CN111865054A - 基于栅极电压检测的动态驱动方法、电路及开关变换器 - Google Patents

基于栅极电压检测的动态驱动方法、电路及开关变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN111865054A
CN111865054A CN202010583044.7A CN202010583044A CN111865054A CN 111865054 A CN111865054 A CN 111865054A CN 202010583044 A CN202010583044 A CN 202010583044A CN 111865054 A CN111865054 A CN 111865054A
Authority
CN
China
Prior art keywords
driving
power tube
driving signal
circuit
stage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010583044.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111865054B (zh
Inventor
郭春明
张程龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huayuan Zhixin Semiconductor Shenzhen Co ltd
Original Assignee
Huayuan Zhixin Semiconductor Shenzhen Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huayuan Zhixin Semiconductor Shenzhen Co ltd filed Critical Huayuan Zhixin Semiconductor Shenzhen Co ltd
Priority to CN202010583044.7A priority Critical patent/CN111865054B/zh
Publication of CN111865054A publication Critical patent/CN111865054A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111865054B publication Critical patent/CN111865054B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/12—Measuring rate of change
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

本发明的实施例公开一种基于栅极电压检测的动态驱动方法、电路及开关变换器。所述方法包括：A1、在功率管导通期间，检测所述功率管的栅极电压的斜率；A2、当所述功率管处于初始导通阶段，则改变驱动所述功率管的驱动信号以延长所述初始导通阶段的时间长度；A3、若根据所述斜率判断出所述功率管处于米勒平台至完全导通之前的中间阶段，则改变驱动所述功率管的驱动信号以缩短所述中间阶段的时间长度。所述电路可实现所述方法。所述开关变换器包括所述电路。本发明的实施例可自适应不同的功率管，既可保证减小功率损失，也可减小EMI干扰。

Description

基于栅极电压检测的动态驱动方法、电路及开关变换器
技术领域
本发明涉及电子器件驱动技术领域，特别涉及一种基于栅极电压检测的动态驱动方法、电路及开关变换器。
背景技术
在开关变换器中，功率管的开关导通损耗是变换器的主要功率损失部分。为了提高效率，功率管需要快速导通。但是在快速导通的同时，快速的dv/dt(电压的变化速度)会产生严重的EMI(Electromagnetic Interference，电磁干扰)干扰。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本发明的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本发明的申请日之前已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本发明的新颖性和创造性。
发明内容
本发明提出一种基于栅极电压检测的动态驱动方法、电路及开关变换器，可自适应不同的功率管，既可保证减小功率损失，也可减小EMI干扰。
在第一方面，本发明提供一种基于栅极电压检测的动态驱动方法，包括：
A1、在功率管导通期间，检测所述功率管的栅极电压的斜率；
A2、当所述功率管处于初始导通阶段，则改变驱动所述功率管的驱动信号以延长所述初始导通阶段的时间长度；
A3、若根据所述斜率判断出所述功率管处于米勒平台至完全导通之前的中间阶段，则改变驱动所述功率管的驱动信号以缩短所述中间阶段的时间长度。
在一些优选的实施方式中，所述改变驱动所述功率管的驱动信号以延长所述初始导通阶段的时间长度具体为：以较弱的驱动信号驱动所述功率管以延长所述初始导通阶段的时间长度；
所述改变驱动所述功率管的驱动信号以缩短所述中间阶段的时间长度具体为：以较强的驱动信号驱动所述功率管以缩短所述中间阶段的时间长度。
在一些优选的实施方式中，所述以较弱的驱动信号驱动所述功率管以延长所述初始导通阶段的时间长度具体为：以较弱的驱动信号驱动所述功率管以减小所述功率管的漏极的电压变化速度。
在一些优选的实施方式中，所述中间阶段包括米勒平台阶段和第三未完全导通阶段；
所述改变驱动所述功率管的驱动信号以缩短所述中间阶段的时间长度具体包括：
改变驱动所述功率管的驱动信号以缩短所述米勒平台阶段的时间长度；
或者，改变驱动所述功率管的驱动信号以缩短所述米勒平台阶段的时间长度和所述第三未完全导通阶段的时间长度。
在一些优选的实施方式中，所述以较弱的驱动信号驱动所述功率管具体为：以第一驱动信号驱动所述功率管；
所述以较强的驱动信号驱动所述功率管具体为：以第二驱动信号驱动所述功率管；
所述第二驱动信号的电压大小大于所述第一驱动信号的电压大小。
在一些优选的实施方式中，所述A1具体为：在检测到驱动所述功率管的驱动信号的上升沿时，开始检测所述功率管的栅极电压的斜率；随后，在检测到驱动所述功率管的驱动信号的下降沿时，停止检测所述功率管的栅极电压的斜率。
在一些优选的实施方式中，所述检测所述功率管的栅极电压的斜率具体为：使用连接至所述功率管的栅极的斜率检测电路检测所述功率管的栅极电压的斜率。
在一些优选的实施方式中，所述斜率检测电路包括连接至所述功率管的栅极的滤波电路；
所述A2具体为：检测所述滤波电路的输出，在未检测到所述滤波电路的输出的下降沿之前，改变驱动所述功率管的驱动信号以延长所述初始导通阶段的时间长度；
所述A3具体为：检测所述滤波电路的输出，若检测到所述滤波电路的输出的下降沿，则改变驱动所述功率管的驱动信号以缩短所述中间阶段的时间长度。
在一些优选的实施方式中，所述滤波电路为包括第一电阻和第一电容的高通滤波电路。
在一些优选的实施方式中，所述A2具体为：在所述驱动信号的一个周期内，若首次检测到所述功率管的栅极电压的斜率大于零，则改变驱动所述功率管的驱动信号以延长所述初始导通阶段的时间长度；
所述A3具体为：在所述驱动信号的一个周期内，若首次检测到所述功率管的栅极电压的斜率为零，则改变驱动所述功率管的驱动信号以缩短所述中间阶段的时间长度。
在一些优选的实施方式中，所述驱动信号为脉冲宽度调制信号。
在第二方面，本发明提供一种基于栅极电压检测的动态驱动电路，包括斜率检测电路、判断电路和驱动信号发生电路；
所述斜率检测电路用于在功率管导通期间检测功率管的栅极电压的斜率；
所述判断电路用于根据所述斜率判断出所述功率管是否处于米勒平台至完全导通之前的中间阶段并输出判断结果；
所述驱动信号发生电路用于根据所述判断结果改变驱动所述功率管的驱动信号以缩短所述中间阶段的时间长度，以及用于当所述功率管处于初始导通阶段时延长所述初始导通阶段的时间长度。
在一些优选的实施方式中，所述斜率检测电路为滤波电路；所述判断电路为比较器；所述驱动信号发生电路包括边缘锁存器、电流源和时序电路；
所述滤波电路连接至所述功率管的栅极；
所述比较器用于将所述滤波电路输出的信号与第一电压阈值进行比较并输出比较结果；
所述边缘锁存器用于根据所述比较结果触发所述电流源输出第一信号至所述时序电路；
所述时序电路用于产生驱动所述功率管的驱动信号；
所述第一信号用于改变所述时序电路产生的驱动信号的驱动能力。
在一些优选的实施方式中，所述滤波电路包括第一电阻和第一电容；
所述第一电容的一端连接至所述功率管的栅极，所述第一电容的另一端与所述第一电阻的一端连接；所述第一电阻的另一端与所述功率管的源极共同连接至参考地；
所述第一电容和所述第一电阻之间的连接处设有输出端；所述输出端将所述滤波电路输出的信号输入至所述比较器。
在第三方面，本发明提供一种开关变换器，包括上述动态驱动电路。
在第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序指令，所述程序指令被计算机的处理器执行时使所述处理器执行上述方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
通过动态检测功率管的栅极电压的斜率来间接检测开关功率管的漏极压降，根据检测结果改变驱动信号的驱动能力，可自适应不同的功率管，既可保证减小功率管的效率损失，也可减小EMI。
附图说明
图1为本发明一个实施例的基于栅极电压检测的动态驱动方法的流程图；
图2为本发明一个实施例的功率管的漏极电压Vds和栅极电压Vgate的波形图；
图3为本发明一个实施例的一个波形图；
图4为本发明一个实施例的基于栅极电压检测的动态驱动电路的一个结构示意图；
图5为本发明一个实施例的基于栅极电压检测的动态驱动电路的另一个结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的实施例所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合图1至图5及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。另外，连接即可以是用于固定作用也可以是用于电路连通作用。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参考图4，在开关电源(或者说开关变换器)系统中，初级的控制器其实是一个PWM控制器。图4中的AC为开关变换器的初级的交流输入，n：1为变压器的初级绕组与次级绕组的匝数之比，Vin为变压器初级绕组一端的电位，Vout为次级输出，Ip为初级电流，Is为次级电流，。在PWM信号为高的时刻，功率管导通。其中，功率管也可称为功率开关管、开关管或开关器件。功率管一般为MOSFET管或者BJT管，参考图2，通常MOSFET管或BJT的开通分为以下几个阶段。
初始导通阶段，也即t0至t1阶段：栅极(gate)电压(Vgate)上升，漏极(drain)电压(Vds)下降；其中，漏极电压Vds从Vin+nVout开始下降。
第二阶段(或者说米勒平台阶段)，也即t1至t2阶段：栅极电压和漏极电压变化均很小。
第三未完全导通阶段，也即t2至t3阶段：栅极电压上升，漏极电压下降到接近为零。
将第二阶段和第三未完全导通阶段称为中间阶段，也即功率管处于米勒平台至完全导通之前的阶段。
其中，参考图2和图3，在初始导通阶段也即t0至t1之间，功率管比如MOSFET管没有电流流过，所以这段时间没有功耗损失，但是由于漏极电压快速下降，EMI由该区间漏极电压的下降斜率决定；第二阶段和第三未完全导通阶段，功率管已经导通，有电流I(gate)流过，主要功耗损失产生在t1至t3之间，特别是在t1至t2之间，由于米勒效应的存在，漏极电压相对较高，米勒平台的时间也相对较长，产生的功耗尤其明显；在t3之后，功率管完全导通，漏极压降很小，导通损耗较小。
因此，在开关驱动电路的设计当中，希望通过减弱t0至t1之间的驱动来改善功率管的EMI，同时增强t1至t3之间的驱动来改善功率管的导通损耗。其中，转换的判断条件可以为漏极电压的下降，在功率管开始导通的阶段也即第一阶段，采用较弱的驱动信号驱动功率管导通，当检测到漏极电压低于某一阈值时，采用较强的驱动信号驱动功率管开始导通。但是，由于漏极电位较高，IC(芯片)内部检测电路承受高压，对芯片的工艺和器件可靠性要求较高。
本实施例提供一种基于栅极电压检测的动态驱动方法，用于驱动功率管，比如开关变换器中的功率管，具体是反激式变换器(或者称为反激式电源适配器)的初级的功率管。
参考图1，本实施例的基于栅极电压检测的动态驱动方法包括步骤A1至步骤A3。应当注意的是，步骤A1至步骤A3的顺序是灵活的，并不必然依次执行，比如步骤A2在步骤A1之前执行。
步骤A1、在功率管导通期间，检测功率管100的栅极电压的斜率。
开关变换器中的功率管100是由驱动信号来控制导通和关断的。其中，驱动信号为脉冲宽度调制信号，也即为PWM信号。功率管100在PWM信号的高电平导通，在PWM信号的低电平关断。
识别功率管100的导通期间的一种方式是通过驱动信号的上升沿和下降沿来识别。如果在检测到驱动信号的上升沿后接着检测到的是下降沿，则该上升沿与该下降沿之间的时间为功率管100的导通期间。
如此，步骤A1具体为：在检测到驱动功率管100的驱动信号的上升沿时，开始检测功率管100的栅极电压的斜率；随后，在检测到驱动功率管100的驱动信号的下降沿时，停止检测功率管100的栅极电压的斜率。
当然，如果用于检测功率管100的栅极电压的斜率的相关电路至会在功率管100导通期间才有信号输出，那么就无需再另外识别功率管100的导通期间。
检测功率管100的栅极电压的斜率的一种方式为：使用连接至功率管100的栅极的斜率检测电路200来检测功率管100的栅极电压的斜率。
在初始导通阶段也即t0至t1阶段，功率管100的栅极电压处于上升的状态，栅极电压波形的斜率为正；在第二阶段也即t1至t2阶段，由于米勒效应的存在，功率管100的栅极电压变化很小，栅极电压波形的斜率为零或者接近零；在第三阶段也即t2至t3阶段，功率管100的栅极电压处于上升的状态，栅极电压波形的斜率为正。
因此，检测功率管100的栅极电压波形的斜率也就可以判断出功率管100处于哪个阶段，比如：在驱动信号的一个周期内，若首次检测到功率管100的栅极电压的斜率大于零，则表明功率管100处于初始导通阶段；随后，若首次检测到功率管100的栅极电压的斜率为零，则表明功率管100处于中间阶段或者说米勒平台阶段。
步骤A2、当功率管100处于初始导通阶段，则改变驱动功率管100的驱动信号以延长初始导通阶段的时间长度。
功率管100刚开始导通的时候必然是处于初始导通阶段，因此，可默认在初始时直接改变驱动功率管100的驱动信号以延长初始导通阶段的时间长度。改变驱动功率管的驱动信号也就是改变驱动能力，也即改变驱动信号的驱动能力。
初始导通阶段的时间长度就是t0至t1之间的时长。初始导通阶段的时间长度越长，则漏极电压下降得就越慢也即漏极电压的下降斜率越小，那么EMI也就越小。为了延长初始导通阶段的时间长度，以较弱的驱动信号驱动功率管100，从而减小功率管100的漏极电压的变化速度，也即减小漏极电压的下降斜率。较弱的驱动信号是相对而言的，具体是相对初始的驱动信号或者相对上一时刻的驱动信号而言。其中，较弱的驱动信号表明驱动信号的驱动能力较弱。示例的，对初始的驱动信号或上一时刻的驱动信号进行改变，形成第一驱动信号，再通过第一驱动信号来驱动功率管，使得功率管100在初始导通阶段的EMI得到改善。
步骤A3、若根据斜率判断出功率管100处于米勒平台至完全导通之前的中间阶段，则改变驱动功率管100的驱动信号以缩短中间阶段的时间长度。
中间阶段包括米勒平台阶段(第二阶段)和第三未完全导通阶段，那么，中间阶段的时间长度就是t1至t3之间的时长。如前所述，在t1至t3之间，功率管会产生功耗损失。中间阶段的时间长度越长，功率管产生的功耗损失就多。为了减少功耗损失，以较强的驱动信号驱动功率管100以缩短中间阶段的时间长度。较强的驱动信号也是相对而言的，具体是相对初始的驱动信号或者相对上一时刻的驱动信号而言。较强的驱动信号表明驱动信号具有较强的驱动能力，或者说驱动信号的驱动能力得到增大。示例的，对初始的驱动信号或上一时刻的驱动信号(比如第一驱动信号)进行改变，形成第二驱动信号，再通过第二驱动信号来驱动功率管，使得功率管100在中间阶段的导通损耗得到减小，从而提高效率。其中，对于作为驱动信号的PWM信号而言，第二驱动信号的电压大小大于第一驱动信号的电压大小，也即第二驱动信号的高电平的幅值大于第一驱动信号的高电平幅值。
当然，缩短中间阶段的时间长度的方式包括：改变驱动功率管的驱动信号以缩短米勒平台阶段的时间长度；或者，改变驱动功率管的驱动信号以缩短米勒平台阶段的时间长度和第三未完全导通阶段的时间长度。这两种方式都能使得中间阶段的时间长度得到缩短。
在其它实施例中，一直对功率管100的栅极电压的斜率进行检测；那么，步骤A2需要对斜率进行判断，也即步骤A2具体为：若根据斜率判断出功率管100处于初始导通阶段，则改变驱动功率管100的驱动信号以延长初始导通阶段的时间长度；其中，在功率管100的栅极电压到达t3时刻点后，需要对当前t3时刻到下一个t0时刻之间的阶段进行识别，以准确识别下一个初始导通阶段。当然，无论如何，在功率管100导通期间，比如在t1至t2阶段，必然会对功率管100的栅极电压的斜率进行检测。
参考图4，本实施例的斜率检测电路200包括连接至功率管100的栅极的滤波电路21。
示例的，滤波电路21为包括第一电阻R1和第一电容C1的高通滤波电路。第一电容C1的一端连接至功率管100的栅极，另一端则与第一电阻R1的一端连接；第一电阻R1的另一端连接至参考地；功率管100的源极(source)也连接至参考地，具体是通过第二电阻R2连接至参考地；如此，滤波电路21可对功率管100的栅极电压的斜率进行检测并进行输出。在第一电容C1和第一电阻R1之间的连接处设有输出端211，也即输出端211连接至第一电容C1的另一端和第一电阻R1的一端，用于引出滤波电路21的输出。
当栅极电压进入米勒平台阶段时，滤波电路21的输出变为低电位，通过检测滤波电路21的输出的下降沿，即可判断栅极的米勒平台时间。
基于以上内容，步骤A2具体为：检测滤波电路21的输出，在未检测到滤波电路的输出的下降沿之前，改变驱动功率管100的驱动信号以延长初始导通阶段的时间长度；步骤A3具体为：检测滤波电路21的输出，若检测到滤波电路21的输出的下降沿，则改变驱动功率管100的驱动信号以缩短中间阶段的时间长度。当然，如前所述，步骤A2也可以是在不检测滤波电路21的输出的情况下就改变驱动功率管100的驱动信号以延长初始导通阶段的时间长度。
滤波电路21的输出为具有三角波形的信号Vdet。设定第一电压阈值V1，在功率管导通期间，检测到信号Vdet第一次达到第一电压阈值V1经历一段时间后又达到第一电压阈值V1，则判定检测到滤波电路21的输出的下降沿，表明功率管100已处于米勒平台阶段或者说中间阶段。信号Vdet第一次达到第一电压阈值V1表明栅极电压处于上升状态，也即功率管100处于初始导通阶段。
本实施例还提供一种基于栅极电压检测的动态驱动电路，可实现本实施例的动态驱动方法。参考图5，该动态驱动电路包括控制器300和前述斜率检测电路200。控制器300是开关变换器的初级控制器。控制器300可实现下降沿的检测。本实施例的控制器300包括判断电路2和驱动信号发生电路3。
斜率检测电路200用于在功率管100导通期间检测功率管100的栅极电压的斜率。
判断电路2用于根据斜率判断出功率管100是否处于米勒平台至完全导通之前的中间阶段并输出判断结果。
驱动信号发生电路3用于根据判断电路2输出的判断结果改变驱动功率管100的驱动信号以缩短中间阶段的时间长度，以及用于当功率管100处于初始导通阶段时延长初始导通阶段的时间长度。
斜率检测电路200为前述滤波电路21。判断电路2为比较器。驱动信号发生电路3包括边缘锁存器(Edge Latch)31、电流源32和时序电路33。其中，电流源32为恒流源。
参考图3和图5，比较器2用于将信号Vdet与第一电压阈值V1进行比较并输出比较结果Vcomp。边缘锁存器31用于根据比较器2的比较结果Vcomp触发电流源32输出第一信号至时序电路33。时序电路33用于产生驱动功率管100的驱动信号比如PWM信号。电流源32输出的第一信号可改变时序电路33产生的驱动信号的驱动能力。
示例的，滤波电路21的输出端211连接至比较器2的一端，比较器2的另一端接入第一电压阈值V1的信号。比较器2的输出端与边缘锁存器31连接。边缘锁存器31的输出端与电流源32连接。电流源32的输出端连接至时序电路33。时序电路33的输出端连接至功率管100的栅极。
本实施例通过动态检测功率管的栅极电压的斜率来间接检测开关功率管的漏极压降，根据检测结果改变驱动信号的驱动能力，可自适应不同的功率管，既可保证减小功率管的效率损失，也可减小EMI，能实现驱动电路的自适应驱动设计。
本实施例可避免检测电路承受高压，可简化电路结构，从而可提高检测的可靠性、可降低成本以及可减小器件占用的空间。
本领域的技术人员可以理解实施例方法中的全部或部分流程可以由计算机程序来命令相关的硬件完成，程序可存储于计算机可读取存储介质中，程序在执行时，可包括如各方法实施例的流程。而前述的存储介质包括：ROM或随机存储记忆体RAM、磁碟或者光盘等各种可存储程序代码的介质。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于栅极电压检测的动态驱动方法，其特征在于，包括：
A1、在功率管导通期间，检测所述功率管的栅极电压的斜率；
A2、当所述功率管处于初始导通阶段，则改变驱动所述功率管的驱动信号以延长所述初始导通阶段的时间长度；
A3、若根据所述斜率判断出所述功率管处于米勒平台至完全导通之前的中间阶段，则改变驱动所述功率管的驱动信号以缩短所述中间阶段的时间长度。
2.根据权利要求1所述动态驱动方法，其特征在于，
所述改变驱动所述功率管的驱动信号以延长所述初始导通阶段的时间长度具体为：以较弱的驱动信号驱动所述功率管以延长所述初始导通阶段的时间长度；
所述改变驱动所述功率管的驱动信号以缩短所述中间阶段的时间长度具体为：以较强的驱动信号驱动所述功率管以缩短所述中间阶段的时间长度；
所述以较弱的驱动信号驱动所述功率管以延长所述初始导通阶段的时间长度具体为：以较弱的驱动信号驱动所述功率管以减小所述功率管的漏极的电压变化速度。
3.根据权利要求1所述动态驱动方法，其特征在于，所述中间阶段包括米勒平台阶段和第三未完全导通阶段；
所述改变驱动所述功率管的驱动信号以缩短所述中间阶段的时间长度具体包括：
改变驱动所述功率管的驱动信号以缩短所述米勒平台阶段的时间长度；
或者，改变驱动所述功率管的驱动信号以缩短所述米勒平台阶段的时间长度和所述第三未完全导通阶段的时间长度。
4.根据权利要求2所述动态驱动方法，其特征在于，
所述以较弱的驱动信号驱动所述功率管具体为：以第一驱动信号驱动所述功率管；
所述以较强的驱动信号驱动所述功率管具体为：以第二驱动信号驱动所述功率管；
所述第二驱动信号的电压大小大于所述第一驱动信号的电压大小；
所述A1具体为：在检测到驱动所述功率管的驱动信号的上升沿时，开始检测所述功率管的栅极电压的斜率；随后，在检测到驱动所述功率管的驱动信号的下降沿时，停止检测所述功率管的栅极电压的斜率。
5.根据权利要求1所述动态驱动方法，其特征在于，
所述A3具体为：在所述驱动信号的一个周期内，若首次检测到所述功率管的栅极电压的斜率为零，则改变驱动所述功率管的驱动信号以缩短所述中间阶段的时间长度。
6.根据权利要求1所述动态驱动方法，其特征在于，
所述驱动信号为脉冲宽度调制信号；
所述检测所述功率管的栅极电压的斜率具体为：使用连接至所述功率管的栅极的斜率检测电路检测所述功率管的栅极电压的斜率；
所述斜率检测电路包括连接至所述功率管的栅极的滤波电路；
所述滤波电路为包括第一电阻和第一电容的高通滤波电路；
所述A3具体为：检测所述滤波电路的输出，若检测到所述滤波电路的输出的下降沿，则改变驱动所述功率管的驱动信号以缩短所述中间阶段的时间长度。
7.一种基于栅极电压检测的动态驱动电路，其特征在于：包括斜率检测电路和控制器；所述控制器包括判断电路和驱动信号发生电路；
所述斜率检测电路用于在功率管导通期间检测功率管的栅极电压的斜率；
所述判断电路用于根据所述斜率判断出所述功率管是否处于米勒平台至完全导通之前的中间阶段并输出判断结果；
所述驱动信号发生电路用于根据所述判断结果改变驱动所述功率管的驱动信号以缩短所述中间阶段的时间长度，以及用于当所述功率管处于初始导通阶段时延长所述初始导通阶段的时间长度。
8.根据权利要求7所述动态驱动电路，其特征在于：所述斜率检测电路为滤波电路；所述判断电路为比较器；所述驱动信号发生电路包括边缘锁存器、电流源和时序电路；
所述滤波电路连接至所述功率管的栅极；
所述比较器用于将所述滤波电路输出的信号与第一电压阈值进行比较并输出比较结果；
所述边缘锁存器用于根据所述比较结果触发所述电流源输出第一信号至所述时序电路；
所述时序电路用于产生驱动所述功率管的驱动信号；
所述第一信号用于改变所述时序电路产生的驱动信号的驱动能力；
所述滤波电路包括第一电阻和第一电容；
所述第一电容的一端连接至所述功率管的栅极，所述第一电容的另一端与所述第一电阻的一端连接；所述第一电阻的另一端与所述功率管的源极共同连接至参考地；
所述第一电容和所述第一电阻之间的连接处设有输出端；所述输出端将所述滤波电路输出的信号输入至所述比较器。
9.一种开关变换器，其特征在于：包括根据权利要求7或8所述动态驱动电路。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括：所述计算机可读存储介质中存储有程序指令，所述程序指令被计算机的处理器执行时使所述处理器执行根据权利要求1至6任一项所述方法。
CN202010583044.7A 2020-06-23 2020-06-23 基于栅极电压检测的动态驱动方法、电路及开关变换器 Active CN111865054B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010583044.7A CN111865054B (zh) 2020-06-23 2020-06-23 基于栅极电压检测的动态驱动方法、电路及开关变换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010583044.7A CN111865054B (zh) 2020-06-23 2020-06-23 基于栅极电压检测的动态驱动方法、电路及开关变换器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111865054A true CN111865054A (zh) 2020-10-30
CN111865054B CN111865054B (zh) 2022-02-11

Family

ID=72989549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010583044.7A Active CN111865054B (zh) 2020-06-23 2020-06-23 基于栅极电压检测的动态驱动方法、电路及开关变换器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111865054B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113726134A (zh) * 2021-08-27 2021-11-30 深圳英恒电子有限公司 功率管驱动控制方法和装置
CN114362488A (zh) * 2021-12-23 2022-04-15 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 功率管驱动控制电路及驱动控制方法
US11855635B2 (en) 2021-06-30 2023-12-26 Navitas Semiconductor Limited Transistor DV/DT control circuit

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030180997A1 (en) * 2002-01-17 2003-09-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Drive circuit for a power semiconductor device
CN101471646A (zh) * 2007-12-29 2009-07-01 上海贝岭股份有限公司 一种用于检测和控制信号斜率的电路及方法
CN105048790A (zh) * 2015-07-22 2015-11-11 深圳市稳先微电子有限公司 功率管控制系统和用于驱动外置功率管的驱动电路
CN105356727A (zh) * 2015-11-27 2016-02-24 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 用于开关电源的开关管驱动控制方法以及控制电路
CN106357099A (zh) * 2016-09-14 2017-01-25 昂宝电子（上海）有限公司 一种实现栅极驱动电路的系统和方法
CN107809171A (zh) * 2016-09-09 2018-03-16 苏州力生美半导体有限公司 开关电源及其功率开关管的驱动方法与驱动电路
CN109240408A (zh) * 2018-10-31 2019-01-18 西安理工大学 SiCMOSFET门极驱动电压控制电路及其控制方法
CN110289841A (zh) * 2019-07-03 2019-09-27 苏州源特半导体科技有限公司 一种阶梯驱动电路
CN111293890A (zh) * 2020-01-22 2020-06-16 华源智信半导体(深圳)有限公司 动态调节开关器件开关速度的方法及开关器件电路

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030180997A1 (en) * 2002-01-17 2003-09-25 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Drive circuit for a power semiconductor device
CN101471646A (zh) * 2007-12-29 2009-07-01 上海贝岭股份有限公司 一种用于检测和控制信号斜率的电路及方法
CN105048790A (zh) * 2015-07-22 2015-11-11 深圳市稳先微电子有限公司 功率管控制系统和用于驱动外置功率管的驱动电路
CN105356727A (zh) * 2015-11-27 2016-02-24 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 用于开关电源的开关管驱动控制方法以及控制电路
US9979292B2 (en) * 2015-11-27 2018-05-22 Silergy Semiconductor Technology (Hangzhou) Ltd Control method and control circuit for switch in switching power supply
CN107809171A (zh) * 2016-09-09 2018-03-16 苏州力生美半导体有限公司 开关电源及其功率开关管的驱动方法与驱动电路
CN106357099A (zh) * 2016-09-14 2017-01-25 昂宝电子（上海）有限公司 一种实现栅极驱动电路的系统和方法
CN109240408A (zh) * 2018-10-31 2019-01-18 西安理工大学 SiCMOSFET门极驱动电压控制电路及其控制方法
CN110289841A (zh) * 2019-07-03 2019-09-27 苏州源特半导体科技有限公司 一种阶梯驱动电路
CN111293890A (zh) * 2020-01-22 2020-06-16 华源智信半导体(深圳)有限公司 动态调节开关器件开关速度的方法及开关器件电路

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11855635B2 (en) 2021-06-30 2023-12-26 Navitas Semiconductor Limited Transistor DV/DT control circuit
CN113726134A (zh) * 2021-08-27 2021-11-30 深圳英恒电子有限公司 功率管驱动控制方法和装置
CN114362488A (zh) * 2021-12-23 2022-04-15 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 功率管驱动控制电路及驱动控制方法
CN114362488B (zh) * 2021-12-23 2024-01-26 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 功率管驱动控制电路及驱动控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111865054B (zh) 2022-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111865054B (zh) 基于栅极电压检测的动态驱动方法、电路及开关变换器
US9490716B2 (en) Isolated converter with initial rising edge PWM delay
US8917068B2 (en) Quasi-resonant controlling and driving circuit and method for a flyback converter
US8749994B2 (en) Switched-mode power supply
US9825453B2 (en) Protection mode control circuit, switch control circuit including the protection mode control circuit and power supply device including the switch control circuit
US9350258B2 (en) Conduction detecting circuit, rectifying switch controlling circuit including the conduction detecting circuit and power supply for the rectifying switch controlling circuit to be applied
US10250145B2 (en) Device for avoiding hard switching in resonant converter and related method
US11757366B2 (en) Systems and methods for synchronous rectification of power supply systems
CN110176871A (zh) 用于使体二极管功率损耗最小化的开关转换器的栅极驱动器
US20160336851A1 (en) Circuit Structure for Enhancing EFT Immunity of Primary Side Converter
JP6113077B2 (ja) 方法および回路
TWI674753B (zh) 用於控制一同步整流器裝置之電路及方法
JP2007329748A (ja) スイッチング素子制御装置
CN107834857B (zh) 电源控制装置及绝缘型开关电源装置
JP4575224B2 (ja) スイッチング電源
EP2887521A1 (en) Switched mode power supplies and controllers, and a method of controlling a switched mode power supply
JP2007202313A (ja) スイッチング制御回路
CN107769756B (zh) 窄脉冲过滤的控制方法及装置、存储设备和过滤设备
JP2018057132A (ja) 同期整流素子駆動装置及び同期整流素子駆動方法
JP6806548B2 (ja) 電源制御装置、および絶縁型スイッチング電源装置
CN107086767B (zh) 驱动控制电路及方法
CN113452357B (zh) Igbt的驱动电路和驱动方法
TWI677177B (zh) 電源控制裝置、及絕緣型開關電源裝置
JP2016197935A (ja) スイッチング電源回路
JP6730892B2 (ja) 電源制御装置、および絶縁型スイッチング電源装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant