CN115296525A - 一种开关驱动装置、开关驱动芯片和开关设备 - Google Patents

Abstract

一种开关驱动装置、开关驱动芯片和开关设备，在减小功率开关管的损耗的同时，改善功率开关管导通或者截止过程中的EMI问题和电压应力问题。开关驱动装置包括：第一电压检测电路、第二电压检测电路、电压变换率检测电路，电流调节电路和控制电路；第一电压检测电路与控制电路连接，检测功率开关管的第一电极电压；第二电压检测电路与控制电路连接，检测功率开关管的控制电极电压；电压变换率检测电路与控制电路连接，检测功率开关管第一电极的电压变换率；控制电路与电流调节电路连接，确定功率开关管的导通过程或者截止过程中的电压变换起始时刻和电压变换结束时刻，利用电压变换率和预设驱动电流值，调整电流调节电路输出的驱动电流。

Description

一种开关驱动装置、开关驱动芯片和开关设备

技术领域

本申请涉及到电力电子技术领域，尤其涉及到一种开关驱动装置、开关驱动芯片和开关设备。

背景技术

功率开关器件是指在一定条件下有较好的导通及截止特性的三极管，可以通过在功率开关器件的控制端(例如栅极)施加控制信号实现功率开关器件的导通和截止，而被广泛应用在各种场景中。金属-氧化物-半导体(metal-oxide-semiconductor，MOS)场效应管、绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)和碳化硅(SiC)作为电压控制型功率开关器件，因其成本低廉以及开关损耗低，而作为更高频的开关应用。

如图1所示，为MOS场效应管Q1和Q2构成的开关电路的结构示意图。MOS场效应管的漏极为第一电极，MOS场效应管的源极为第二电极，MOS场效应管的栅极为开关的控制电极。当需要控制Q1导通时，可以通过向Q1的控制电极发送驱动电流来控制Q1导通。具体地，Q1的导通过程可以分为四个阶段。如图2所示，为Q1导通过程中栅极电压Vg、漏极与源极之间的电压Vds和漏极电流Id的变化示意图，当用于控制MOS场效应管导通或关断的脉冲宽度调制(pulse width modulation，PWM)信号达到后，向MOS管的控制电极输入驱动电流，Q1进入第一阶段t0-t1，此时，驱动电流经过栅极电阻向Q1的栅极与源极之间的寄生电容Cgs充电，随着充电过程的继续，栅极电压Vg逐渐上升，当寄生电容Cgs两端的电压到达Q1的门槛电压时，Q1开启并进入第二阶段t1-t2。当Q1进入第二阶段t1-t2时，Q1处于开启状态，与Q1的漏极连接的设备的电流可以流向Q1的漏极，由于Q1的漏极电感的作用，Q1的漏极电流Id不能发生突变，Q1的漏极电流Id逐渐升高，当Q1漏极上流过的电流达到最大电流值(负载电流)时，进入第三阶段t2-t3。当Q1处于第三阶段t2-t3时，Q1内的漏极与源极之间的寄生电容Cds开始放电，随着寄生电容Cds放电过程的继续，Q1漏极和源极之间的电压Vds逐渐降低，当寄生电容Cds放电完毕，Q1漏极与源极之间的电压Vds降低为零，此时Q1进入第四阶段t3-t4。当Q1进入第四阶段t3-t4，驱动电流继续为寄生电容Cgs充电，寄生电容Cgs电压达到最大电压值，Q1呈现最大导通程度，Q1的内阻最小，Q1完全导通，Q1导通过程结束。

由Q1的导通过程可知，当Q1处于第二阶段时，Q1的漏极电流Id快速变换，当Q1进入第三阶段时，Q1漏极和源极之间的电压Vds快速变换。当Q1的开关速度越快，Q1的导通过程中产生的损耗越效低，第二阶段和第三阶段的时长越短，电流和电压的变换速度越快。而电压和电流的变换速度越快，则开关导通过程中产生的杂波数量越多，造成严重的电磁扰(electromagnetic interference，EMI)问题，同理，Q1的截止过程也存在EMI问题，且Q1的开关速度越快，Q1的电压应力越大。

发明内容

本申请提供了一种开关驱动装置、开关驱动芯片和开关设备，用以在减小功率开关管的损耗的同时，改善功率开关管导通或者截止过程中的EMI问题和电压应力问题。

第一方面，本申请提供了一种开关驱动装置，该开关驱动装置与功率开关管连接，并驱动功率开关管的导通或截止。其中，该开关驱动装置包括：第一电压检测电路、第二电压检测电路、电压变换率检测电路，电流调节电路和控制电路。

具体地，第一电压检测电路与控制电路连接，用于与功率开关管的第一电极连接，检测功率开关管的第一电极电压，并将第一电极电压输出给控制电路，功率开关管的第一电极为功率开关管接收高电平的电极；第二电压检测电路与控制电路连接，用于与功率开关管的控制电极连接，检测功率开关管的控制电极电压，并将控制电极电压输出给控制电路；电压变换率检测电路与控制电路连接，用于与功率开关管的第一电极连接，检测功率开关管的第一电极电压变换率，并将电压变换率输出给控制电路；控制电路与电流调节电路连接，控制电路用于根据第一电极电压确定功率开关管的导通过程或者截止过程中的电压变换起始时刻和电压变换结束时刻，并利用电压变换率和预设驱动电流值，调整电流调节电路输出的驱动电流；电流调节电路用于与功率开关管的控制电极连接，并为功率开关管的控制电极提供驱动电流。其中，电压变换率为单位时间内功率开关管第一电极的电压幅值变换速率。

采用上述开关驱动装置，在控制功率开关管导通或者截止过程中，以MOS场效应管的导通过程为例，为了改善MOS场效应管导通过程中产生的杂波造成的EMI问题，当MOS场效应管的栅极电压达到门槛电压时，确定MOS场效应管进入电流变换的第二阶段，可以通过降低电流调节电路为栅极提供的驱动电流数值，从而降低MOS场效应管的电流变换率，改善第二阶段的EMI问题。当检测到达到MOS场效应管的导通过程的电压变换起始时刻时，确定MOS场效应进入电压变换的第三阶段，根据电压变换率检测电路的检测结果，确定当前漏极的电压变换率确定是否满足EMI要求，当不满足要求时，可以通过降低电流调节电路为栅极提供的驱动电流数值，从而降低MOS场效应管的电压变换率，改善第三阶段的EMI问题。同理，对于MOS场效应管的截止过程也可以采用上述方式调整驱动电流的数值，从而改善MOS场效应管截止过程中的EMI问题和电压应力问题，对于导通过程或者截止过程的其它阶段，可以采用大驱动电流来减小其它阶段的占用时长，从而加快功率开关管的开关速率，减小功率开关管的损耗。

在一种可能的实现方式中，电流调节电路包括：第一电流调节单元和第二电流调节单元。

其中，第一电流调节单元的第一端用于与供电电源连接，第一电流调节单元的第二端用于与功率开关管的控制电极连接，第一电流调节单元的第三端与控制电路连接，第一电流调节单元用于在功率开关管的导通过程为功率开关管的控制电极提供驱动电流；第二电流调节单元的第一端用于与功率开关管的控制电极连接，第二阻电流节单元的第二端用于接地，第二电流调节单元的第三端与控制电路连接，第二电流调节单元用于在功率开关管的截止过程为功率开关管的控制电极提供驱动电流。

采用上述开关驱动装置，在功率开关管的导通过程中，可以通过控制第一调节单元输出的驱动电流，对功率开关管的导通过程进行控制。在功率开关管的截止过程中，可以通过控制第二调节单元输出的驱动电流，对功率开关管的截止过程进行控制。

在一种可能的实现方式中，第一电流调节单元包括多个第一开关。第二电流调节单元包括：多个第二开关。

每个第一开关的第一电极用于与供电电源连接，每个第一开关的第二电极用于与功率开关管的控制电极连接，每个第一开关的控制电极与控制电路连接。每个第二开关的第一电极用于与功率开关管的控制电极连接，每个第二开关的第二电极用于接地，每个第二开关的控制电极与控制电路连接；

控制电路具体用于：通过控制第一电流调节单元中导通的第一开关的数量，调整电流调节电路提供给功率开关管控制电极的驱动电流数值；或者通过控制第二电流调节单元中导通的第二开关的数量，调整电流调节电路提供给功率开关管控制电极的驱动电流数值。

采用上述开关驱动电路，通过控制第一电流调节单元中第一开关的导通数量，从而控制第一电流调节单元中的总阻抗值，从而实现调节第一电流调节单元输出的驱动电流数值。同理，通过控制第二电流调节单元中第二开关的导通数量，从而控制第二电流调节单元中的总阻抗值，从而实现调节第二电流调节单元输出的驱动电流数值。

在一种可能的实现方式中，第一电压检测电路包括：第一电容和第二电容。

其中，第一电容的第一端用于与功率开关管的第一电极连接，第一电容的第二端分别与控制电路和第二电容的第一端连接；第二电容的第二端用于接地。

采用上述开关驱动装置，当功率开关管应用在大电压工作场景时，为了避免便于检测以及控制电路对检测的电压进行处理，第一电容和第二电容构成分压电路对功率开关管的第一电极电压进行检测。

在一种可能的实现方式中，第二电压检测电路包括：第一电阻和第二电阻。

其中，第一电阻的第一端用于与功率开关管的控制电极连接，第一电阻的第二端分别与控制电路和第二电阻的第一端连接；第二电阻的第二端用于接地。

采用上述开关驱动装置，当功率开关管应用在大电压工作场景时，为了避免便于检测以及控制电路对检测的电压进行处理，第一电阻和第二电阻构成分压电路对功率开关管的控制电极电压进行检测。

在一种可能的实现方式中，电压变换率检测电路包括：第三电容和第三电阻。

其中，第三电容的第一端用于与功率开关管的第一电极连接，第三电容的第二端分别与控制电路和第三电阻的第一端连接；第三电阻的第二端用于接地。

采用上述开关驱动装置，第三电容和第三电阻构成高通滤波器对功率开关管第一电极的电压变换率进行检测。

在一种可能的实现方式中，控制电路具体用于：控制电流调节电路输出第一预设驱动电流，直至功率开关管的控制电极电压达到门槛电压；控制电流调节电路输出第二预设驱动电流，直至达到功率开关管导通过程的电压变换起始时刻；根据电压变换率，控制电流调节电路输出第三预设驱动电流，直至达到功率开关管导通过程中的电压变换结束时刻；控制电流调节电路输出第四预设驱动电流，直至功率开关管导通过程结束。

采用上述开关驱动装置，控制电路可以在功率开关管导通过程的不同阶段，控制电流调节电路输出不同的驱动电流值，从而控制电压变换阶段中的电压变换速率，以及电流变换阶段中的电流变换速率，从而改善功率开关管导通过程中的EMI问题。

在一种可能的实现方式中，控制电路具体用于：控制电流调节电路输出第五预设驱动电流，直至达到功率开关管截止过程的电压变换起始时刻；根据电压变换率，控制电流调节电路输出第六预设驱动电流，直至达到功率开关管截止过程中的电压变换结束时刻；控制电流调节电路输出第七预设驱动电流，直至功率开关管的控制电极电压达到门槛电压；控制电流调节电路输出第八预设驱动电流，直至功率开关管截止过程结束。

采用上述开关驱动装置，控制电路可以在功率开关管截止过程的不同阶段，控制电流调节电路输出不同的驱动电流值，从而控制电压变换阶段中的电压变换速率，以及电流变换阶段中的电流变换速率，从而改善功率开关管截止过程中的EMI问题。

在一种可能的实现方式中，控制电路包括：第一比较器、第二比较器和控制器。

其中，第一比较器的第一输入端与第一电压检测电路连接，第一比较器的第二输入端用于接收第一参考电压值，第一比较器的输出端与控制器连接；第二比较器的第一输入端与第一电压检测电路连接，第二比较器的第二输入端用于接收第二参考电压值，第二比较器的输出端与控制器连接；控制器分别与第二电压检测电路、电压变换率检测电路和电流调节电路连接，控制器用于根据第一比较器和第二比较器的比较结果，确定功率开关管的导通过程或者截止过程中的电压变换起始时刻和电压变换结束时刻，并利用电压变换率和预设驱动电流值，调整电流调节电路输出的驱动电流。

在一种可能的实现方式中，开关驱动装置还包括：参考电压生成电路。参考电压生成电路包括：降压单元、第一采样单元和第二采样单元；

其中，降压单元与第一电压检测电路连接，降压单元用于对第一电压检测电路检测的电压进行降压处理，得到第一参考电压值和第二参考电压值；第一采样单元与降压单元和第一比较器连接，第一采样单元用于采样第一参考电压值，并输出给第一比较器的第二输入端；第二采样单元与降压单元和第二比较器连接，第二采样单元用于采样第二参考电压值，并输出给第二比较器的第二输入端。

采用上述开关驱动装置，利用第一电压检测电路检测的电压生成第一参考电压和第二参考电压，从而实现当功率开关管应用于不同场景时，适应修改第一参考电压值和第二参考电压值的数值，从而保证驱动效果。

在一种可能的实现方式中，降压单元包括：第四电容、第五电容和第六电容。

其中，第四电容的第一端与第一电压检测电路连接，第四电容的第二端与第五电容和第一采样单元连接；第五电容的第二端与第二采样单元和第六电容的第一端连接；第六电容的第二端用于接地。

在一种可能的实现方式中，第一采样单元包括：第三开关、第七电容和第一跟随器。第三开关的第一电极与降压单元连接，第三开关的第二电极与第一跟随器的输入端和第七电容的第一端连接；第七电容的第二端用于接地；第一跟随器的输出端与第一比较器的第二输入端连接；

第二采样单元包括：第四开关、第八电容和第二跟随器。第四开关的第一电极与降压单元连接，第四开关的第二电极与第二跟随器的输入端和第八电容的第一端连接；第八电容的第二端用于接地；第二跟随器的输出端与第二比较器的第二输入端连接。

在一种可能的实现方式中，功率开关管可以是金属氧化物半导体场MOS场效应管、缘栅双极型晶体管IGBT或碳化硅SiC。

第二方面，本申请提供了一种开关驱动芯片，该开关驱动芯片包括本申请第一方面及其任一可能的设计中提供的开关驱动装置。开关驱动芯片用于与功率开关管连接，并驱动功率开关管驱动或截止。

第三方面，本申请提供了一种开关设备，该开关电路和本申请第一方面及其任一可能的设计中提供的开关驱动装置。

其中，开关电路用于与电源和负载连接，并控制电源与负载的连接，或者对电源输出的电能进行电压转换，并将进行电压转换的电能输出给负载；开关驱动装置与开关电路连接，用于为开关电路中的一个功率开关管提供驱动电流，并驱动功率开关管的导通或者截止。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种开关电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的一种功率开关管的驱动过程电压和电流波形示意图一；

图3为本申请实施例提供的一种功率开关管的等效示意图；

图4为本申请实施例提供的一种功率开关管的电流流向示意图一；

图5为本申请实施例提供的一种功率开关管的电流流向示意图二；

图6为本申请实施例提供的一种功率开关管的电流流向示意图三；

图7为本申请实施例提供的一种功率开关管的电流流向示意图四；

图8为本申请实施例提供的一种功率开关管电压和电流波形示意图五；

图9为本申请实施例提供的一种开关驱动装置的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种第一电压检测电路的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的一种第二电压检测电路的结构示意图；

图12为本申请实施例提供的一种电压变换率检测电路的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的一种电流调节电路的结构示意图；

图14为本申请实施例提供的一种电流调节电路的电流流向示意图一；

图15为本申请实施例提供的一种电流调节电路的电流流向示意图二；

图16为本申请实施例提供的一种功率开关管的驱动过程电流和电压波形示意图二；

图17为本申请实施例提供的一种功率开关管的驱动过程电流和电压波形示意图三；

图18为本申请实施例提供的一种控制电路的结构示意图；

图19为本申请实施例提供的一种参考电压生成电路的结构示意图；

图20为本申请实施例提供的一种功率开关管的电压和电流波形示意图六；

图21为本申请实施例提供的一种功率开关管的驱动过程的流程示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。需要说明的是，在本申请的描述中“至少一个”是指一个或多个，其中，多个是指两个或两个以上。鉴于此，本申请实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

需要指出的是，本申请实施例中“连接”可以是电连接，也可以是通信连接。两个电学元件的电连接可以是两个电学元件之间的直接或间接连接。例如，A与B连接，既可以是A与B直接连接，也可以是A与B之间通过一个或多个其它电学元件间接连接，例如A与B连接，也可以是A与C直接连接，C与B直接连接，A与B之间通过C实现了连接。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

需要指出的是，本申请实施例中的功率开关管为电压控制型开关器件，功率开关管可以是但不限于MOS场效应管、IGBT和SiC。每个功率开关管皆可以包括第一电极、第二电极和控制电极，其中，控制电极用于控制功率开关管的导通或截止。当功率开关管导通时，功率开关管的第一电极和第二电极之间可以传输电流，当功率开关管截止时，功率开关管的第一电极和第二电极之间无法传输电流。以MOS场效应管为例，功率开关管的控制电极为栅极，功率开关管的第一电极可以是源极，第二电极可以是漏极，或者，第一电极可以是漏极，第二电极可以是源极。

为了方便理解本申请实施例提供的开关驱动装置、驱动芯片和开关设备，下面先介绍一下其应用场景。

功率开关管作为构成开关电路的重要器件，被应用于开关电路中。开关电路可以作为电源与负载之间的中间设备，可以控制电源与负载的连接，或者将电源输出的电压转换为负载的供电电压，以供负载使用。

例如，在数据中心中，通常包含多个负载(如服务器)。电网进入机房进行供电，其供电电压通常为中压(如10kV)交流电，而数据中心的负载设备通常需要低压(如220V或400V)直流电或交流电作为工作电压。因此，通常设置有开关电路对电源输出的电压进行转换处理，以将电网输出的电压转换为负载所需的电压大小和类型。

需要说明是，电源可以是直流电源，也可以是交流电源。负载可以是采用直流电供电的设备，也可以是采用交流电供电的设备。当电源为直流电源、且负载是采用直流电供电的设备时，开关电路只具备连接功能或者进行电压转换。当电源为交流电源、且负载是采用直流电供电的设备时，开关电路还具有整流功能。

实际使用时，根据开关电路的功能的不同，开关电路的内部结构也不同。参见图1所示，为常见的两个开关串联构成的开关电路，开关需要配置专门的驱动设备驱动开关导通或者截止，下面，以开关为MOS场效应管为例，对功率开关管的导通过程进行说明。

参见图3所示，为MOS场效应管的等效电路图，当驱动设备接收到用于控制开关Q1导通的PWM信号后，开关Q1的导通过程主要分为四个阶段；

第一阶段t0-t1，驱动设备输出的驱动电压在经过栅极电阻Rg后转换为驱动电流Ig，该驱动电流为Q1的栅极G与源极S之间的寄生电容Cgs充电，当寄生电容Cgs两端的电压充电至Q1的门槛电压时，Q1的满足开启条件，并进入第二阶段t1-t2。其中，第一阶段t0-t1内开关的电流流向可参见图4所示。

第二阶段t1-t2，Q1开始导通，此时与开关Q1漏极D连接的Q1的设备的电流开始流向Q1的漏极D，由于开关Q1漏极的寄生电感以及电感电流不能突变的特性，开关Q1的漏极D流向源极S的电流Ids逐渐上升，直至电流升高至最大值，即负载电流，此时进入第三阶段t2-t3。其中，第二阶段t1-t2内开关的电流流向可参见图5所示。

第三阶段t2-t3，开关Q1的漏极D与源极S之间的寄生电容Cds进行放电处理，随着寄生电容Cds的放电时长的增加，开关Q1的漏极D与源极S之间的电压Vds也逐渐降低，直至寄生电容Cds进行放电完毕，并进入第四阶段t3-t4。其中，第三阶段t2-t3内开关的电流流向可参见图6所示。

第四阶段t3-t4，驱动电流Ig继续为寄生电容Cgs充电，直至寄生电容Cgs充电至最大电压，此时开关Q1的导通程度最大、且开关Q1的内阻最小，Q1导通过程结束。其中，第四阶段t3-t4内开关的电流流向可参见图7所示。

由上述开关导通过程的介绍可知，在开关Q1导通的第二阶段内电流Ids持续变换，同时在开关Q1导通的第三阶段内电压Vds持续变换。当开关Q1的导通过程越短时，开关Q1的导通损耗越低，相应的导通过程中第二阶段和第三阶段的时长越短。当第二阶段和第三阶段的时长缩短时，第二阶段中电流Ids的变换率增大，第三阶段中电压Vds的变换率增大，则由于电流和电压快速变换产生的杂波数量增多，造成严重的电磁干扰(electromagneticinterference，EMI)问题。

另外，参见图8所示，当Q1的开关速越高，Q1的漏极电压Vd电压幅值越高，因此，当Q1的导通过程和截止过程还存在电压应力问题。

为了解决上述问题，本申请提供了一种开关驱动装置和开关设备，用以在减小功率开关管损耗的同时，改善开关导通或者截止过程中的EMI问题和电压应力问题。

参见图9所示，为本申请实施例提供的开关驱动装置的结构示意图，该开关驱动装置900可以与功率开关管连接，可以在功率开关管的导通过程或截止过程中为功率开关管提供合适的驱动电流，实现在减小功率开关管的损耗的同时，改善功率开关管导通过程或截止过程中产生的EMI问题和电力应力问题。

参见图9所示，开关驱动装置900包括：第一电压检测电路901、第二电压检测电路902、电压变换率检测电路903，电流调节电路904和控制电路905。

其中，第一电压检测电路901与控制电路905连接，用于与功率开关管的第一电极连接，检测功率开关管的第一电极电压，并将第一电极电压输出给控制电路905；第二电压检测电路902与控制电路905连接，用于与功率开关管的控制电极连接，检测功率开关管的控制电极电压，并将控制电极电压输出给控制电路905；电压变换率检测电路903与控制电路905连接，用于与功率开关管的漏极连接，检测功率开关管第一电极的电压变换率，并将电压变换率输出给控制电路905，电压变换率为单位时间内功率开关管第一电极的电压幅值变换速率；控制电路905与电流调节电路904连接，控制电路905用于根据第一电极电压确定功率开关管的导通过程或者截止过程中的电压变换起始时刻和电压变换结束时刻，并利用功率开关管的电压变换率和预设驱动电流值，调整电流调节电路904输出的电流值；电流调节电路904用于与功率开关管的控制电极连接，并为功率开关管的控制电极提供驱动电流。其中，功率开关管的第一电极为功率开关管接收高电平的电极。

应理解，电流调节电路904连接功率开关管的控制电极，控制电路905可以通过电流调节电路904调节输出给功率开关管控制电极的驱动电流值的大小，当驱动电流发生变换，功率开关管的导通过程或者截止过程的占用时长不同，以及功率开关管导通过程和截止过程中的电参数也发生变换。

采用本申请实施例提供的开关驱动装置900驱动功率开关管导通或者截止时，可以利用第二电压检测电路902检测功率开关管的控制电极电压，当确定控制电极电压达到门槛电压时，可以确定功率开关管进入电流大幅变换的第二阶段，控制电路905可以控制电流调节电路904降低为功率开关管控制电极输出的驱动电流值，从而降低功率开关管的导通程度，相应的功率开关管漏极与源极之间流过的电流Ids的变换率变小，从而减小第二阶段产生的杂波数量，改善第二阶段电流大幅变换造成的EMI问题。控制电路利用第一电压检测电路901检测第一电极电压值，确定达到功率开关管导通过程或者截止过程中的电压变换起始时刻时，确定功率开关管导通过程的第二阶段结束，并进入电压大幅变换的第三阶段，控制电路905在确定电压变换率检测电路903检测的电压变换率是否满足EMI要求，当确定当前电压变换率会产生大量杂波无法满足EMI的要求时，可以控制电流调节电路904的降低输出给功率开关管的控制电极的驱动电流值，从而降低功率开关管的导通程度，降低功率开关管漏极与源极之间的寄生电容Cds的放电指数，从而降低电压Vds的电压变换率，从而减小杂波产生数量，改善第三阶段电压大幅变换造成的EMI问题。

应理解，采用本申请实施例提供的开关驱动装置900驱动功率开关管导通或者截止时，可以控制电压变换阶段的电压变换幅值和电流变换幅值，从而控制功率开关管的第一电极电压，从而改善导通过程或者截止过程中的电压应力问题。

另外，对于功率开关管导通过程或者截止过程的其它阶段，可以为功率开关管提供大驱动电流，缩减其它阶段的占用时长，从而加快功率开关管的开关速度，实现在降低功率开关管的损耗的同时，改善功率开关管导通过程或者截止过程中的EMI问题和电压应力问题。

实际使用时，由于功率开关管的导通过程和截止过程的占用时长越短，则功率开关管的导通损耗或者截止损耗越低，为了减小功率开关管在导通过程或者截止过程中产生的电能损耗，控制电路905可以控制电流调节电路在功率开关管导通过程或者截止过程中的其它阶段内的输出电流增大，从而降低其它阶段的占用时长，提升功率开关管的导通过程或者截止过程的时长，从而降低功率开关管的导通损耗或者截止损耗。

实际应用中，开关驱动装置900作为驱动功率开关管导通或者截止的器件，可以与功率开关管固定连接，在另一种实现方式中，开关驱动装置900可以设置成灵活可拆卸的形式，例如开关驱动装置900上设有固定接口，功率开关管可以通过该固定接口实现与开关驱动装置900的连接，在这种情况下，开关驱动装置900可以视为独立与功率开关管的装置。

下面，对开关驱动装置900中的第一电压检测电路901、第二电压检测电路902、电压变换率检测电路903、电流调节电路904和控制电路905进行详细介绍。

一、第一电压检测电路901

第一电压检测电路901与控制电路905连接，用于与功率开关管的第一电极连接，检测功率开关管的第一电极电压，并将第一电极电压输出给控制电路905。

第一电压检测电路901包括一个第一电容和第二电容。第一电容的第一端用于与功率开关管的第一电极连接，第一电容的第二端分别与控制电路905和第二电容的第一端连接；第二电容的第二端用于接地。

其中，设置第一电容和第二电容的作用为：由于功率开关管所在的开关电路连接的电源幅值可能较高，为了便于控制电路905可以便于对检测的功率开关管的第一电极电压进行处理，第一电容和第二电容可以构成分压电路，对功率开关管的第一电极电压进行降压处理，以便控制电路通过第一电压检测电路901进行高压检测。

为了便于理解，下面给出第一电压检测电路901结构的具体示例。

参见图10为本申请实施例提供的第一电压检测电路901的结构示意图。在图10中，C1可以视为第一电容，C2可以视为第二电容。

图10所示的第一电压检测电路901中各器件的连接关系可以是：C1的第一端与功率开关管的第一电极连接，C1的第二端分别与控制电路905和C2的第一端连接，C2的第二端接地。

通过图10所示的第一电压检测电路901进行功率开关管的第一电极电压检测时，C1的第一端可以作为第一电压检测电路901的输入端，C1的第二端可以作为第一电压检测电路901的输出端，能量从右向左传输，将左侧功率开关管的第一电极电压进行降压处理后输出给控制电路905。

应理解，当开关电路应用于不同场景时，检测的功率开关管漏极电压不同，为了便于第一电压检测电路901对第一电极电压进行采样，以及控制电路905对检测的第一电极电压进行处理，C1和C2可以构成分压电路，对功率开关管的第一电极电压进行分压处理，并将分压处理后的第一电压输出给控制电路905。

应理解，上述对第一电压检测电路901的描述仅为示意。实际使用时，第一电压检测电路901还可以采用其它电路结构，例如，第一电压检测电路901中包括两个串联的分压电阻，两个串联的分压电阻构成分压电路，对功率开关管的第一电极电压进行分压处理，并将分压处理后的第一电极电压输出给控制电路905。

二、第二电压检测电路902

第二电压检测电路902与控制电路905连接，用于与功率开关管的控制电极连接，检测功率开关管的控制电极电压，并将控制电极电压输出给控制电路905。

第二电压检测电路902包括：第一电阻和第二电阻。第一电阻的第一端用于与功率开关管的控制电极连接，第一电阻的第二端分别与控制电路905和第二电阻的第一端连接；第二电阻的第二端用于接地。

其中，设置第一电阻和第二电阻的作用为：由于功率开关管的控制电压的电压幅值可能较高，为了便于控制电路对功率开关管的控制电极电压进行采集，第一电阻和第二电阻可以构成分压电路，对功率开关管的控制电极电压进行降压处理，以便控制电路通过第二电压检测电路902进行高压检测。

为了便于理解，下面给出第二电压检测电路902结构的具体示例。

参见图11为本申请实施例提供的第二电压检测电路902的结构示意图。在图11中，R1可以视为第一电阻，R2可以视为第二电阻。

图11所示的第二电压检测电路902中各器件的连接关系可以是：R1的第一端用于与功率开关管的控制电极连接，R1的第二端分别与控制电路905和R2的第一端连接；R2的第二端用于接地。

通过图11所示的第二电压检测电路902进行功率开关管的控制电极电压检测时，R1的第一端可以作为第二电压检测电路902的输入端，R1的第二端可以作为第二电压检测电路902的输出端，能量从右向左传输，将左侧功率开关管的控制电极电压进行降压处理后输出给控制电路905。

应理解，当开关电路应用于不同场景时，检测的功率开关管控制电压不同，为了便于第二电压检测电路902对第一电极电压进行采样，以及控制电路905对检测的控制电极电压进行处理，R1和R2可以构成分压电路，对功率开关管的控制电极电压进行分压处理，并将分压处理后的控制电压输出给控制电路905。

应理解，上述对第二电压检测电路902的描述仅为示意。实际使用时，第二电压检测电路902还可以采用其它电路结构，例如，第二电压检测电路902中包括两个串联的分压电容，两个串联的分压电容构成分压电路，对功率开关管的控制电极电压进行分压处理，并将分压处理后的控制电极电压输出给控制电路905。

三、电压变换率检测电路903

电压变换率检测电路903与控制电路905连接，用于与功率开关管的第一电极连接，检测功率开关管第一电极的电压变换率，并将电压变换率输出给控制电路905。

电压变换率检测电路903包括：第三电容和第三电阻。第三电容的第一端用于与功率开关管的第一电极连接，第三电容的第二端分别与控制电路905和第三电阻的第一端连接；第三电阻的第二端用于接地。

其中，设置第三电容和第三电阻的作用为：第三电容和第三电阻构成高通滤波器，用于检测功率开关管的第一电极电压变换率，并将检测的电压变换率输出给控制电路905。

为了便于理解，下面给出电压变换率检测电路903结构的具体示例。

参见图12为本申请实施例提供的电压变换率检测电路903的结构示意图。在图12中，C3可以视为第三电容，R3可以视为第三电阻。

图12所示的电压变换率检测电路903中各器件的连接关系可以是：C3的第一端用于与功率开关管的第一电极连接，C3的第二端分别与控制电路905和R3的第一端连接；R3的第二端用于接地。

通过图12所示的电压变换率检测电路903进行功率开关管的第一电极电压变换率检测时，C3的第一端可以作为电压变换率检测电路903的输入端，C3的第二端可以作为电压变换率检测电路903的输出端，能量从右向左传输，C3和R3构成高通滤波器检测功率开关管的第一电极电压变换率，并将该电压变换率输出给控制电路905。

应理解，上述对电压变换率检测电路903的描述仅为示意。实际使用时，电压变换率检测电路903还可以采用其它电路结构，例如，电压变换率检测电路903可以包括N个定时器和N个电压检测器，N个定时器和N个电压检测器对应，N个定时器的定时时长不同、且启动时刻不同，当每个定时器定时结束时控制对应的电压检测器对功率开关器的第一电极电压进行采用，控制电路905可以利用多个定时器采集的不同时刻的第一电极电压，计算出功率开关管的第一电极电压变换率。

四、电流调节电路904

电流调节电路904用于与控制电路905连接，电流调节电路904用于与功率开关管的控制电极连接，并在控制电路905的控制下为功率开关管的控制电极提供驱动电流，以驱动功率开关管导通或截止。

电流调节电路904包括：第一电流调节单元和第二电流调节单元。

具体地，第一电流调节单元的第一端用于与供电电源连接，第一电流调节单元的第二端用于与功率开关管的控制电极连接，第一电流调节单元的第三端与控制电路905连接，第一电流调节单元用于在功率开关管的导通过程为功率开关管的控制电极提供驱动电流；第二电流调节单元的第一端用于与功率开关管的控制电极连接，第二阻电流节单元的第二端用于接地，第二电流调节单元的第三端与控制电路905连接，第二电流调节单元用于在功率开关管的截止过程为功率开关管的控制电极提供驱动电流。

其中，设置第一电流调节单元和第二电流调节单元的作用为：第一电流调节单元用于在功率开关管的导通过程为功率开关管的控制电极提供驱动电流，从而对功率开关管的导通过程进行控制；第二电流调节单元用于在功率开关管的截止过程为功率开关管的控制电极提供驱动电流，从而对功率开关管的截止过程进行控制。

下面给出第一电流调节单元和第二电流调节单元的具体结构。

具体地，第一电流调节单元包括多个第一开关。第二电流调节单元包括多个第二开关。

其中，每个第一开关的第一电极用于与供电电源连接，每个第一开关的第二电极用于与功率开关管的控制电极连接，每个第一开关的控制电极与控制电路905连接；每个第二开关的第一电极用于与功率开关管的控制电极连接，每个第二开关的第二电极用于接地，每个第二开关的控制电极与控制电路905连接。

实际使用时，多个第一开关连接在供电电源与功率开关管的控制电极之间、且每个第一开关均存在内阻，因此多个第一开关可以作为功率开关管的驱动电阻。在控制功率开关管导通过程中，控制电路905可以控制第一电流调节单元中导通的第一开关的导通数量，从而改变供电电源到功率开关管之间的路径上的并联的第一开关的数量，当并联第一开关的数量发生变换时，其并联电阻也发生变换，从而改变供电电源输出给功率开关管控制电路的驱动电流数值大小，对功率开关管的导通过程进行控制。同理，在控制功率开关管截止过程中，控制电路905可以控制第二电流调节单元中导通的第二开关的导通数量，从而改变功率开关管的控制电路与地线之间的路径上并联的第二开关的数量，当并联第二开关的数量发生变换时，则功率开关管控制电极与源极S之间的寄生电容Cgs的放电电阻发生变换，从而对功率开关管的截止过程进行控制。

应理解，在第一电流调节单元和第二电流调节单元中，第一开关和第二开关的数量可以根据驱动要求和开关电路连接设备的EMI进行设置。另外，第一开关和第二开关可以是电压控制型开关器件。

为了便于理解，下面给出电流调节电路904的具体示例。

参见图13为本申请实施例提供的一种电流调节电路904的结构示意图。在图13中，K1可以视为第一开关，K2可以视为第二开关。N个开关K1构成第一电流调节单元，N个开关K2构成第二电流调节单元。其中，N为大于1的自然数。

图13所示的电流调节电路904中各器件的连接关系可以是：每个K1的第一电极用于与供电电源连接，每个K1的第二电极用于与功率开关管的控制电极连接，每个K1的控制电极与控制电路905连接；每个K2的第一电极用于与功率开关管的控制电极连接，每个K2的第二电极用于接地，每个K2的控制电极与控制电路905连接。

实际使用时，对于功率开关管的导通过程，驱动电流由供电电源流向功率开关管的控制电极，其电流流向可参见图14所示。对于功率开关管的截止过程，驱动电流由功率开关管的控制电极流向地，其电流流向可参见图15所示。

应理解，由于功率开关管的导通过程和截止过程为功率开关管不同的两个操作，当控制功率开关管导通时，第二电流调节单元中的多个第二开关均处于截止状态。同理，当控制功率开关管截止时，第一电流调节单元中的多个第一开关均处于截止状态。

采用本申请实施例提供的电流调节电路904调节驱动电流大小时，多个第一开关和多个第二开关的控制电极均与控制电路905连接，并接收控制电路905发送的驱动信号进行导通或者截止，从而改变驱动电流的流经路径上并联开关的数量，从而改变驱动电流流通路径上的电阻数值，从而调整输出的驱动电流数值。

五、控制电路905

控制电路905分别与第一电压检测电路901、第二电压检测电路902、电压变换率检测电路903和电流调节电路904连接，控制电路可以接收第一电压检测电路输出的功率开关管的第一电极电压、第二电压检测电路902输出的功率开关管控制电极电压，以及电压变换率检测电路输出的电压变换率，并根据接收的多个数值，确定功率开关管导通过程或者截止过程的各个阶段对应的时刻，并通过电流调节单元调整功率开关管各个阶段的驱动电流值，对功率开关管的导通过程或者截止过程进行控制。

下面结合图13，对控制电路905控制功率变换器导通过程进行说明。

第一阶段t0-t1，参见图16所示，控制电路905在接收到用于控制功率开关管导通的PWM信号后，向电流调节电路904内的多个第一开关K1发送驱动信号用于驱动K1导通，供电电源经过多个导通的K1后输出第一预设驱动电流IR1，直至功率开关管的控制电极电压值达到门槛电压VR1，确定功率开关管导通过程的第一阶段t0-t1结束，并进入电流快速变换的第二阶段t1-t2。

可选地，加快功率开关管的导通速度，可以缩减第一阶段t0-t1的时长，即第一预设驱动电流IR1为最大驱动电流，即控制第一电流调节单元中的所有K1导通，此时多个K1的并联电阻最小，从而实现快速进入第二阶段t1-t2。

第二阶段t1-t2，根据功率开关管所在开关电路连接的设备对EMI的要求，确定第二预设驱动电流IR2，根据第二预设驱动电流IR2确定K1导通数量，并确定该导通数量与第一阶段t0-t1内导通的K1数量的差值，并向该差值数量的导通K1发送控制信号，以控制该差值数量的K1截止，从而减少导通的K1的数量，从而使电流调节电路904输出的电流由第一预设驱动电流IR1降低为第二预设驱动电流IR2，从而使电流大幅变换的第二阶段t1-t2内功率开关管的导通速率变慢，从而降低第二阶段t1-t2内的电流变换速度，从而改善第二阶段t1-t2的EMI问题。当通过第一电压检测电路901检测到电压确定到达导通过程的电压变换起始时刻，进入第三阶段t2-t3，此时功率开关管的控制电极电压值达到VR2。其中，电压变换起始时刻为第三阶段t2-t3的起始时刻，参见图17所示。

具体实现时，可以利用功率开关的导通特性，确定电压变换起始时刻对应的功率变换器的第一参考电压值VREF1，控制电路905在接收到第一电压检测电路901输出的第一电极电压后，并将接收的第一电极电压与第一参考电压值VREF1进行比较，当接收到的第一电极电压幅值等于或低于第一参考电压值VREF1时，确定达到导通过程中电压变换起始时刻，即第三阶段t2-t3的起始时刻。

可选地，参见图18所示，控制电路中包括第一比较器G1和控制器，第一比较器的第一输入端与第一电压检测电路901连接，第一比较器的第二输入端用于接收第一参考电压值VREF1，第一比较器的输出端与控制器连接，控制器可以根据比较结果确定功率开关管是否进入电压快速变换的第三阶段t2-t3。

应理解，由于第一电压检测电路901输出的第一电极电压为经过分压处理的电压，因此，在将接收的电压与第一参考电压值VREF1进行比较时，需要对第一参考电压值VREF1进行等比例降压转换，才能保证检测结果的准确度。

第三阶段t2-t3，接收电压变换率检测电路903输出的电压变换率，并确定该电压变换率是否满足功率开关管所在开关电路连接的设备对EMI的要求，在确定该电压变换率不满足EMI要求时，根据电压变换率与EMI要求确定第三预设驱动电流IR3，根据第三预设驱动电流IR3确定K1导通数量，并确定该导通数量与第二阶段t1-t2内导通的K1数量的差值，并向该差值数量的导通K1发送控制信号，以控制该差值数量的K1截止，从而减少导通的K1的数量，从而使电流调节电路904输出的电流由第二预设驱动电流IR2降低为第三预设驱动电流IR3，从而使电压大幅变换的第三阶段t2-t3内功率开关管的导通速率变慢，从而降低了功率开关管第一电极和第二电极之间电压Vds之间的电压变换速率，从而降低第一电极电压的电压变换速度，改善第三阶段t2-t3的EMI问题。当通过第一电压检测电路901检测到的电压确定达到导通过程的电压变换结束时刻，进入第四阶段t3-t4，此时功率开关管的控制电极电压值达到VR3。其中，电压变换结束时刻为第三阶段t3-t4的结束时刻。

具体实现时，可以利用功率开关的导通特性，确定电压变换结束时刻对应的功率变换器的第二参考电压值VREF2，控制电路905在接收到第一电压检测电路901输出的第一电极电压后，并将接收的第一电极电压与第二参考电压值VREF2进行比较，当接收到的第一电极电压幅值等于或低于第二参考电压值VREF2时，确定达到导通过程中电压变换结束时刻，即第三阶段t2-t3的结束时刻。

可选地，参见图18所示，控制电路中该包括第二比较器G2，第二比较器的第一输入端与第一电压检测电路901连接，第二比较器的第二输入端用于接收第二参考电压值VREF2，第二比较器的输出端与控制器连接，控制器可以根据比较结果确定电压快速变换的第三阶段是否结束。

应理解，由于第一电压检测电路901输出的第一电极电压为经过分压处理的电压，因此，在将接收的电压与第二参考电压值VREF2进行比较时，需要对第二参考电压值VREF2进行等比例降压转换，才能保证检测结果的准确度。

可选地，当功率开关管所在开关电路应用在特定场景时，则开关电路连接的电源幅值固定，因此第一参考电压值VREF1和第二参考电压值VREF2的幅值固定，可以采用固定电源提供第一参考电压值VREF1和第二参考电压值VREF2的幅值。

可选地，为了功率开关管所在开关电路可以应用在不同的场景时，开关驱动装置900中还包括用于参考电压生成电路。具体地，该参考电压生成电路包括降压单元、第一采样单元和第二采样单元。

其中，降压单元与第一电压检测电路连接，降压单元用于对第一电压检测电路检测的电压进行降压处理，得到第一参考电压值和第二参考电压值；第一采样单元与降压单元和第一比较器连接，第一采样单元用于采样第一参考电压值，并输出给第一比较器的第二输入端；第二采样单元与降压单元和第二比较器连接，第二采样单元用于采样第二参考电压值，并输出给第二比较器的第二输入端。

实际使用时，参见图19所示，降压单元包括第四电容C4、第五电容C5和第六电容C6；第一采样单元包括第三开关K3、第七电容C7和第一跟随器G4；第二采样单元包括第四开关K4、第八电容C8和第二跟随器G4。

具体地，第四电容C4的第一端与第一电压检测电路901连接，第四电容C4的第二端与第五电容C5和第三开关K3连接；第五电容C5的第二端与第四开关K4和第六电容C6的第一端连接；第六电容C6的第二端用于接地；第三开关K3的第二电极与第一跟随器G3的输入端和第七电容C7的第一端连接；第七电容C7的第二端用于接地；第一跟随器G3的输出端与第一比较器G1的第二输入端连接；第四开关K4的第二电极与第二跟随器G2的输入端和第八电容C8的第一端连接；第八电容C8的第二端用于接地；第二跟随器G4的输出端与第二比较器G2的第二输入端连接。

应理解，当开关电路的应用场景发生变换，导致功率开关管的第一电极电压发生变换时，降压电路对功率开关管的第一电极电压进行等比例转换得到第一参考电压值和第二参考电压值，从而实现根据应用场景适应性更改第一参考电压值和第二参考电压值。

第四阶段t3-t4，根据第四预设驱动电流IR4确定K1导通数量，并确定该导通数量与第三阶段t2-t3内导通的K1数量的差值，并向该差值数量的导通K1发送控制信号，以控制该差值数量的K1导通，从而增大导通的K1的数量，从而使电流调节电路904输出的电流由第三预设驱动电流IR3升高至第四预设驱动电流IR4，当第二电压检测电路902输出的电压达到控制电极最高电压VR4时，功率开关管完全导通、且功率开关管的内阻最小，此时功率开关管的导通过程结束。

可选地，为了加快功率开关管的导通速度，可以缩减第四阶段t3-t4的时长，即第四预设驱动电流IR4与第一预设驱动电流IR1相等为最大驱动电流，以实现导通过程结束。

应理解，由于可以对功率开关管的导通过程中每个阶段的驱动电流控制，从而可以有效控制开关管导通过程中功率开关管两端的电压值，有效的改善导通过程的电压应力问题。

实际使用，参见图20所示，当功率开关管所在开关电路的应用场景不同时，开关电路的负载不同，功率开关管导通和截止过程中的损耗值也不同。例如，开关电路为逆变电路时，开关电路的负载电流大小是变化的，即功率开关管的电流是随时变化。对于如上述提到的非固定负载情况下，可以根据随着负载大小而调整每个阶段的驱动电流值，从而满足电压应力和损耗的调节。

具体地，功率开关管截止过程中重载时的电压上升较快，存在电压应力风险，然而轻载时电压上升较慢，因此可以控制开关管轻载和重载时的电压变换幅值，从而解决损耗和电压应力之间的问题。

应理解，功率开关管的截止过程t5-t9为功率变换器的控制电极的寄生电容Cgs的放电过程，因此可以控制电流调节单元中K2的导通数量，从而调节寄生电容Cgs的放电电阻，寄生电容Cgs放电过程中的驱动电流幅值，实现对功率变换器的截止过程进行控制，其工作原理与导通过程的工作原理相同，本申请这里不做重复介绍。

实际使用时，电流调节电路904由开关管组成，电流调节电路904输出的驱动电流值可以通过调整这些开关管的工作状态来实现。

本申请中，可以通过控制器实现上述器件工作状态的调节。

实际使用时，控制器可以与连接的电流调节电路904中开关的控制电极连接，并通过为电流调节电路904中的开关提供驱动信号，来控制开关管的导通时刻和导通时长，从而实现控制电流调节电路904输出的驱动电流数值。

具体地，若电流调节电路904的开关管为MOS场效应管，该控制电路内的控制器可以与MOS场效应管的栅极连接，从通过控制MOS场效应管的通断实现电流调节电路904内导通的开关数量，来调节电流调节电路904输出的驱动电流数值。

具体实现时，控制器可以是微控制单元(micro controller unit，MCU)、中央处理器(central processing unit，CPU)、现场可编程逻辑门阵列(field programmable gatearray，FPGA)、数字信号处理器(digital singnal processor，DSP)中的任一种。当然，控制器的具体形态不限于上述举例。

基于上述介绍，控制电路驱动功率开关管的工作过程如图21所示，参见图21所示，控制电路的驱动过程可以包括如下步骤：

步骤2101：在接收到PWM信号、且PWM信号的幅值为高电平时，控制电流调节电路输出第一预设驱动电流，直至功率开关管的控制电极电压达到门槛电压，执行步骤2102。

步骤2102：控制电流调节电路输出第二预设驱动电流，直至达到功率开关管导通过程的电压变换起始时刻，执行步骤2103。

步骤2103：根据电压变换率，控制电流调节电路输出第三预设驱动电流，直至达到功率开关管导通过程中的电压变换结束时刻，执行步骤2104。

步骤2104：控制电流调节电路输出第四预设驱动电流，直至功率开关管导通过程结束，执行步骤2105。

步骤2105：当确定PWM信号的幅值下降为零时，控制电流调节电路输出第五预设驱动电流，直至达到功率开关管截止过程的电压变换起始时刻，执行步骤2106。

步骤2106：根据电压变换率，控制电流调节电路输出第六预设驱动电流，直至达到功率开关管截止过程中的电压变换结束时刻，执行步骤2107。

步骤2107：控制电流调节电路输出第七预设驱动电流，直至功率开关管的控制电极电压达到门槛电压，执行步骤2108。

步骤2108：控制电流调节电路输出第八预设驱动电流，直至功率开关管截止过程结束。

步骤2109：检测是否重新接收到PWM信号，若是执行步骤2101，否则执行步骤2110。

步骤2110：保持功率开关管处于截止状态。

基于同一构思，本申请实施例提供一种开关驱动信号，开关驱动芯片包括前述开关驱动装置900。开关驱动芯片用于与功率开关管连接，并驱动功率开关管驱动或截止。

基于同一构思，本申请实施例提供一种开关设备，该开关设备包括开关电路和前述开关驱动装置900。

其中，开关电路用于与电源和负载连接，并控制电源与负载的连接，或者对电源输出的电能进行电压转换，并将进行电压转换的电能输出给负载；开关驱动装置与开关电路连接，用于为开关电路中的一个功率开关管提供驱动电流，并驱动功率开关管的导通或者截止。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的保护范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种开关驱动装置，其特征在于，用于与功率开关管连接，所述开关驱动装置包括：第一电压检测电路、第二电压检测电路、电压变换率检测电路，电流调节电路和控制电路；

所述第一电压检测电路与所述控制电路连接，用于与所述功率开关管的第一电极连接，检测所述功率开关管的第一电极电压，并将所述第一电极电压输出给所述控制电路；所述功率开关管的第一电极为所述功率开关管接收高电平的电极；

所述第二电压检测电路与所述控制电路连接，用于与所述功率开关管的控制电极连接，检测所述功率开关管的控制电极电压，并将所述控制电极电压输出给所述控制电路；

所述电压变换率检测电路与所述控制电路连接，用于与所述功率开关管的第一电极连接，用于检测所述功率开关管第一电极的电压变换率，并将所述电压变换率输出给所述控制电路；所述电压变换率为单位时间内所述功率开关管第一电极的电压幅值变换速率；

所述控制电路与所述电流调节电路连接，用于根据所述第一电极电压确定所述功率开关管的导通过程或者截止过程中的电压变换起始时刻和电压变换结束时刻，并利用所述电压变换率和预设驱动电流值，调整所述电流调节电路输出的驱动电流；

所述电流调节电路用于与所述功率开关管的控制电极连接，并为所述功率开关管的控制电极提供驱动电流。

2.如权利要求1所述的开关驱动装置，其特征在于，所述电流调节电路包括：第一电流调节单元和第二电流调节单元；

所述第一电流调节单元的第一端用于与供电电源连接，所述第一电流调节单元的第二端用于与所述功率开关管的控制电极连接，所述第一电流调节单元的第三端与所述控制电路连接，所述第一电流调节单元用于在所述功率开关管的导通过程为所述功率开关管的控制电极提供驱动电流；

所述第二电流调节单元的第一端用于与所述功率开关管的控制电极连接，所述第二电流节单元的第二端用于接地，所述第二电流调节单元的第三端与所述控制电路连接，所述第二电流调节单元用于在所述功率开关管的截止过程为所述功率开关管的控制电极提供驱动电流。

3.如权利要求2所述的开关驱动装置，其特征在于，所述第一电流调节单元包括：多个第一开关；

每个第一开关的第一电极用于与所述供电电源连接，每个第一开关的第二电极用于与所述功率开关管的控制电极连接，每个第一开关的控制电极与所述控制电路连接；

所述第二电流调节单元包括：多个第二开关；

每个第二开关的第一电极用于与所述功率开关管的控制电极连接，每个第二开关的第二电极用于接地，每个第二开关的控制电极与所述控制电路连接；

所述控制电路具体用于：通过控制所述第一电流调节单元中导通的第一开关的数量，调整所述电流调节电路提供给所述功率开关管控制电极的驱动电流数值；或者

通过控制所述第二电流调节单元中导通的第二开关的数量，调整所述电流调节电路提供给所述功率开关管控制电极的驱动电流数值。

4.如权利要求1-3任一项所述的开关驱动装置，其特征在于，所述第一电压检测电路包括：第一电容和第二电容；

所述第一电容的第一端用于与所述功率开关管的第一电极连接，所述第一电容的第二端分别与所述控制电路和所述第二电容的第一端连接；

所述第二电容的第二端用于接地。

5.如权利要求1-4任一项所述的开关驱动装置，其特征在于，所述第二电压检测电路包括：第一电阻和第二电阻；

所述第一电阻的第一端用于与所述功率开关管的控制电极连接，所述第一电阻的第二端分别与所述控制电路和所述第二电阻的第一端连接；

所述第二电阻的第二端用于接地。

6.如权利要求1-5任一项所述的开关驱动装置，其特征在于，所述电压变换率检测电路包括：第三电容和第三电阻；

所述第三电容的第一端用于与所述功率开关管的第一电极连接，所述第三电容的第二端分别与所述控制电路和所述第三电阻的第一端连接；

所述第三电阻的第二端用于接地。

7.如权利要求1-6任一项所述的开关驱动装置，其特征在于，所述控制电路具体用于：

控制所述电流调节电路输出第一预设驱动电流，直至所述功率开关管的控制电极电压达到门槛电压；

控制所述电流调节电路输出第二预设驱动电流，直至达到所述功率开关管导通过程的电压变换起始时刻；

根据所述电压变换率，控制所述电流调节电路输出第三预设驱动电流，直至达到所述功率开关管导通过程中的电压变换结束时刻；

控制所述电流调节电路输出第四预设驱动电流，直至所述功率开关管导通过程结束。

8.如权利要求1-7任一项所述的开关驱动装置，其特征在于，所述控制电路具体用于：

控制所述电流调节电路输出第五预设驱动电流，直至达到所述功率开关管截止过程的电压变换起始时刻；

根据所述电压变换率，控制所述电流调节电路输出第六预设驱动电流，直至达到所述功率开关管截止过程中的电压变换结束时刻；

控制所述电流调节电路输出第七预设驱动电流，直至所述功率开关管的控制电极电压达到门槛电压；

控制所述电流调节电路输出第八预设驱动电流，直至所述功率开关管截止过程结束。

9.如权利要求1-8任一项所述的开关驱动装置，其特征在于，所述控制电路包括：第一比较器、第二比较器和控制器；

所述第一比较器的第一输入端与所述第一电压检测电路连接，所述第一比较器的第二输入端用于接收第一参考电压值，所述第一比较器的输出端与所述控制器连接；

所述第二比较器的第一输入端与所述第一电压检测电路连接，所述第二比较器的第二输入端用于接收第二参考电压值，所述第二比较器的输出端与所述控制器连接；

所述控制器分别与所述第二电压检测电路、所述电压变换率检测电路和所述电流调节电路连接，所述控制器用于根据所述第一比较器和所述第二比较器的比较结果，确定所述功率开关管的导通过程或者截止过程中的电压变换起始时刻和电压变换结束时刻，并利用所述电压变换率和所述预设驱动电流值，调整所述电流调节电路输出的驱动电流。

10.如权利要求9所述的开关驱动装置，其特征在于，所述开关驱动装置还包括参考电压生成电路；

所述参考电压生成电路包括：降压单元、第一采样单元和第二采样单元；

所述降压单元与所述第一电压检测电路连接，所述降压单元用于对所述第一电压检测电路检测的电压进行降压处理，得到所述第一参考电压值和所述第二参考电压值；

所述第一采样单元与所述降压单元和所述第一比较器连接，所述第一采样单元用于采样所述第一参考电压值，并输出给所述第一比较器的第二输入端；

所述第二采样单元与所述降压单元和所述第二比较器连接，所述第二采样单元用于采样所述第二参考电压值，并输出给所述第二比较器的第二输入端。

11.如权利要求10所述的开关驱动装置，其特征在于，所述降压单元包括：第四电容、第五电容和第六电容；

所述第四电容的第一端与所述第一电压检测电路连接，所述第四电容的第二端与所述第五电容和所述第一采样单元连接；

所述第五电容的第二端与所述第二采样单元和所述第六电容的第一端连接；

所述第六电容的第二端用于接地。

12.如权利要求10或11所述的开关驱动装置，其特征在于，所述第一采样单元包括：第三开关、第七电容和第一跟随器；

所述第三开关的第一电极与所述降压单元连接，所述第三开关的第二电极与所述第一跟随器的输入端和所述第七电容的第一端连接；

所述第七电容的第二端用于接地；

所述第一跟随器的输出端与所述第一比较器的第二输入端连接；

所述第二采样单元包括：第四开关、第八电容和第二跟随器；

所述第四开关的第一电极与所述降压单元连接，所述第四开关的第二电极与所述第二跟随器的输入端和所述第八电容的第一端连接；

所述第八电容的第二端用于接地；

所述第二跟随器的输出端与所述第二比较器的第二输入端连接。

13.如权利要求1-12中任一项所述的开关驱动装置，其特征在于，所述功率开关管包括：金属氧化物半导体场MOS场效应管、缘栅双极型晶体管IGBT或碳化硅SiC。

14.一种开关驱动芯片，其特征在于，所述开关驱动芯片包括如权利要求1-13任一项所述的开关驱动装置；

所述开关驱动芯片用于与所述功率开关管连接，并驱动所述功率开关管驱动或截止。

15.一种开关设备，其特征在于，包括开关电路和如权利要求1-13任一项所述的开关驱动装置；

所述开关电路用于与电源和负载连接，并控制所述电源与所述负载的连接，或者对所述电源输出的电能进行电压转换，并将进行电压转换的电能输出给所述负载；

所述开关驱动装置与所述开关电路连接，用于为所述开关电路中的一个功率开关管提供驱动电流，并驱动所述功率开关管的导通或者截止。

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