CN115378413A - 控制电路及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种控制电路及控制方法，涉及电路技术领域。该电路包括：氮化镓功率器件、检测模块、第一单向导通器件、第一采样模块、控制电流源；其中，控制电流源的第一输入端连接栅极源电流，控制电流源的输出端连接氮化镓功率器件的栅极，氮化镓功率器件的漏极连接电源，氮化镓功率器件的源极连接负载，检测模块的输入端连接负载，检测模块的输出端连接第一单向导通器件的阴极，第一单向导通器件的阳极分别连接控制电流源、氮化镓功率器件的栅极和源极，第一采样模块连接在控制电流源和第一单向导通器件之间，控制电流源的第二输入端连接第一采样模块的输出端。本申请可以提高闭环控制精度，实现对负载精准的闭环控制。

Description

控制电路及控制方法

技术领域

本发明涉及电路技术领域，具体而言，涉及一种控制电路及控制方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，功率器件的类型从硅基半导体转向氮化镓类(GaN)的新型半导体。

在储能电源的应用中，需要通过调节功率管的导通阻抗来调节系统的功率，以使得系统达到稳态。

但是由于氮化镓类的功率器件的栅极漏电流比传统的硅基半导体大得多，栅极漏电流从纳A级别增加到微A级别，导致系统的闭环调节精度降低。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种控制电路及控制方法，以便提高闭环控制精度，实现对负载精准的闭环控制。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种控制电路，所述控制电路包括：氮化镓功率器件、检测模块、第一单向导通器件、第一采样模块、控制电流源；

其中，所述控制电流源的第一输入端连接栅极源电流，所述控制电流源的输出端连接所述氮化镓功率器件的栅极，用于控制所述氮化镓功率器件的栅极电压；

所述氮化镓功率器件的漏极连接电源，所述氮化镓功率器件的源极连接负载，以根据所述氮化镓功率器件的栅极电压，调节所述负载的输出功率；

所述检测模块的输入端连接所述负载，用于对所述负载的状态进行检测，并根据检测状态值和参考状态值确定所述负载是否达到预设状态；

所述检测模块的输出端连接所述第一单向导通器件的阴极，用于在确定所述负载达到预设状态时使所述第一单向导通器件导通；

所述第一单向导通器件的阳极分别连接所述控制电流源、所述氮化镓功率器件的栅极和源极，所述第一采样模块连接在所述控制电流源和所述第一单向导通器件之间，用于对流经所述第一单向导通器件的电流进行采样；

所述控制电流源的第二输入端连接所述第一采样模块的输出端，用于根据流经所述第一单向导通器件的电流对所述栅极源电流进行调节，使流经所述第一单向导通器件的电流等于所述栅极源电流，使得所述负载维持所述预设状态。

可选的，所述检测模块包括：输出电压采样单元和电压误差放大器；

所述输出电压采样单元的输入端连接在所述负载的两端，用于对所述负载的输出电压进行采样；

所述输出电压采样单元的输出端连接所述电压误差放大器的负输入端，所述电压误差放大器的正输入端用于接收输入的参考电压值，所述电压误差放大器的输出端连接所述第一单向导通器件的阴极，用于在所述负载的采样电压值和参考电压值相等时，确定所述负载达到所述预设状态。

可选的，所述检测模块包括：输出电流采样单元和电流误差放大器，所述控制电路还包括：电阻；

所述电阻连接在所述负载和地之间，所述输出电流采样单元的输入端连接所述电阻的两端，用于对所述负载的输出电流进行采样；

所述输出电流采样单元的输出端连接所述电流误差放大器的负输入端，所述电流误差放大器的正输入端用于接收输入的参考电流值，所述电流误差放大器的输出端连接所述第一单向导通器件的阴极，用于在所述负载的采样电流值和参考电流值相等时，确定所述负载达到所述预设状态。

可选的，所述检测模块包括：温度采样单元和温度误差放大器；

所述温度采样单元用于对所述负载的温度进行采样，所述温度采样单元的输出端连接所述温度误差放大器的负输入端，所述温度误差放大器的正输入端用于接收输入的参考温度值，所述温度误差放大器的输出端连接所述第一单向导通器件的阴极，用于在所述负载的采样温度值和参考温度值相等时，确定所述负载达到所述预设状态。

可选的，所述控制电路还包括：第二采样模块、第二误差放大器和第二单向导通器件；

所述第二采样模块的输入端并联在所述氮化镓功率器件的漏源极，所述第二采样模块的输出端连接所述第二误差放大器的负输入端，所述第二误差放大器的正输入端用于接收输入的参考电流值，所述第二误差放大器的输出端连接所述第二单向导通器件的阴极，用于在所述氮化镓功率器件的采样电流值和参考电流值相等时，确定所述负载达到所述预设状态。

可选的，所述第二采样模块的输入端并联在所述氮化镓功率器件的源极和地之间，所述第二采样模块的输出端连接所述第二误差放大器的负输入端，所述第二误差放大器的正输入端用于接收输入的参考电压值，所述第二误差放大器的输出端连接所述第二单向导通器件的阴极，用于在所述氮化镓功率器件的采样电压值和参考电压值相等时，确定所述负载达到所述预设状态。

第二方面，本申请实施例还提供一种控制方法，应用于上述第一方面任一项所述的控制电路，所述控制电路包括：氮化镓功率器件、检测模块、第一单向导通器件、第一采样模块、控制电流源；所述控制方法包括：

通过所述控制电流源根据栅极源电流控制所述氮化镓功率器件的栅极电压，以根据所述氮化镓功率器件的栅极电压，调节所述负载的输出功率；

通过所述检测模块对所述负载的状态进行检测，并根据检测状态值和参考状态值确定所述负载达到预设状态时使所述第一单向导通器件导通；

通过所述第一采样模块对流经所述第一单向导通器件的电流进行采样；

通过所述控制电流源根据流经所述第一单向导通器件的电流对所述栅极源电流进行调节，以使得流经所述第一单向导通器件的电流等于所述栅极源电流，使得所述负载维持所述预设状态。

可选的，若所述检测模块包括：输出电压采样单元和电压误差放大器；所述通过所述检测模块对所述负载的状态进行检测，并根据检测状态值和参考状态值确定所述负载达到预设状态时使所述第一单向导通器件导通，包括：

通过所述输出电压采样单元对所述负载的输出电压进行采样；

通过所述电压误差放大器在所述负载的采样电压值和参考电压值相等时，确定所述负载达到所述预设状态；

通过所述电压误差放大器控制所述第一单向导通器件导通。

可选的，若所述检测模块包括：输出电流采样单元和电流误差放大器；所述通过所述检测模块对所述负载的状态进行检测，并根据检测状态值和参考状态值确定所述负载达到预设状态时使所述第一单向导通器件导通，包括：

通过所述输出电流采样单元对所述负载的输出电流进行采样；

通过所述电流误差放大器在所述负载的采样电流值和参考电流值相等时，确定所述负载达到所述预设状态；

通过所述电流误差放大器控制所述第一单向导通器件导通。

可选的，若所述检测模块包括：温度采样单元和温度误差放大器；所述通过所述检测模块对所述负载的状态进行检测，并根据检测状态值和参考状态值确定所述负载达到预设状态时使所述第一单向导通器件导通，包括：

通过所述温度采样单元对所述负载的温度进行采样；

通过所述温度误差放大器在所述负载的采样温度值和参考温度值相等时，确定所述负载达到所述预设状态；

通过所述温度误差放大器控制所述第一单向导通器件导通。

可选的，若所述控制电路还包括：第二采样模块、第二误差放大器和第二单向导通器件，所述第二采样模块的输入端连接在所述氮化镓功率器件的栅源极；所述控制方法还包括：

通过所述第二采样模块对所述氮化镓功率器件的漏源极电流进行采样；

通过所述第二误差放大器在所述氮化镓功率器件的采样电流值和参考电流值相等时，确定所述负载达到所述预设状态；

通过所述第二误差放大器控制所述第二单向导通器件导通；

通过所述第一采样模块对流经所述第二单向导通器件的电流进行采样；

通过所述控制电流源根据流经所述第二单向导通器件的电流对所述栅极源电流进行调节，以使得流经所述第二单向导通器件的电流等于所述栅极源电流，使得所述负载维持所述预设状态。

可选的，所述第二采样模块的输入端连接在所述氮化镓功率器件的源极和地之间，所述控制方法还包括：

通过所述第二采样模块对所述氮化镓功率器件的源极电压进行采样；

通过所述第二误差放大器在所述氮化镓功率器件的采样电压值和参考电压值相等时，确定所述负载达到所述预设状态；

通过所述第二误差放大器控制所述第二单向导通器件导通；

通过所述第一采样模块对流经所述第二单向导通器件的电压进行采样；

通过所述控制电流源根据流经所述第二单向导通器件的电流对所述栅极源电流进行调节，以使得流经所述第二单向导通器件的电流等于所述栅极源电流，使得所述负载维持所述预设状态。

本申请的有益效果是：

本申请提供一种控制电路及控制方法，检测模块检测到负载的检测状态值等于参考状态值时，控制第一单向导通器件导通，通过第一采样模块对流经第一单向导通器件的电流进行采样，使控制电流源基于流经第一单向导通器件的电流对栅极源电流进行调节，保证流经第一单向导通器件的电流等于栅极源电流，以在第一单向导通器件导通后控制氮化镓功率器件的栅极电压维持稳定，负载维持预设状态，避免氮化镓功率器件的栅极漏电流对流经第一单向导通器件的电流的影响，从而避免因栅极漏电流导致在负载达到稳态时的检测状态值与参考状态值之间存在误差，提升了控制电路的控制精度，实现对负载精准的闭环控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为基于常规功率器件的控制电路的示意图；

图2为基于氮化镓功率器件的控制电路的示意图；

图3为本申请实施例提供的一种控制电路的示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种控制电路的示意图；

图5为本申请实施例提供的一种控制方法的流程示意图；

图6为本申请实施例提供的又一种控制电路的示意图；

图7为本申请实施例提供的另一种控制方法的流程示意图；

图8为本申请实施例提供的又一种控制方法的流程示意图；

图9为本申请实施例提供的再一种控制方法的流程示意图；

图10为本申请实施例提供的再一种控制电路的示意图；

图11为本申请实施例提供的又另一种控制方法的流程示意图；

图12为本申请实施例提供的又另一种控制电路的示意图；

图13为本申请实施例提供的又再一种控制方法的流程示意图；

图14为基于现有的氮化镓功率器件的控制电路的仿真示意图；

图15为基于本申请实施例的氮化镓功率器件的控制电路的仿真示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此外，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1，为基于常规功率器件的控制电路的示意图，如图1所示，栅极源电流Isrc为常规功率器件MOS1提供栅极电流，常规功率器件MOS1导通后，随着常规功率器件MOS1栅极电压的增大，常规功率器件MOS1的导通阻抗不断减小，电源Vin通过常规功率器件MOS1和电源转换模块后为负载供电，检测模块对负载的状态进行检测，并在确定检测状态值等于参考状态值时，基于检测模块中误差放大器的放大倍数对检测状态值进行放大，使检测模块输出低电平，单向导通器件D导通；在单向导通器件D导通的状态下，常规功率器件MOS1的栅极电压保持恒定，常规功率器件MOS1的导通阻抗不变，负载维持稳定状态。

由于常规功率器件MOS1的栅极漏电流非常小，流经单向导通器件D的电流为栅极源电流Isrc，基于栅极源电流Isrc，检测模块中误差放大器所提供的放大倍数可以在检测状态值等于参考状态值时输出低电平，以停止为负载供电，使得负载的状态达到稳态的参考状态值，由此可以实现负载的稳态。

但是，随着半导体技术的发展，功率器件的类型从硅基半导体转向氮化镓类(GaN)的新型半导体，控制电路中的常规功率器件也变成了氮化镓功率器件。请参考图2，为基于氮化镓功率器件的控制电路的示意图，如图2所示，在栅极源电流Isrc为氮化镓功率器件MOS2提供栅极电流时，在氮化镓功率器件MOS2的栅源极之间会产生漏电流Ileak，且栅极漏电流随着氮化镓功率器件的温度和栅极电压的改变而改变，在检测状态值等于参考状态值，单向导通器件D导通后，流经单向导通器件D的电流为Isrc-Ileak，由于检测模块中误差放大器有限的增益gm，栅极漏电流导致误差放大器的输入端产生额外的系统误差Ileak/gm，为了保证控制电路的稳定性，误差放大器的跨导增益是有限的，不能为无限大，导致系统误差Ileak/gm无法被忽略，基于漏电流Ileak所产生的误差对控制电路的闭环调节精度造成影响，负载虽然看似达到了稳态，但其稳态状态下的检测状态值与参考状态值之间存在误差，即控制电路无法实现对负载的精准闭环控制。

基于此，提供本申请实施例的控制电路及控制方法，通过消除因栅极漏电流对检测模块的检测精度的影响，保证检测模块可以在检测到负载的检测状态值等于参考状态值时，控制第一单向导通器件导通，使得氮化镓功率器件的栅极电压维持稳定，氮化镓功率器件的导通阻抗保持不变，使得负载维持稳态，由于消除了栅极漏电流的影响，使得负载在达到稳态时的检测状态值和参考状态值之间没有误差，提升了控制电路的控制精度，实现对负载精准的闭环控制。

请参考图3，为本申请实施例提供的一种控制电路的示意图，如图3所示，该控制电路包括：氮化镓功率器件MOS2、检测模块10、第一二极管D1、第一采样模块20、电流控电流源31。

其中，电流控电流源31的第一输入端连接栅极源电流Isrc，电流控电流源31的输出端连接氮化镓功率器件MOS2的栅极，用于控制氮化镓功率器件MOS2的栅极电压；氮化镓功率器件MOS2的漏极连接电源VIN，氮化镓功率器件MOS2的源极连接负载40的正端，以根据氮化镓功率器件MOS2的栅极电压，调节负载40的输出功率。

检测模块10的输入端连接负载40，用于对负载40的状态进行检测，并根据检测状态值SNS和参考状态值REG_REF确定负载40是否达到预设状态；检测模块10的输出端连接第一二极管D1的阴极，用于在确定负载40达到预设状态时使第一二极管D1导通。

第一二极管D1的阳极分别连接电流控电流源31、氮化镓功率器件MOS2的栅极和源极，第一采样模块20连接在电流控电流源31和第一二极管D1之间，用于对流经第一二极管D1的电流进行采样；电流控电流源31的第二输入端连接第一采样模块20的输出端，用于根据流经第一二极管D1的电流对栅极源电流Isrc进行调节，使流经第一二极管D1的电流等于栅极源电流Isrc，使得负载40维持预设状态。

在一种可能的实现方式中，请参考图4，为本申请实施例提供的另一种控制电路的示意图，如图4所示，该控制电路包括：氮化镓功率器件MOS2、检测模块10、第一二极管D1、第一采样模块20、电压控电流源32。

其中，当控制电流源为电压控电流源32时，第一采样模块20为电压采样模块，栅极源电流Isrc通过电阻R1接地，第一采样模块20的输出端通过电阻R2接地，电压控电流源32的正输入端连接在栅极源电流Isrc和电阻R1之间，电压控电流源32的负输入端连接在第一采样模块20和电阻R2之间，其余连接方式与图3相同，在此不做赘述。需要说明的是，第一单向导通器件除了可以为图3或图4中所示的二极管外，还可以为其他具有单向电流方向的器件，例如MOS管或者三极管，本实施例对此不做限制。

基于上述图3或图4所示的控制电路，本申请实施例还提供一种应用于上述控制电路的控制方法。请参考图5，为本申请实施例提供的一种控制方法的流程示意图，如图5所示，该方法可以包括：

S10：通过控制电流源根据栅极源电流控制氮化镓功率器件的栅极电压，以根据氮化镓功率器件的栅极电压，调节负载的输出功率。

S20：通过检测模块对负载的状态进行检测，并根据检测状态值和参考状态值确定负载达到预设状态时使第一单向导通器件导通。

S30：通过第一采样模块对流经第一单向导通器件的电流进行采样。

S40：通过控制电流源根据流经第一单向导通器件的电流对栅极源电流进行调节，以使得流经第一单向导通器件的电流等于栅极源电流，使得负载维持预设状态。

本实施例中，如图3、图4和图5所示，控制电流源根据栅极源电流输出栅极控制电流，当氮化镓功率器件导通后，随着栅极源电流的增加，氮化镓功率器件的栅极电压升高，氮化镓功率器件的导通阻抗降低，电源VIN通过氮化镓功率器件向负载供电。

预设状态可以为负载的预设稳定状态或者预设安全临界状态，检测模块10对检测到的负载40的检测状态值和参考状态值进行比较，并对检测状态值进行预设放大倍数的补偿，当检测状态值小于参考状态值时，负载未达到预设状态，由于补偿值较小，检测状态值仍小于参考状态值，检测模块10输出高电平，第一二极管D1无法导通；当检测状态值等于参考状态值时，负载达到预设状态，通过补偿使得检测状态值大于参考状态值，检测模块10输出低电平，第一二极管D1导通。

在第一二极管D1导通后，第一采样模块20对流经第一二极管D1的电流进行检测，并将检测到的电流值传输至控制电流源30，控制电流源30根据流经第一二极管D1的电流，对栅极源电流进行调控，以使得输出电流可以消除栅极漏电流Ileak的影响，保证在第一二极管D1导通的情况下，流经第一二极管D1的电流等于栅极源电流Isrc，以使得流经第一二极管D1的电流不会产生误差，使氮化镓功率器件MOS2的栅极电压被拉低并保持恒定，氮化镓功率器件MOS2的导通阻抗不变，保证负载达到预设状态时的检测状态值等于参考状态值，检测状态值与参考状态值不存在误差。

在一种可能的实现方式中，如图3或图4所示，检测模块10包括：状态检测单元11和第一误差放大器12，状态检测单元11的输出端连接第一误差放大器12的负输入端，第一误差放大器12的正输入端用于接收输入的参考状态值，第一误差放大器12的输出端连接第一二极管D1的阴极，当检测状态值小于参考状态值时，负载未达到预设状态，第一误差放大器12输出高电平，第一二极管D1不导通；当检测状态值等于参考状态值时，负载达到预设状态，通过补偿使得检测状态值大于参考状态值，第一误差放大器12输出低电平，第一二极管D1导通，使氮化镓功率器件MOS2的栅极电压被拉低并保持恒定，氮化镓功率器件MOS2的导通阻抗不变，保证负载达到预设状态时的检测状态值等于参考状态值，检测状态值与参考状态值不存在误差。

在一种可能的实现方式中，如图3或图4所示，第一采样模块20包括：采样电阻21和采样单元22，采样电阻21连接在控制电流源30和第一二极管D1之间，采样单元22的输入端并联在采样电阻21的两端，根据流经采样电阻21的电流确定第一二极管D1导通时流经第一二极管D1的电流，采样单元22的输出端连接控制电流源30的负输入端，栅极源电流Isrc连接控制电流源30的正输入端，以使得控制电流源30根据采样单元22采样的流经第一二极管D1的电流，对栅极源电流Isrc进行调节，保证控制电流源30的输出电流中流经第一二极管D1的电流等于栅极源电流Isrc，即保证流经第一二极管D1的电流不受栅极漏电流Ileak的影响，从而不会在第一误差放大器12的输入端引起误差，保证负载在达到稳态时检测状态值等于参考状态值。

在一些实施例中，除了可以采用采样电阻实现对流经第一二极管的电流进行采样外，还可以采样例如采样功率管实现对流经第一二极管的电流的采样。

在一种可能的实现方式中，在氮化镓功率器件与负载之间设置以电源转换模块，用于将电源转换为可向负载供电的电源。示例的，电源转换模块可以为阻性（linearcharger）或者等效阻性(switched capacitor)的电源转换模块，如开关电容转换器等，本实施例对此不做限制。

上述实施例提供的控制电路及控制方法，检测模块检测到负载的检测状态值等于参考状态值时，控制第一单向导通器件导通，通过第一采样模块对流经第一单向导通器件的电流进行采样，使控制电流源基于流经第一单向导通器件的电流对栅极源电流进行调节，保证流经第一单向导通器件的电流等于栅极源电流，以在第一单向导通器件导通后控制氮化镓功率器件的栅极电压维持稳定，负载维持预设状态，避免氮化镓功率器件的栅极漏电流对流经第一单向导通器件的电流的影响，从而避免因栅极漏电流导致在负载达到稳态时的检测状态值与参考状态值之间存在误差，提升了控制电路的控制精度，实现对负载精准的闭环控制。

在上述实施例的基础上，本申请实施例还提供另一种控制电路。请参考图6，为本申请实施例提供的又一种控制电路的示意图，如图6所示，检测模块10包括：输出电压采样单元101和电压误差放大器102。

输出电压采样单元101的输入端连接在负载40的两端，用于对负载40的输出电压进行采样；输出电压采样单元101的输出端连接电压误差放大器102的负输入端，电压误差放大器102的正输入端用于接收输入的参考电压值VBAT_REG_REF，电压误差放大器102的输出端连接第一二极管D1的阴极，用于在负载40的采样电压值VBAT_SNS和参考电压值VBAT_REG_REF相等时，确定负载40达到预设状态。

基于上述控制电路，本申请实施例还提供一种应用于上述控制电路的控制方法。请参考图7，为本申请实施例提供的另一种控制方法的流程示意图，如图7所示，上述S20可以包括：

S201：通过输出电压采样单元对负载的输出电压进行采样。

S202：通过电压误差放大器在负载的采样电压值和参考电压值相等时，确定负载达到预设状态。

S203：通过电压误差放大器控制第一单向导通器件导通。

本实施例中，如图6及图7所示，预设状态为负载40的输出电压达到预设参考电压的恒压状态，输出电压采样单元101对负载40的输出电压进行检测，电压误差放大器102在确定检测电压值VBAT_SNS小于参考电压值VBAT_REG_REF时输出高电平，第一二极管D1截止；电压误差放大器102在确定检测电压值VBAT_SNS等于参考电压值VBAT_REG_REF时，电压误差放大器102基于补偿值输出高电平，第一二极管D1导通，使氮化镓功率器件MOS2的栅极电压被拉低并保持恒定，氮化镓功率器件MOS2的导通阻抗不变，保证负载达到恒压状态时的检测电压值等于参考电压值，检测电压值与参考电压值不存在误差。由于控制电流源30的调节，使得第一二极管D1导通后，流经第一二极管D1的电流等于栅极源电流Isrc，避免栅极漏电流Ileak对检测电压值带来误差，使负载40在达到恒压状态时的输出电压等于参考电压值，实现负载40的恒压。

上述实施例提供的控制电路及控制方法，在电压误差放大器确定负载的检测电压值等于参考电压值时，控制第一单向导通器件导通，通过第一采样模块对流经第一单向导通器件的电流进行采样，使控制电流源基于流经第一单向导通器件的电流对栅极源电流进行调节，保证流经第一单向导通器件的电流等于栅极源电流，避免因为氮化镓功率器件的栅极漏电流导致在负载达到稳态时的检测电压值与参考电压值之间存在误差，保证负载在达到稳态时检测电压值等于参考电压值，提升了控制电路恒压控制的闭环控制精度，实现对负载精准的闭环控制。

在一种可能的实现方式中，如图6所示，检测模块10包括：输出电流采样单元103和电流误差放大器104，控制电路还包括：电阻R3；

电阻R3连接在负载40和地GND之间，输出电流采样单元103的输入端连接电阻R3的两端，用于对负载40的输出电流进行采样；输出电流采样单元103的输出端连接电流误差放大器104的负输入端，电流误差放大器104的正输入端用于接收输入的参考电流值，电流误差放大器104的输出端连接第一二极管D1的阴极，用于在负载40的采样电流值和参考电流值相等时，确定负载40达到预设状态。

基于上述控制电路，本申请实施例还提供一种应用于上述控制电路的控制方法。请参考图8，为本申请实施例提供的又一种控制方法的流程示意图，如图8所示，上述S20可以包括：

S204：通过输出电流采样单元对负载的输出电流进行采样。

S205：通过电流误差放大器在负载的采样电流值和参考电流值相等时，确定负载达到预设状态。

S206：通过电流误差放大器控制第一单向导通器件导通。

本实施例中，如图6及图8所示，预设状态为负载40的输出电流达到预设参考电流的恒流状态，输出电流采样单元103对负载40的输出电流进行检测，电流误差放大器104在确定检测电流值IBAT_SNS小于参考电流值IBAT_REG_REF时输出高电平，第一二极管D1截止；电流误差放大器104在确定检测电流值IBAT_SNS等于参考电流值电IBAT_REG_REF时，电流误差放大器104基于补偿值输出高电平，第一二极管D1导通，使氮化镓功率器件MOS2的栅极电压被拉低并保持恒定，氮化镓功率器件MOS2的导通阻抗不变，保证负载达到恒流状态时的检测电流值等于参考电流值，检测电流值与参考电流值不存在误差。由于控制电流源30的调节，使得第一二极管D1导通后，流经第一二极管D1的电流等于栅极源电流Isrc，避免栅极漏电流Ileak对检测电流值带来误差，使负载40在达到稳态时的输出电流达到参考电流值，实现负载40的恒流。

上述实施例提供的控制电路及控制方法，在电流误差放大器确定负载的检测电流值等于参考电流值时，控制第一单向导通器件导通，通过第一采样模块对流经第一单向导通器件的电流进行采样，使控制电流源基于流经第一单向导通器件的电流对栅极源电流进行调节，保证流经第一单向导通器件的电流等于栅极源电流，避免因为氮化镓功率器件的栅极漏电流导致在负载达到稳态时的检测电流值与参考电流值之间存在误差，保证负载在达到稳态时检测电流值等于参考电流值，提升了控制电路恒流控制的闭环控制精度，实现对负载精准的闭环控制。

在一种可能的实现方式中，如图6所示，检测模块包括：温度采样单元105和温度误差放大器106。

温度采样单元105用于对负载40的温度进行采样，温度采样单元105的输出端连接温度误差放大器106的负输入端，温度误差放大器106的正输入端用于接收输入的参考温度值TBAT_REG_REF，温度误差放大器106的输出端连接第一二极管D1的阴极，用于在负载40的采样温度值TBAT_SNS和参考温度值TBAT_REG_REF相等时，确定负载满足达到预设状态。

基于上述控制电路，本申请实施例还提供一种应用于上述控制电路的控制方法。请参考图9，为本申请实施例提供的再一种控制方法的流程示意图，如图9所示，上述S20可以包括：

S207：通过温度采样单元对负载的温度进行采样。

S208：通过温度误差放大器在负载的采样温度值和参考温度值相等时，确定负载达到预设状态。

S209：通过温度误差放大器控制第一单向导通器件导通。

本实施例中，预设状态为负载40的温度达到预设参考温度的预设过温保护状态，温度采样单元105对负载40的温度进行检测，温度误差放大器106在确定检测温度值TBAT_SNS小于参考温度值TBAT_REG_REF时输出高电平，第一二极管D1截止；温度误差放大器106在确定检测温度值TBAT_SNS等于参考温度值TBAT_REG_REF时，温度误差放大器106基于补偿值输出高电平，第一二极管D1导通，使氮化镓功率器件MOS2的栅极电压被拉，降低流过负载的电流及功率，保证负载的温度不再上升。由于控制电流源30的调节，使得第一二极管D1导通后，流经第一二极管D1的电流等于栅极源电流Isrc，避免栅极漏电流Ileak对检测温度值带来误差，使负载40在达到稳态时的温度达到参考温度值，实现负载40精准的过温保护。

上述实施例提供的控制电路及控制方法，在温度误差放大器确定负载的检测温度值等于参考温度值时，控制第一单向导通器件导通，使氮化镓功率器件的导通阻抗不变，保证负载的温度不再上升。通过第一采样模块对流经第一单向导通器件的电流进行采样，使控制电流源基于流经第一单向导通器件的电流对栅极源电流进行调节，保证流经第一单向导通器件的电流等于栅极源电流，避免因为氮化镓功率器件的栅极漏电流导致在负载的检测温度值与参考温度值之间存在误差，提升了控制电路过温保护控制的闭环控制精度，实现对负载精准的闭环控制。

需要说明的是，上述实施例中的输出电压采样单元和电压误差放大器、输出电流采样单元和电流误差放大器、温度采样单元和温度误差放大器可以在该控制电路中并联设置。

在上述实施例的基础上，本申请实施例还提供一种控制电路。请参考图10，为本申请实施例提供的再一种控制电路的示意图，如图10所示，检测模块10还包括：第二采样模块50、第二误差放大器60和第二二极管D2。

第二采样模块50的输入端并联在氮化镓功率器件MOS2的漏源极，第二采样模块50的输出端连接第二误差放大器60的负输入端，第二误差放大器60的正输入端用于接收输入的参考电流值，第二误差放大器60的输出端连接第二二极管D2的阴极，用于在氮化镓功率器件MOS2的采样电流值和参考电流值相等时，确定负载40达到预设状态。

需要说明的是，第二单向导通器件除了可以为图10中所示的二极管外，还可以为其他具有单向电流方向的器件，例如MOS管或者三极管，本实施例对此不做限制。

基于上述控制电路，本申请实施例还提供一种应用于上述控制电路的控制方法。请参考图11，为本申请实施例提供的又另一种控制方法的流程示意图，如图11所示，该方法还可以包括：

S51：通过第二采样模块对氮化镓功率器件的漏源极电流进行采样。

S52：通过第二误差放大器在氮化镓功率器件的采样电流值和参考电流值相等时，确定负载达到预设状态。

S53：通过第二误差放大器控制第二单向导通器件导通。

S54：通过第一采样模块对流经第二单向导通器件的电流进行采样。

S55：通过控制电流源根据流经第二单向导通器件的电流对栅极源电流进行调节，以使得流经第二单向导通器件的电流等于栅极源电流，使得负载维持预设状态。

本实施例中，如图10及图11所示，预设状态为氮化镓功率器件MOS2的导通电流达到预设电流值的预设过流保护状态，第二采样模块50对负载40的漏源极电流进行检测，第二误差放大器60在确定检测电流值IBAT_SNS小于参考电流值IBAT_REG_REF时输出高电平，第二二极管D2截止；第二误差放大器60在确定检测电流值IBAT_SNS等于参考电流值电IBAT_REG_REF时，第二误差放大器60基于补偿值输出高电平，第二二极管D2导通，使氮化镓功率器件MOS2的栅极电压被拉低并保持恒定，氮化镓功率器件MOS2的导通阻抗不变，氮化镓功率器件MOS2的栅源极电流不再升高。由于控制电流源30的调节，使得第二二极管D2导通后，流经第二二极管D2的电流等于栅极源电流Isrc，避免栅极漏电流Ileak对检测电流值带来误差，使氮化镓功率器件MOS2的导通电流不会超过参考电流值，实现对氮化镓功率器件MOS2的保护，避免氮化镓功率器件MOS2过流损坏。

上述实施例提供的控制电路及控制方法，在第二误差放大器确定氮化镓功率器件的检测电流值等于参考电流值时，控制第二单向导通器件导通，使得氮化镓功率器件MOS2的栅源极电流不再升高，避免因为氮化镓功率器件的栅极漏电流导致在氮化镓功率器件检测电流值超过参考电流值，实现对氮化镓功率器件的精准保护，避免氮化镓功率器件过流损坏。

在一种可能的实现方式中，第二采样模块50、第二误差放大器60和第二二极管D2构成的检测模块除了可以检测氮化镓功率器件MOS2的栅源极电流外，还可以检测氮化镓功率器件MOS2的源极电压。

请参考图12，为本申请实施例提供的又另一种控制电路的示意图，如图12所示，第二采样模块50的输入端连接在氮化镓功率器件MOS2的源极和地之间，第二采样模块50的输出端连接第二误差放大器60的负输入端，第二误差放大器60的正输入端用于接收输入的参考电压值，第二误差放大器60的输出端连接第二二极管D2的阴极，用于在氮化镓功率器件MOS2的采样电压值和参考电压值相等时，确定负载40达到预设状态。

基于上述控制电路，本申请实施例还提供一种应用于上述控制电路的控制方法。请参考图13，为本申请实施例提供的又再一种控制方法的流程示意图，如图13所示，该方法还可以包括：

S61：通过第二采样模块对氮化镓功率器件的源极电压进行采样。

S62：通过第二误差放大器在氮化镓功率器件的采样电压值和参考电压值相等时，确定负载达到预设状态。

S63：通过第二误差放大器控制第二单向导通器件导通。

S64：通过第一采样模块对流经第二单向导通器件的电流进行采样。

S65：通过控制电流源根据流经第二单向导通器件的电流对栅极源电流进行调节，以使得流经第二单向导通器件的电流等于栅极源电流，使得负载维持预设状态。

本实施例中，如图12及图13所示，预设状态为氮化镓功率器件MOS2的导通电压达到预设电压值的预设过压保护状态，第二采样模块50对负载40的源极电压进行检测，第二误差放大器60在确定检测电压值VSRC_SNS小于参考电压值VSRC_REG_REF时输出高电平，第二二极管D2截止；第二误差放大器60在确定检测电压值VSRC_SNS等于参考电压值电VSRC_REG_REF时，第二误差放大器60基于补偿值输出高电平，第二二极管D2导通，使氮化镓功率器件MOS2的栅极电压被拉低并保持恒定，氮化镓功率器件MOS2的导通阻抗不变，氮化镓功率器件MOS2的源极电压不再升高。由于控制电流源30的调节，使得第二二极管D2导通后，流经第二二极管D2的电流等于栅极源电流Isrc，避免栅极漏电流Ileak对检测电流值带来误差，使氮化镓功率器件MOS2的导通电压不会超过参考电压值，实现对氮化镓功率器件MOS2的保护，避免氮化镓功率器件MOS2过压损坏。

请参考图14，为基于现有的氮化镓功率器件的控制电路的仿真示意图，如图14所示，G1用于表示检测模块，vref为检测模块的正输入端，fb为检测模块的负输入端，负载电压vout通过电阻R4&R5（1/10的比例）的分压和参考电压vref比较，确定负载的检测电压值VBAT_SNS是否等于参考电压值VBAT_REG_REF（该仿真中设为1V），当vout通过电阻R4&R5的分压等于参考电压vref时，G1的eao端输出低电平，二极管D4导通，在二极管D4上产生Isource-Ilekage的电流，系统平衡时VBAT_SNS是0.9V，而VBAT_REG_REF=1V，该漏电流Ilekage引起的误差导致负载的实际电压值为8.9999962V，与想要的10V输出电压值存在较大的误差。

请参考图15，为基于本申请实施例的氮化镓功率器件的控制电路的仿真示意图，如图15所示，G3表示检测模块10，vref为检测模块10的正输入端，fb为检测模块10的负输入端，eao2为检测模块10的输出端，输出电压vout2通过电阻R9&R8（1/10的比例）的分压和参考电压vref2比较，确定负载的检测电压值VBAT_SNS是否等于参考电流值VBAT_REG_REF，当vout2通过电阻R9&R8的分压等于参考电压vref2时，G3的eao2端输出低电平，二极管D7导通，G4表示控制电流源30，Vcs2表示第一采样模块20，Vcs2对流经二极管D7的电流采样，并返回给G4，由G4根据流经二极管D7的电流对栅极源电流Isource进行调节，使输出至二极管D7的电流等于设定的I4电流值，也等于电流I3，达到稳态时流经G3的电流为0，此时fb和vref2完全相等，负载的实际电压值为9.9999962V，与想要的电压值10V只有极小的误差，可以忽略不计。

上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种控制电路，其特征在于，所述控制电路包括：氮化镓功率器件、检测模块、第一单向导通器件、第一采样模块、控制电流源；

其中，所述控制电流源的第一输入端连接栅极源电流，所述控制电流源的输出端连接所述氮化镓功率器件的栅极，用于控制所述氮化镓功率器件的栅极电压；

所述氮化镓功率器件的漏极连接电源，所述氮化镓功率器件的源极连接负载，以根据所述氮化镓功率器件的栅极电压，调节所述负载的输出功率；

所述检测模块的输入端连接所述负载，用于对所述负载的状态进行检测，并根据检测状态值和参考状态值确定所述负载是否达到预设状态；

所述检测模块的输出端连接所述第一单向导通器件的阴极，用于在确定所述负载达到预设状态时使所述第一单向导通器件导通；

所述第一单向导通器件的阳极分别连接所述控制电流源、所述氮化镓功率器件的栅极和源极，所述第一采样模块连接在所述控制电流源和所述第一单向导通器件之间，用于对流经所述第一单向导通器件的电流进行采样；

所述控制电流源的第二输入端连接所述第一采样模块的输出端，用于根据流经所述第一单向导通器件的电流对所述栅极源电流进行调节，使流经所述第一单向导通器件的电流等于所述栅极源电流，使得所述负载维持所述预设状态。

2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述检测模块包括：输出电压采样单元和电压误差放大器；

所述输出电压采样单元的输入端连接在所述负载的两端，用于对所述负载的输出电压进行采样；

所述输出电压采样单元的输出端连接所述电压误差放大器的负输入端，所述电压误差放大器的正输入端用于接收输入的参考电压值，所述电压误差放大器的输出端连接所述第一单向导通器件的阴极，用于在所述负载的采样电压值和参考电压值相等时，确定所述负载达到所述预设状态。

3.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述检测模块包括：输出电流采样单元和电流误差放大器，所述控制电路还包括：电阻；

所述电阻连接在所述负载和地之间，所述输出电流采样单元的输入端连接所述电阻的两端，用于对所述负载的输出电流进行采样；

所述输出电流采样单元的输出端连接所述电流误差放大器的负输入端，所述电流误差放大器的正输入端用于接收输入的参考电流值，所述电流误差放大器的输出端连接所述第一单向导通器件的阴极，用于在所述负载的采样电流值和参考电流值相等时，确定所述负载达到所述预设状态。

4.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述检测模块包括：温度采样单元和温度误差放大器；

所述温度采样单元用于对所述负载的温度进行采样，所述温度采样单元的输出端连接所述温度误差放大器的负输入端，所述温度误差放大器的正输入端用于接收输入的参考温度值，所述温度误差放大器的输出端连接所述第一单向导通器件的阴极，用于在所述负载的采样温度值和参考温度值相等时，确定所述负载达到所述预设状态。

5.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述控制电路还包括：第二采样模块、第二误差放大器和第二单向导通器件；

所述第二采样模块的输入端并联在所述氮化镓功率器件的漏源极，所述第二采样模块的输出端连接所述第二误差放大器的负输入端，所述第二误差放大器的正输入端用于接收输入的参考电流值，所述第二误差放大器的输出端连接所述第二单向导通器件的阴极，用于在所述氮化镓功率器件的采样电流值和参考电流值相等时，确定所述负载达到所述预设状态。

6.如权利要求5所述的控制电路，其特征在于，所述第二采样模块的输入端并联在所述氮化镓功率器件的源极和地之间，所述第二采样模块的输出端连接所述第二误差放大器的负输入端，所述第二误差放大器的正输入端用于接收输入的参考电压值，所述第二误差放大器的输出端连接所述第二单向导通器件的阴极，用于在所述氮化镓功率器件的采样电压值和参考电压值相等时，确定所述负载达到所述预设状态。

7.一种控制方法，其特征在于，应用于上述权利要求1-6任一项所述的控制电路，所述控制电路包括：氮化镓功率器件、检测模块、第一单向导通器件、第一采样模块、控制电流源；所述控制方法包括：

通过所述控制电流源根据栅极源电流控制所述氮化镓功率器件的栅极电压，以根据所述氮化镓功率器件的栅极电压，调节所述负载的输出功率；

通过所述检测模块对所述负载的状态进行检测，并根据检测状态值和参考状态值确定所述负载达到预设状态时使所述第一单向导通器件导通；

通过所述第一采样模块对流经所述第一单向导通器件的电流进行采样；

通过所述控制电流源根据流经所述第一单向导通器件的电流对所述栅极源电流进行调节，以使得流经所述第一单向导通器件的电流等于所述栅极源电流，使得所述负载维持所述预设状态。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，若所述检测模块包括：输出电压采样单元和电压误差放大器；所述通过所述检测模块对所述负载的状态进行检测，并根据检测状态值和参考状态值确定所述负载达到预设状态时使所述第一单向导通器件导通，包括：

通过所述输出电压采样单元对所述负载的输出电压进行采样；

通过所述电压误差放大器在所述负载的采样电压值和参考电压值相等时，确定所述负载达到所述预设状态；

通过所述电压误差放大器控制所述第一单向导通器件导通。

9.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，若所述检测模块包括：输出电流采样单元和电流误差放大器；所述通过所述检测模块对所述负载的状态进行检测，并根据检测状态值和参考状态值确定所述负载达到预设状态时使所述第一单向导通器件导通，包括：

通过所述输出电流采样单元对所述负载的输出电流进行采样；

通过所述电流误差放大器在所述负载的采样电流值和参考电流值相等时，确定所述负载达到所述预设状态；

通过所述电流误差放大器控制所述第一单向导通器件导通。

10.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，若所述检测模块包括：温度采样单元和温度误差放大器；所述通过所述检测模块对所述负载的状态进行检测，并根据检测状态值和参考状态值确定所述负载达到预设状态时使所述第一单向导通器件导通，包括：

通过所述温度采样单元对所述负载的温度进行采样；

通过所述温度误差放大器在所述负载的采样温度值和参考温度值相等时，确定所述负载达到所述预设状态；

通过所述温度误差放大器控制所述第一单向导通器件导通。

11.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，若所述控制电路还包括：第二采样模块、第二误差放大器和第二单向导通器件，所述第二采样模块的输入端连接在所述氮化镓功率器件的栅源极；所述控制方法还包括：

通过所述第二采样模块对所述氮化镓功率器件的漏源极电流进行采样；

通过所述第二误差放大器在所述氮化镓功率器件的采样电流值和参考电流值相等时，确定所述负载达到所述预设状态；

通过所述第二误差放大器控制所述第二单向导通器件导通；

通过所述第一采样模块对流经所述第二单向导通器件的电流进行采样；

通过所述控制电流源根据流经所述第二单向导通器件的电流对所述栅极源电流进行调节，以使得流经所述第二单向导通器件的电流等于所述栅极源电流，使得所述负载维持所述预设状态。

12.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述第二采样模块的输入端连接在所述氮化镓功率器件的源极和地之间，所述控制方法还包括：

通过所述第二采样模块对所述氮化镓功率器件的源极电压进行采样；

通过所述第二误差放大器在所述氮化镓功率器件的采样电压值和参考电压值相等时，确定所述负载达到所述预设状态；

通过所述第二误差放大器控制所述第二单向导通器件导通；

通过所述第一采样模块对流经所述第二单向导通器件的电压进行采样；

通过所述控制电流源根据流经所述第二单向导通器件的电流对所述栅极源电流进行调节，以使得流经所述第二单向导通器件的电流等于所述栅极源电流，使得所述负载维持所述预设状态。

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