時間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種在開通過程中電流可控，并優(yōu)化開通驅(qū)動時間的開關(guān)管的驅(qū)動方法及電路及電源系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的因解決電流過沖會延長開通驅(qū)動時間的技術(shù)問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，提供一種以下步驟的開關(guān)管的驅(qū)動方法，所述開關(guān)管的開通過程包括以下階段：

第一階段：主開關(guān)管的控制端接收控制信號，所述控制信號由無效變?yōu)楸碚鏖_通的有效時，所述主開關(guān)管柵極至源極的電壓開始上升，隨著柵源電壓的下降，所述主開關(guān)管開始逐步導(dǎo)通，流經(jīng)主開關(guān)管的電流也開始上升，并達(dá)到設(shè)定的限制電流；

第二階段：通過控制所述主開關(guān)管的柵源電壓使得所述主開關(guān)管的電流保持在限制電流，主開關(guān)管的漏源極之間的阻抗降低，漏源電壓的絕對值持續(xù)下降；

第三階段：所述主開關(guān)管的電流從限制電流下降至正常工作電流，所述開關(guān)管的柵源電壓再次下降并且其絕對值達(dá)到最大值，此時，所述主開關(guān)管處于完全導(dǎo)通狀態(tài)。

優(yōu)選地，檢測所述主開關(guān)管的漏源電壓，在所述漏源電壓的絕對值持續(xù)下降至低閾值時，則通過快速下拉主開關(guān)管的柵源電壓，以使主開關(guān)管完全導(dǎo)通。即將柵源電壓作為判斷指標(biāo)，用以加快主開關(guān)管的開通速度。

優(yōu)選地，所述主開關(guān)管的電流保持在限制電流是由如下步驟實(shí)現(xiàn)：通過采樣流經(jīng)主開關(guān)管的電流，并將采樣得到的信號與預(yù)設(shè)限流參考進(jìn)行誤差處理，并根據(jù)誤差處理結(jié)果，通過調(diào)節(jié)所述主開關(guān)管的柵源電壓使得主開關(guān)管的電流等于限制電流。

優(yōu)選地，所述主開關(guān)管的電流保持在限制電流是由如下步驟實(shí)現(xiàn)：設(shè)置另外輔助開關(guān)管，所述的輔助開關(guān)管與所控制的主開關(guān)管組成電流鏡，通過限定流經(jīng)輔助開關(guān)管的電流來使所述主開關(guān)管的電流保持在限制電流。

本發(fā)明的另一技術(shù)解決方案是，提供一種以下結(jié)構(gòu)的開關(guān)管的驅(qū)動電路，包括限流模塊，所述的驅(qū)動電路接收控制信號，在開通過程中，所述控制信號由無效變?yōu)楸碚鏖_通的有效時，主開關(guān)管柵極至源極的電壓開始下降，限流模塊開始工作，隨著柵源電壓的下降，所述主開關(guān)管開始逐步導(dǎo)通，流經(jīng)主開關(guān)管的電流也開始上升，并在限流模塊的調(diào)節(jié)下達(dá)到設(shè)定的限制電流；

通過控制所述主開關(guān)管的柵源電壓使得所述主開關(guān)管的電流保持在限制電流，主開關(guān)管的漏源極之間的阻抗降低，漏源電壓的絕對值持續(xù)下降；

所述主開關(guān)管的電流從限制電流下降至正常工作電流，所述主開關(guān)管的柵源電壓再次下降并且其絕對值達(dá)到最大值，此時，所述主開關(guān)管處于完全導(dǎo)通狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述的驅(qū)動電路還包括邏輯控制模塊，所述的邏輯控制模塊接收所述的控制信號，所述的邏輯控制模塊根據(jù)所述控制信號，在控制信號為無效時，邏輯控制模塊控制限流模塊不工作，并將所述主開關(guān)管的柵極電壓上拉到其源極電壓；在控制信號為有效時，邏輯控制模塊控制限流模塊開始工作。

優(yōu)選地，所述的限流模塊包括第一運(yùn)算放大器，所述的第一運(yùn)算放大器的第一輸入端接收限流參考信號，其第二輸入端接收表征流經(jīng)主開關(guān)管電流的采樣信號，其輸出端與主開關(guān)管的控制端連接。

優(yōu)選地，所述的驅(qū)動電路還包括電壓比較器，所述電壓比較器接收主開關(guān)管的漏源電壓，將其絕對值與設(shè)定的低閾值進(jìn)行比較，當(dāng)漏源電壓的絕對值降至所述低閾值，則通過快速降低主開關(guān)管的柵源電壓，以使主開關(guān)管完全導(dǎo)通。

優(yōu)選地，所述的驅(qū)動電路還包括計時保護(hù)電路，所述主開關(guān)管的電流保持在限制電流時，通過計時保護(hù)電路設(shè)置閾值時間，當(dāng)漏源電壓的絕對值超過閾值時間還未下降，則控制主開關(guān)管關(guān)斷，以保護(hù)主開關(guān)管。

優(yōu)選地，所述的限流模塊包括輔助開關(guān)管和第一運(yùn)算放大器，所述的輔助開關(guān)管與所控制的主開關(guān)管組成電流鏡，所述的第一運(yùn)算放大器的第一輸入端接收參考信號，其第二輸入端與所述輔助開關(guān)管的第一端連接，其輸出端與主開關(guān)管的控制端連接；所述的輔助開關(guān)管的第一端在控制信號表征有效時接收第一電流源。

優(yōu)選地，所述的限流模塊包括輔助開關(guān)管和第一開關(guān)管，所述的輔助開關(guān)管與所控制的主開關(guān)管組成電流鏡，所述的第一開關(guān)管的第一端接收供電電壓，其第二端與所述主開關(guān)管的控制端連接，第一開關(guān)管的控制端與輔助開關(guān)管的第一端連接；所述的輔助開關(guān)管的第一端在控制信號表征有效時接收第一電流源。

優(yōu)選地，所述的第一開關(guān)管為P型MOS管。

優(yōu)選地，所述的限流模塊還包括輔助開關(guān)管、第二開關(guān)管和第二運(yùn)算放大器，所述的輔助開關(guān)管與所控制的主開關(guān)管組成電流鏡，所述的第二開關(guān)管的第二端接收供電電壓，其第一端與所述主開關(guān)管的控制端連接，第二開關(guān)管的控制端與第二運(yùn)算放大器的輸出端連接，所述第二運(yùn)算放大器的第一輸入端接收參考信號，其第二輸入端與所述輔助開關(guān)管的第一端連接；所述的輔助開關(guān)管的第一端在控制信號表征有效時接收第一電流源。

優(yōu)選地，所述的限流模塊包括輔助開關(guān)管、第二開關(guān)管和第二運(yùn)算放大器，通過調(diào)節(jié)輔助開關(guān)管的電流，來調(diào)節(jié)所控制的主開關(guān)管的電流，所述的第二運(yùn)算放大器的第一輸入端接收表征輔助開關(guān)管電流限流值的參考信號，其第二輸入端接收表征流經(jīng)輔助開關(guān)管電流的采樣信號，其輸出端與主開關(guān)管的控制端連接；第二運(yùn)算放大器的輸出端與第二開關(guān)管的控制端連接，所述的第二開關(guān)管的第二端接收供電電壓，其第一端與所述主開關(guān)管的控制端連接。

優(yōu)選地，所述的第二開關(guān)管為N型MOS管。

本發(fā)明的另一技術(shù)解決方案是，提供一種以下結(jié)構(gòu)的電路系統(tǒng)，包括以上任意一種開關(guān)管的驅(qū)動電路。

采用本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)和方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：在主開關(guān)管開通過程中，可大致分為三個階段，采用限流模塊對流經(jīng)主開關(guān)管的電流進(jìn)行限流，以防止電流過沖，限流模塊有多種實(shí)施方案，通過邏輯控制模塊控制在開通前限流模塊不工作，主開關(guān)管的控制端被上拉到源極；在開通過程中，通過反饋回路，調(diào)節(jié)主開關(guān)管柵源電壓，使主開關(guān)管電流快速達(dá)到設(shè)定的開通限流并維持在此電流，直到主開關(guān)管完全開通。本發(fā)明能夠有效控制主開關(guān)管開通過程中的電流，并縮短了開通驅(qū)動時間。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中功率開關(guān)管的BUCK電路的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)功率開關(guān)管的驅(qū)動電路的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)圖1的工作波形圖；

圖4為現(xiàn)有技術(shù)圖3開通過程的放大波形圖；

圖5為本發(fā)明的工作波形圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例一的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例二的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例三的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例四的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例五的電路結(jié)構(gòu)圖；

圖11為電壓比較器與主開關(guān)管的連接關(guān)系示意圖；

圖12為計時保護(hù)電路的連接關(guān)系示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實(shí)施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精神和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。

為了使公眾對本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中詳細(xì)說明了具體的細(xì)節(jié)，而對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。

在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。需說明的是，附圖均采用較為簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。

參考圖5所示，示意了本發(fā)明工作過程中PWM信號、流經(jīng)主開關(guān)管的電流I_D、柵源電壓Vgs和漏源電壓Vds的波形，主要反映其開通驅(qū)動過程中的波形。采用PWM信號控制是控制主開關(guān)管的一種控制方式，PWM信號包括有效部分和無效部分，二者組成了一個開關(guān)周期，有效部分占整個開關(guān)周期的比例稱之為占空比。本實(shí)施例中，PWM信號的高電平部分為有效，低電平部分為無效，所述PWM信號并非主開關(guān)管控制端的信號，而是以PWM信號表征開通或關(guān)斷時刻，PWM信號通過邏輯改造最終得到主開關(guān)管柵極電壓，因此，通過邏輯設(shè)置，也可以使PWM信號的低電平部分為有效，高電平部分為無效，同時針對不同類型的主開關(guān)管，本實(shí)施例所述PWM信號均可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，可見，本實(shí)施例中的具體PWM信號的電平狀態(tài)并不能構(gòu)成對本申請的限制。圖中以高電平表征有效為例，一般而言，可以認(rèn)為，所述的有效是指開通，無效則是指關(guān)斷，本實(shí)施例以P型的MOS管作為主開關(guān)管為例，雖然，對于P型的MOS管，其控制端或柵極一般為在低電平下開通，高電平截止，但仍PWM信號仍以高電平部分作為有效，通過邏輯設(shè)置或改造能夠?qū)崿F(xiàn)其柵極為低電平，故在此予以說明。

所述開關(guān)管的開通過程包括以下階段：

第一階段(t0-t1)：主開關(guān)管的PWM信號由無效變?yōu)楸碚鏖_通的有效時，所述主開關(guān)管柵極至源極的電壓開始下降，隨著柵源電壓電壓的下降，所述主開關(guān)管開始逐步導(dǎo)通，流經(jīng)主開關(guān)管的電流也開始上升，并達(dá)到設(shè)定的限制電流；

第二階段(t1-t2)：通過控制所述主開關(guān)管的柵源電壓使得所述主開關(guān)管的電流保持在限制電流，主開關(guān)管的漏源極之間的阻抗降低，漏源電壓的絕對值持續(xù)下降；

第三階段(t2-t3)：所述主開關(guān)管的電流從限制電流下降至正常工作電流，所述主開關(guān)管的柵源電壓再次下降并且其絕對值達(dá)到最大值，此時，所述主開關(guān)管處于完全導(dǎo)通狀態(tài)。

以上各個階段，只是根據(jù)波形的變化趨勢所進(jìn)行的劃分，并無嚴(yán)格的界限，采用階段來表述，只是為了便于描述，不構(gòu)成對本申請方案的限制。關(guān)于“主”開關(guān)管，“主”僅為了區(qū)分需要，即為本申請中所要控制和驅(qū)動的開關(guān)管，當(dāng)然，在實(shí)際場景應(yīng)用中，通常也俗稱主開關(guān)管。所述的正常工作電流為實(shí)際電路應(yīng)用中的工作電流，不同的應(yīng)用可能有所不同，并無特定的數(shù)值。

參考圖6所示，示意了本發(fā)明實(shí)施例一的電路結(jié)構(gòu)，包括驅(qū)動電路和主開關(guān)管M00，所述驅(qū)動電路用于驅(qū)動主開關(guān)管M00，本發(fā)明主要解決主開關(guān)管M00開通過程的技術(shù)問題。所述的驅(qū)動電路包括限流模塊和邏輯控制模塊，所述的邏輯控制模塊接收所述的PWM信號，所述的邏輯控制模塊根據(jù)所述PWM信號，在PWM信號為低電平時，邏輯控制模塊控制限流模塊不工作，即將開關(guān)K30關(guān)斷，以切斷供電電壓VD對第一運(yùn)算放大器U30供電，并將所述主開關(guān)管M00的控制端GATE電壓拉高(PWM信號連接在開關(guān)M31的控制端，開關(guān)M31的第一端與主開關(guān)管M00的控制端連接，開關(guān)M31的第二端與供電電壓BUS連接，BUS作為供電電壓的高電位端)；在PWM信號為高電平時，邏輯控制模塊控制限流模塊開始工作，開關(guān)K30導(dǎo)通，所述供電電壓VD對第一運(yùn)算放大器U30供電，此時M31關(guān)斷，同時第一運(yùn)算放大器U30還與供電電壓BUS連接，其中VD作為供電電壓的低電位端。供電電壓BUS和供電電壓VD均指供電電壓，為了將二者進(jìn)行區(qū)別，所述的供電電壓BUS為第一供電電壓，所述的供電電壓VD為第二供電電壓。所述的供電電壓BUS也可稱之為母線電壓。

所述的限流模塊包括第一運(yùn)算放大器U30，所述的第一運(yùn)算放大器U30的第一輸入端接收限流參考信號VREF，其第二輸入端接收表征流經(jīng)主開關(guān)管M00電流的采樣信號VS，其輸出端與主開關(guān)管M00的控制端連接。主開關(guān)管M00為PMOS，M00的源極(即其第二端)經(jīng)過電阻R31連接到母線電壓BUS上。VD電壓比BUS低一固定電壓，并且驅(qū)動電路由BUS和VD供電，即BUS為驅(qū)動電路供電的高電位；VD為驅(qū)動電路供電的地電位。并且VS、VREF的電位都是相對母線電壓的電位。

在圖6中，結(jié)合圖5的波形，本實(shí)施例具體的工作過程如下：當(dāng)PWM信號為低時，開關(guān)M31導(dǎo)通，GATE被拉高，MOS管(主開關(guān)管的一種)M00關(guān)斷；開關(guān)K30關(guān)斷，運(yùn)放U30不對GATE進(jìn)行下拉。在圖5中的t0時刻，PWM信號由低變高，開關(guān)M31關(guān)斷，開關(guān)K30導(dǎo)通，運(yùn)放U30在VD和BUS的供電下使能。電阻R31作為采樣電阻采樣MOS管M00的電流，并轉(zhuǎn)換成電壓VS接入到運(yùn)放U30的反相輸入端。在t0-t1時刻，由于MOS管還未開通，其電流基本為0，因此GATE電壓由M00的源極電壓開始迅速下降，即柵源電壓由0開始迅速下降。當(dāng)GATE電壓下降到一定程度，MOS管M00導(dǎo)通，其電流變大，當(dāng)MOS管M00電流達(dá)到VREF/R31，則運(yùn)放U30調(diào)整GATE電壓，使MOS管電流維持在限流值VREF/R31，即t1-t2時刻，此時，運(yùn)放U30限制了MOS的電流，且GATE電壓基本保持不變(柵源電壓也基本保持不變)。限流值VREF/R31大于MOS管正常工作時的電流，并且MOS管的漏極電壓上升。到了t2時刻，MOS的漏源電壓的絕對值已經(jīng)足夠低，使得MOS管上的電流和電感電流(可參考圖1中的電感)近似相等，且電阻R31上的電壓VS也低于參考電壓VREF，運(yùn)放U30的輸出降低，將MOS管的柵極電壓拉低(柵源電壓降低)。到了t3時刻，運(yùn)放U30的輸出飽和，輸出電壓達(dá)到其最低值，MOS管M00處于完全導(dǎo)通狀態(tài)。

從t0-t3一般為幾ns到幾十ns，因此需要運(yùn)放U30的速度非常快。為了加快從t2-t3這段時間，可以加入電壓比較器，比較器檢測MOS管的漏源電壓(通過其絕對值表征)，當(dāng)其漏源電壓的絕對值足夠低時，則下拉MOS管的柵極，詳見圖11。雖然在圖6中未予以示意，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員均知悉其實(shí)施方式。在某些錯誤情況時，圖1中的SW點(diǎn)短路到地，即續(xù)流二極管短路到地，則MOS管M00在開通的t1-t2時刻漏源電壓的絕對值不會降低，則GATE電壓會一直維持在一定值，可在驅(qū)動電路中加入計時保護(hù)電路來檢測這段時間，當(dāng)漏源電壓的絕對值超過一定時間還未下降，則驅(qū)動電路發(fā)出報警信號，并且使MOS管關(guān)斷，詳見圖12。在該錯誤情況時，MOS電流被限制在VREF/R31，這樣大大增加了系統(tǒng)的可靠性。在正常開通過程中，MOS電流過沖被限制在VREF/R31，MOS的過沖和振蕩也減小了，EMI和系統(tǒng)可靠性都得到了明顯的改善。

參考圖7所示，示意了本發(fā)明實(shí)施例二的電路結(jié)構(gòu)。對于圖6中的實(shí)施例一，采樣電阻R31上會產(chǎn)生額外的電壓和功耗，尤其是在低壓大電流的應(yīng)用中，該采樣電阻上的額外功耗較大，影響了該方案的適用。在此基礎(chǔ)上，圖7中的實(shí)施例二，使用了有別于圖6中限流模塊的電路結(jié)構(gòu)，無需采樣電阻，從而大大減小了額外的功耗。

開關(guān)管M45作為輔助開關(guān)管，和主開關(guān)管M00形成電流鏡，在飽和工作區(qū)，M45的電流為M00的1/N。開關(guān)管M45和第一運(yùn)算放大器U45作為限流模塊。MOS管M00上的電流和圖5中的電流波形是一樣的，只是圖7中MOS管M00的限流值為N*I41，而不是之前的VREF/R31，即所使用的限流值的形式不同。

當(dāng)PWM為低時，M46、M47導(dǎo)通，將M00的GATE電壓和VC電壓上拉到M00的源極電壓，也就是BUS電壓，且開關(guān)K45、K46關(guān)斷，電流源I41不對VC進(jìn)行下拉，且運(yùn)放U45(作為實(shí)施例二中的第一運(yùn)算放大器)不使能，MOS管M00的柵極電壓GATE(即其控制端)為高。當(dāng)PWM由低變高時，M46、M47關(guān)斷，開關(guān)K45、K46導(dǎo)通，電流源I41對VC進(jìn)行下拉，運(yùn)放U45使能。由于當(dāng)PWM為低時，M00、M45的GATE電壓均為高，因此在PWM向高電平跳變時，由于GATE為高，流經(jīng)M00、M45的電流較小，電壓VC會被電流源I41下拉到VREF2以下，使運(yùn)放U45的輸出為低，將GATE電壓下拉(柵源電壓下降)，即圖5中的t0-t1時刻。需要注意的是K46和M47不是必要的，因?yàn)镵45已經(jīng)可以控制U45在PWM為0時的輸出狀態(tài)?；蛘哒f，在實(shí)施時，M47和K46的方案和K45的方案可以作為并列方案，二者擇其一即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，但本實(shí)施例中，為了示意方便，則在一個示意圖中予以顯示。

當(dāng)GATE電壓下降(柵源電壓下降)到一定程度，M45上電流達(dá)到I41，即M00上電流為N*I41，則電壓VC上升，運(yùn)放U45控制VC等于VREF2，則M45上電流維持在I41，M00上電流也維持在N*I41，GATE電壓基本保持不變，柵源電壓也保持基本不變。到了t2時刻，M00的漏源電壓的絕對值降低到足夠低的值，達(dá)到設(shè)定的低閾值，且M00上電流小于N*I41，則VC電壓降低，運(yùn)放U45輸出變小，GATE電壓下降，直到運(yùn)放U45飽和，其輸出電壓下降到最低值，此時MOS管M00完全導(dǎo)通。

圖7電路中，開關(guān)管M47、開關(guān)管M46、開關(guān)K45和開關(guān)K46構(gòu)成本實(shí)施例中的邏輯控制電路，在接收PWM信號后，用以控制限流模塊和主開關(guān)管M00，其具體連接如圖所示，在此不作贅述。

參考圖8所示，示意了本發(fā)明實(shí)施例三的電路結(jié)構(gòu)。圖7中的運(yùn)放U45及參考電壓VREF2可用一PMOS管M48(作為第二開關(guān)管)實(shí)現(xiàn)，如圖8中虛線圓框中的M48所示。當(dāng)PWM由低變高時，由于M45和M00的電流為0，且其柵極電壓GATE為高，則M48的柵極，即VC電壓降低，使M48的源極電壓，即GATE電壓降低(柵源電壓下降)。當(dāng)柵源電壓下降到一定程度，M45上的電流達(dá)到I41時，則M48的柵源電壓降低，M48上電流減小，GATE電壓維持一定值，使得M45上電流為I41。當(dāng)M00的漏極電壓足夠高時，則M00上電流小于N*I41，則VC被電流源I41下拉，M48完全導(dǎo)通，并且將GATE電壓下拉到VD+Vgs(M48)，MOS管M00完全導(dǎo)通。需要說明的是，對于M48的控制也可以不用K46和M47，而用一個和M48串聯(lián)的如圖7所示的開關(guān)管替代，故在此予以說明。

圖8電路中，開關(guān)管M47、開關(guān)管M46和開關(guān)K46構(gòu)成本實(shí)施例中的邏輯控制電路，在接收PWM信號后，用以控制限流模塊和功率開關(guān)管，其具體連接如圖所示，在此不作贅述。

參考圖9所示，示意了本發(fā)明實(shí)施例四的電路結(jié)構(gòu)。在圖8所示的實(shí)施例三中，GATE下拉采用P型MOS管M48，因此GATE最低電壓只能到VD+Vgs，而不能到供電電壓VD。為了GATE電壓能夠到最低電壓VD，從而進(jìn)一步降低主MOS管M00導(dǎo)通阻抗，因此可以采用N型MOS管作為輸出，即由N型MOS管M55(作為第二開關(guān)管)和第二運(yùn)算放大器U55替換實(shí)施例三中的M48。另外，和實(shí)施例三類似，可以不用開關(guān)K46和M47，而是在M55上串聯(lián)一個開關(guān)，使得在PWM為0(即表征為無效)時M55關(guān)斷。

當(dāng)PWM信號為低時，M46導(dǎo)通，GATE電壓為高，M00關(guān)斷。同時VC被M47上拉到高電平，U55輸出為低，N型MOS管M55關(guān)斷，GATE電壓不會被拉低。而在MOS管M00完全導(dǎo)通階段，VC被電流源I41下拉，U55輸出為最高電壓，M55完全導(dǎo)通，將GATE電壓下拉到VD。其余工作階段和之前電路所描述的類似，不再詳述。

參考圖10所示，示意了本發(fā)明實(shí)施例五的電路結(jié)構(gòu)。實(shí)施例二至四均采用的電流鏡的方式來采樣主MOS管M00的電流，M45和M00形成電流鏡；M45的漏端電壓為VC，而M00的漏端電壓和外部開關(guān)電路的電壓有關(guān)，其漏端電壓相差很大，會導(dǎo)致電流鏡的誤差。圖10的本實(shí)施例將輔助開關(guān)管M60和M00的漏極連接在一起，使兩者的電流比例更加精準(zhǔn)，使得R65上的壓降反映M00的電流。

且圖10中也采用如實(shí)施例四的N型MOS管對GATE進(jìn)行下拉，使得GATE電壓可以到達(dá)供電電壓VD，即最低電壓。M65的源極通過采樣電阻R65連接到M00的源極。由于M65上的電流比M00上的電流小很多，因此R65上的功耗不會對系統(tǒng)的效率產(chǎn)生影響。因此，本實(shí)施例雖然利用了電流鏡像的原理，但是不是完全成比例的電流鏡。

在PWM信號為0時，M66導(dǎo)通，將GATE上拉，同時K65關(guān)斷，使M67(作為第二開關(guān)管)不會對GATE下拉。R65可以是一個電阻，也可以是一個處于線性區(qū)的MOS。本實(shí)施例中的參考信號VREF2和其他實(shí)施例的參考信號有所不同，即每個實(shí)施例的參考信號所表征的值并不相同，但均在相應(yīng)實(shí)施例中起到參考的作用，在此予以說明。

參考圖11所示，示意了電壓比較器與主開關(guān)管的連接關(guān)系。在所述的驅(qū)動電路中加入電壓比較器U70，所述電壓比較器U70接收主開關(guān)管M00的漏源電壓(由于源極接電源，所以圖中接在漏極，漏極電壓表征了漏源電壓)，將其與設(shè)定的低閾值VTH1進(jìn)行比較，當(dāng)漏源電壓的絕對值降至所述低閾值VTH1，則通過下拉電路下拉MOS管，即通過快速降低主開關(guān)管M00的柵源電壓，以使主開關(guān)管M00完全導(dǎo)通。

參考圖12所示，示意了計時保護(hù)電路的連接關(guān)系。在所述的驅(qū)動電路中加入計時保護(hù)電路U82，所述主開關(guān)管M00的電流保持在限制電流時，通過限流檢測電路U81檢測限制電流，通過計時保護(hù)電路U82設(shè)置閾值時間，當(dāng)漏源電壓的絕對值(由于源極接電源，所以圖中接在漏極，漏極電壓表征了漏源電壓)超過閾值時間還未下降，則經(jīng)邏輯電路U83通過上拉電路U84控制主開關(guān)管關(guān)斷M00，以保護(hù)主開關(guān)管M00。對于漏源電壓超過閾值時間還未下降則通過比較器U80進(jìn)行判斷，VTH2作為比較的參考電壓，根據(jù)下降前的漏源電壓絕對值設(shè)置合理的VTH2即可實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明所有實(shí)施例所涉及的PWM信號為脈寬調(diào)制信號，用于控制功率開關(guān)管，但是PWM信號僅僅為本發(fā)明控制信號的一種，所述的控制信號還能有其他方式。

除此之外，雖然以上將實(shí)施例分開說明和闡述，但涉及部分共通之技術(shù)，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員看來，可以在實(shí)施例之間進(jìn)行替換和整合，涉及其中一個實(shí)施例未明確記載的內(nèi)容，則可參考有記載的另一個實(shí)施例。本發(fā)明的功率驅(qū)動管可以應(yīng)用于各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時其驅(qū)動電路和方法，可在各種應(yīng)用下實(shí)現(xiàn)，而不限于BUCK電路。

以上所述的實(shí)施方式，并不構(gòu)成對該技術(shù)方案保護(hù)范圍的限定。任何在上述實(shí)施方式的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在該技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。