CN115603549A - Mosfet管的自适应分级驱动方法和电路 - Google Patents

Mosfet管的自适应分级驱动方法和电路 Download PDF

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Abstract

本申请涉及电力电子技术领域的一种MOSFET管的自适应分级驱动方法和电路，该方法通过采集MOSFET管的漏源电压；根据采集的开启和完全关断后的稳态电压值、预设固定偏置及预设偏置校准电压，确定检测阈值；将漏源电压叠加预设偏置电压后与检测阈值进行比较，判断MOSFET管所处的开关过渡状态；开关过渡状态包括：米勒平台之前、米勒平台、米勒平台之后；根据开关过渡状态、预设基础驱动电流配置以及预设驱动状态控制信息，得到驱动电流编码；采用D/A转换模块将驱动电流编码转换为驱动电流，并将驱动电流输出至MOSFET管栅极。采用本方法可以自适应实际MOSFET管的工况，实现分级驱动，降低开关损耗，提高系统效率。

Description

MOSFET管的自适应分级驱动方法和电路
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种MOSFET管的自适应分级驱动方法和电路。
背景技术
MOSFET管的开关类半导体器件广泛于各类消费电子、工业和车载产品之中，例如各类开关电源（包括各类dc-dc转换器、逆变器等）、D类功率放大器、电机驱动器等等。此类半导体器件的功率级，往往采用MOSFET管作为开关器件。此类应用电路中的负载，往往是电感性元件。电感自身具有续流特性。这种特性在结合MOSFET管作为开关的应用场景中，会引起MOSFET管导通与关断状态切换过程中的电压、电流交叠的现象。这种交叠会在MOSFET管上产生有功功率，以热的形式耗散，是MOSFET管开关损耗的主要来源。目前的消费类电子设备普遍追求小型化。为使用更小体积的磁性元件，开关电源的开关频率也在不断提高，这也使得开关损耗在总损耗中的占比不断增加。例如，对于D类功率放大器这类平均功率器件来说，开关损耗已经成为了限制系统效率提高的主要瓶颈之一。
为了降低开关损耗，有两类传统方法。其一是增加MOSFET管的驱动强度，增加di/dt。由于PCB上的走线、芯片封装上普遍存在寄生电感，在此电感作用下，驱动强度的增加会使得开关动作时的MOSFET管漏源电压尖峰的幅值增大（dV = L * di/dt）。这增加了MOSFET管开关时所承受的电应力。系统设计时需要选用耐压更高的MOSFET管，导致成本上升。其二是选用尽可能小寄生电容（主要指Cgs，Cgd）的MOSFET管器件。而对于同系列的MOSFET管，半导体制造工艺决定了寄生电容与导通电阻是负相关的。小寄生电容的MOSFET管虽然降低了开关损耗，却又会引起导通损耗的升高，系统效率仍然得不到显著提升。即使通过仔细计算，找出了典型工况下导通损耗与开关损耗的最佳组合，且使两者之和最小，也仅仅能够覆盖固定输入、输出等条件的典型工况，对于其他可能的工况缺乏适应性。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种MOSFET管的自适应分级驱动方法和电路。
一种MOSFET管的自适应分级驱动方法，所述方法包括：
采集MOSFET管的漏源电压。
采集并存储MOSFET管在完全开启和完全关断后的稳态电压值。
根据开启和完全关断后的稳态电压值、预设固定偏置以及预设偏置校准电压，确定检测阈值。
将所述漏源电压叠加预设偏置电压后与检测阈值进行比较，判断MOSFET管所处的开关过渡状态；所述开关过渡状态包括：米勒平台之前、米勒平台、米勒平台之后。
根据开关过渡状态、预设的基础驱动电流配置以及预设驱动状态控制信息，得到驱动电流编码。
采用D/A转换模块将所述驱动电流编码转换为驱动电流，并将所述驱动电流输出至所述MOSFET管。
在其中一个实施例中，检测阈值包括第一检测阈值和第二检测阈值；第一检测阈值是将MOSFET管完全关闭后的稳态电压值叠加预设固定偏置和预设偏置校准电压得到的；第二检测阈值是将MOSFET管完全开启后的稳态电压值叠加预设固定偏置和预设偏置校准电压得到的。
将所述漏源电压叠加预设偏置电压后与检测阈值进行比较，判断MOSFET管所处的开关过渡状态；包括：
当所述漏源电压叠加预设偏置电压后大于等于第一检测阈值时，则MOSFET管所处的开关过渡状态为米勒平台之前。
当所述漏源电压叠加预设偏置电压后小于第一检测阈值且大于等于第二检测阈值时，则MOSFET管所处的开关过渡状态为米勒平台。
当所述漏源电压叠加预设偏置电压后小于第二检测阈值时，则MOSFET管所处的开关过渡状态为米勒平台之后。
在其中一个实施例中，采集MOSFET管的漏源电压，包括：
采用差分放大器采集MOSFET管的漏源电压。
在其中一个实施例中，采集并存储MOSFET管在完全开启和完全关断后的稳态电压值，包括：
采用采样保持器采集并存储MOSFET管在完全开启和完全关断后的稳态电压值。
在其中一个实施例中，预设的基础驱动电流配置包括驱动阶段电流配置和基础驱动电流配置；驱动阶段电流配置包括米勒平台之前驱动电流、米勒平台驱动电流、米勒平台之后驱动电流。
所述基础驱动电流配置为单位驱动电流编码。
预设驱动状态控制信息包括：开启MOSFET管和关闭MOSFET管。
根据开关过渡状态、预设的基础驱动电流配置以及预设驱动状态控制信息，得到驱动电流编码，包括：
将开关过渡状态选择的对应驱动阶段电流配置与基础驱动电流配置相乘，得到驱动电流编码。
当预设驱动状态控制信息为开启MOSFET管时，输出正的驱动电流编码。
当预设驱动状态控制信息为关闭MOSFET管时，输出负的驱动电流编码。
一种MOSFET管的自适应分级驱动电路，所述自适应分级驱动电路包括：系统设置与逻辑控制模块、状态检测模块、驱动电流控制字生成模块以及驱动电流D/A转换模块。
所述系统设置与逻辑控制模块，用于接收基础驱动电流配置、MOSFET管开启和关断的偏置调节配置和驱动阶段电流配置，并将所述基础驱动电流配置和驱动阶段电流配置输出至所述驱动电流控制字生成模块；将MOSFET管开启和关断的偏置调节配置输出至所述状态检测模块。
所述状态检测模块，用于采集MOSFET管的漏源电压；当MOSFET管的状态控制信息为采集稳态电压值时，则采集并存储MOSFET管在完全开启和完全关断后的稳态电压值；当MOSFET管的状态控制信息为驱动MOSFET管开启或关断时，则根据开启和完全关断后的稳态电压值、预设固定偏置以及预设偏置校准电压，确定检测阈值；将所述漏源电压叠加预设偏置电压后与检测阈值进行比较，判断MOSFET管所处的开关过渡状态；并将所述开关过渡状态输出至驱动电流控制字生成模块中；所述开关过渡状态包括：米勒平台之前、米勒平台、米勒平台之后。
所述驱动电流控制字生成模块，用于根据预设驱动状态控制信息、所述基础驱动电流配置、所述驱动阶段电流配置以及所述开关过渡状态，输出驱动电流编码至所述驱动电流D/A转换模块。
所述驱动电流D/A转换模块，用于将驱动电流编码转换为驱动电流，并输出值MOSFET管的栅极。
在其中一个实施例中，所述系统设置与逻辑控制模块包括：系统设置接口、系统设置寄存器、逻辑控制单元。
所述系统设置接口，用于接收基础驱动电流配置、MOSFET管开启和关断的偏置调节配置和驱动阶段电流配置，并传输至状态检测模块中。
所述系统设置寄存器，用于保存所述系统设置接口接收的信息。
所述逻辑控制单元，用于将MOSFET管的状态控制信息输出至状态检测模块。
在其中一个实施例中，所述状态检测模块包括：差分放大器、第一多路复选器、第二多路复选器、第一采样保持器、第二采样保持器、第一比较器、第二比较器、第一偏置调节单元、第二偏置调节单元。
所述差分放大器，用于采集MOSFET管的漏、源极之间的电压，得到漏源电压，并将漏源电压传输至所述第一多路复选器的输入端；所述第一多路复选器的控制端与系统设置与逻辑控制模块连接，所述第一多路复选器的第一个输出端与第一保持采样器的输入端，所述第一多路复选器的第二个输出端与所述第二保持采样器的输入端，所述第一多路复选器的第三个输出端与第一偏置调节单元的第一个输入端和第二偏置调节单元的第一个输入端连接；第一偏置调节单元和第二偏置调节单元的第二个输入端分别接收和MOSFET管开启、关断偏置调节配置，第一保持采样器和第一偏置调节单元的输出端与第一比较器的输入端连接，第二保持采样器和第二偏置调节单元的输出端与第二比较器的输入端连接，第一比较器和第二比较器的输出端均与第二多路复选器的输入端连接，所述第二多路复选器的输出端与驱动电流控制字生成模块连接；所述第二多路复选器的控制端与系统设置与逻辑控制模块连接。
在其中一个实施例中，所述驱动电流控制字生成模块包括第三多路复选器和两个乘法器。
所述第三多路复选器的输入端接收驱动阶段电流配置，所述第三多路复选器的控制端与状态检测模块的输出端连接，所述第三多路复选器的输出端与第一个乘法器的一个输入端连接，第一个乘法器的另一个输入端接收从系统设置与逻辑控制模块输出的基础驱动电流配置；第一个乘法器的输出端与第二个乘法器的一个输入端连接，第二个乘法器的另一个输入端接收预设驱动状态控制信息，第二个乘法器的输出端与驱动电流D/A转换模块连接。
在其中一个实施例中，驱动电流D/A转换模块包括3-bit分段式DAC模块。
上述MOSFET管的自适应分级驱动方法和电路，该方法通过采集MOSFET管的漏源电压；根据采集的开启和完全关断后的稳态电压值、预设固定偏置以及预设偏置校准电压，确定检测阈值；将漏源电压叠加预设偏置电压后与检测阈值进行比较，判断MOSFET管所处的开关过渡状态；开关过渡状态包括：米勒平台之前、米勒平台、米勒平台之后；根据开关过渡状态、预设的基础驱动电流配置以及预设驱动状态控制信息，得到驱动电流编码；采用D/A转换模块将驱动电流编码转换为驱动电流，并将驱动电流输出至MOSFET管栅极。采用本方法可以自适应实际MOSFET管的工况，实现分级驱动，降低开关损耗，提高系统效率。
附图说明
图1现有技术中MOSFET管开启过程的等效电路及电压和电流变化曲线示意图；
图2为一个实施例中MOSFET管的自适应分级驱动方法的流程示意图；
图3为一个实施例中MOSFET管的自适应分级驱动电路原理结构图；
图4为另一个实施例中状态检测模块的组成框图；
图5为一个实施例中驱动电流控制字生成模块的组成框图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
如图1所示，其中图1中（a）为MOSFET管的开启过程中的电压和电流变化曲线，（b）为米勒平台之前（第一阶段）的电路原理等效图，（c）为米勒平台和米勒平台之后（第一阶段和第三阶段）的电路原理等效图。以一个非同步升压dc-dc转换器中的MOSFET管开启过程为例，米勒平台前，MOSFET管漏极电压始终为VOUT，且流经MOSFET管漏、源极的电流IDS逐渐增加，流经二极管的电流逐渐降低，两者之和等于电感电流，MOSFET管驱动电流为Cgs与Cgd充电；t1时刻，IDS增加到与电感电流相等，二极管不再有电流，从此时刻开始，进入米勒平台；米勒平台期间，MOSFET管的驱动电流主要流向Cgd，使得栅极与漏极之间的电压Vgd不断降低，而此时Vgs几乎不变，因此Vds也在不断降低；随着Vds不断降低，MOSFET最终会进入线性区，对应t2时刻；Vgs得以继续升高，直至t3时刻到达驱动电压，至此MOSFET管打开过程结束。MOSFET管关断过程与开启过程类似，在进入米勒平台前和米勒平台期间存在着I/V交叠，导致开关损耗，且在米勒平台期间漏源电压完成从低到高的跳变。
由上述分析可知，MOSFET管打开过程中，MOSFET管的漏源电压由高变低主要在米勒平台期完成。MOSFET管的漏极电压变化实际上需要对漏极对地的寄生电容C充放电来实现。在为寄生电容C充电过程中，其与寄生电感L产生的振荡，即为漏源电压波形在电压跳变边沿出现振铃的主要原因。在寄生电容C与寄生电感L一定时，漏源电压转换斜率越大，振荡的幅值越高，MOSFET管所承受的电应力越大。
另一方面，在t1到t4期间，MOSFET管的IDS与VDS都存在着时间上的交叠，此I/V交叠成为了MOSFET管开关损耗的主要组成部分。为了降低开关损耗，提高系统效率，I/V交叠时间越短越好。
自适应指的是自适应实际MOSFET管的工况，是对于负载的自适应。因为MOSFET管米勒平台的位置会随着负载电流变化而变化，因此，固定延时方案缺乏适应性，通常都做的比较保守，并不能充分发挥分级驱动的作用。
本方法中的自适应分级驱动区别于传统的固定分阶段驱动MOSFET管。对于同一个MOSFET管，米勒平台位置由其承载的漏源电流决定。传统的固定分阶段驱动方式无法根据电流大小，准确跟踪米勒平台位置，也就是不同阶段之间的分界线位置。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种MOSFET管的自适应分级驱动方法，该方法包括以下步骤：
步骤200：采集MOSFET管的漏源电压。
步骤202：采集并存储MOSFET管在完全开启和完全关断后的稳态电压值。
具体的，MOSFET管在完全开启和完全关断后的稳态电压为：MOSFET管完全开启后和完全关断后的漏源电压。
步骤204：根据开启和完全关断后的稳态电压值、预设固定偏置以及预设偏置校准电压，确定检测阈值。
具体的，从图1（a）可以看出，在MOSFET管开启或关断的过渡过程结束后，MOSFET管的漏源电压Vds将会保持稳定：MOSFET管打开后，Vds为MOSFET管的导通电阻与Ids电流的乘积；如图1中（b）、（c）所示的电路，MOSFET管关断后，Vds为VOUT加上续流二极管正向导通压降Vdiode；过渡过程结束后，采集MOSFET管开启和关断后的稳态电压。阶段一与阶段二、阶段二与阶段三之间的检测阈值，即可由此稳态电压叠加上固定偏置（作为优选，固定偏置为10%的VIN电压），再叠加预设偏置校准电压而产生。
步骤206：将漏源电压叠加预设偏置电压后与检测阈值进行比较，判断MOSFET管所处的开关过渡状态；开关过渡状态包括：米勒平台之前、米勒平台、米勒平台之后。
具体的，如图1中（a）所示，t1到t2期间为阶段一，以较大电流驱动MOSFET管，尽可能缩短从t1到t2的时间，降低开关损耗；t2到t3期间为阶段二，降低MOSFET管的驱动电流，使得漏源电压转换时发生的振荡尽可能小，降低MOSFET管所承受的电应力；t3到t4期间为阶段三，增加驱动电流，尽可能缩短从t3到t4的时间，降低开关损耗。
根据MOSFET管的漏源电压来判断开关过渡过程正处于哪一个时间阶段，以决定驱动电流的大小。
步骤208：根据开关过渡状态、预设的基础驱动电流配置以及预设驱动状态控制信息，得到驱动电流编码。
其中，预设驱动状态控制信息用于控制输出正电流或负电流。例如，开启N-MOSFET管时，输出电流为正；关断N-MOSFET时，输出电流为负。开启P-MOSFET时输出电流为负；关断P-MOSFET时，输出电流为正。P-MOSFET与N-MOSFET的开关转换过程类似的。
预设驱动状态控制信息包括：开启或者关断MOSFET管控制信息。MOSFET管状态即开启和关断两种。MOSFET管开启时电流流向是从驱动电路到MOSFET管，MOSFET管关断时电流流向是从MOSFET管到驱动电路。
预设的基础驱动电流配置是外部输入的基础驱动电流配置信息，基础驱动电流配置是指一个“单位”驱动电流，由外部系统设定。后续电流调整，都是在这个单位电流基础上乘以相应倍率。例如，这个开启/关断速率会影响EMI和效率之间的平衡。开关越快，EMI越差，效率越高。对于同一个设计，如果追求效率，对EMI要求不高，可以增加这个“单位”驱动电流以提高效率。
驱动电流编码(也就是驱动电流)，在米勒平台之前、米勒平台、米勒平台之后三个阶段各不相同，在同个阶段内部是恒定的。
步骤210：采用D/A转换模块将驱动电流编码转换为驱动电流，并将驱动电流输出至MOSFET管。
上述MOSFET管的自适应分级驱动方法，该方法通过采集MOSFET管的漏源电压；根据采集的开启和完全关断后的稳态电压值、预设固定偏置以及预设偏置校准电压，确定检测阈值；将漏源电压叠加预设偏置电压后与检测阈值进行比较，判断MOSFET管所处的开关过渡状态；开关过渡状态包括：米勒平台之前、米勒平台、米勒平台之后；根据开关过渡状态、预设的基础驱动电流配置以及预设驱动状态控制信息，得到驱动电流编码；采用D/A转换模块将驱动电流编码转换为驱动电流，并将驱动电流输出至MOSFET管栅极。采用本方法可以自适应实际MOSFET管的工况，实现分级驱动，降低开关损耗，提高系统效率。
在其中一个实施例中，检测阈值包括第一检测阈值和第二检测阈值；第一检测阈值是将MOSFET管完全关闭后的稳态电压值叠加预设固定偏置和预设偏置校准电压得到的；第二检测阈值是将MOSFET管完全开启后的稳态电压值叠加预设固定偏置和预设偏置校准电压得到的；步骤206包括：当漏源电压叠加预设偏置电压后大于等于第一检测阈值时，则MOSFET管所处的开关过渡状态为米勒平台之前；当漏源电压叠加预设偏置电压后小于第一检测阈值且大于等于第二检测阈值时，则MOSFET管所处的开关过渡状态为米勒平台；当漏源电压叠加预设偏置电压后小于第二检测阈值时，则MOSFET管所处的开关过渡状态为米勒平台之后。
在其中一个实施例中，步骤200包括：采用差分放大器采集MOSFET管的漏源电压。
在其中一个实施例中，步骤202包括：采用采样保持器采集并存储MOSFET管在完全开启和完全关断后的稳态电压值。
在其中一个实施例中，预设的基础驱动电流配置包括驱动阶段电流配置和基础驱动电流配置；驱动阶段电流配置包括米勒平台之前驱动电流、米勒平台驱动电流、米勒平台之后驱动电流；基础驱动电流配置为单位驱动电流编码；预设驱动状态控制信息包括：开启MOSFET管和关闭MOSFET管；步骤208包括：将开关过渡状态选择的对应驱动阶段电流配置与基础驱动电流配置相乘，得到驱动电流编码；当预设驱动状态控制信息为开启MOSFET管时，输出正的驱动电流编码；当预设驱动状态控制信息为关闭MOSFET管时，输出负的驱动电流编码。
应该理解的是，虽然图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种MOSFET管的自适应分级驱动电路，自适应分级驱动电路包括：系统设置与逻辑控制模块10、状态检测模块20、驱动电流控制字生成模块30以及驱动电流D/A转换模块40。
系统设置与逻辑控制模块10，用于接收基础驱动电流配置、MOSFET管开启和关断的偏置调节配置和驱动阶段电流配置，并将基础驱动电流配置和驱动阶段电流配置输出至驱动电流控制字生成模块30；将MOSFET管开启和关断的偏置调节配置输出至状态检测模块20。基础驱动电流配置、MOSFET管开启和关断的偏置调节配置和驱动阶段电流配置是外部设置的，是系统设置与逻辑控制模块10的外部输入信号。
具体的，系统设置与逻辑控制以数字电路形式实现。系统侧通过数字接口，将MOSFET管开启和关断的偏置调节配置、驱动阶段电流配置、基础驱动电流配置写入。MOSFET管开启、关断的偏置调节配置用于精细调节阶段一与阶段二、阶段二与阶段三的检测阈值。
状态检测模块20，用于采集MOSFET管的漏源电压；当MOSFET管的状态控制信息为采集稳态电压值时，则采集并存储MOSFET管在完全开启和完全关断后的稳态电压值；当MOSFET管的状态控制信息为驱动MOSFET管开启或关断时，则根据开启和完全关断后的稳态电压值、预设固定偏置以及预设偏置校准电压，确定检测阈值；将漏源电压叠加预设偏置电压后与检测阈值进行比较，判断MOSFET管所处的开关过渡状态；并将开关过渡状态输出至驱动电流控制字生成模块30中；开关过渡状态包括：米勒平台之前、米勒平台、米勒平台之后。在MOSFET管的开关过渡过程中，检测到的MOSFET管的漏源电压叠加偏置电压后，输入到比较器中，与MOSFET管开启或关闭后的电平比较，判断具体的开关过渡状态。其开关过渡状态具体有三种，即米勒平台之前（阶段一）、米勒平台中（阶段二）、米勒平台之后（阶段三）。
驱动电流控制字生成模块30，用于根据预设驱动状态控制信息、基础驱动电流配置、驱动阶段电流配置以及开关过渡状态，输出驱动电流编码至驱动电流D/A转换模块40。
预设驱动状态控制信息包括开启MOSFET管、关断MOSFET管。MOSFET管的状态即开启和关断两种状态。开启时电流流向是从驱动电路到MOSFET管，关断时电流流向是从MOSFET管到驱动电路。
驱动电流D/A转换模块40，用于将驱动电流编码转换为驱动电流，并输出值MOSFET管的栅极。
在其中一个实施例中，系统设置与逻辑控制模块包括：系统设置接口、系统设置寄存器、逻辑控制单元。
系统设置接口，用于接收基础驱动电流配置、MOSFET管开启和关断的偏置调节配置和驱动阶段电流配置，并传输至状态检测模块中。
系统设置寄存器，用于保存系统设置接口接收的信息。
逻辑控制单元，用于将MOSFET管的状态控制信息输出至状态检测模块。
开启或关断MOSFET管信号，只是一个要打开或关闭MOSFET管的命令。区分这个是因为，打开时漏源电压是往下降的，关断时漏源电压是往上升的。阶段一、阶段二和阶段三顺序是相反的。
在其中一个实施例中，如图4所示，状态检测模块包括：差分放大器、第一多路复选器、第二多路复选器、第一采样保持器、第二采样保持器、第一比较器、第二比较器、第一偏置调节单元、第二偏置调节单元。
差分放大器，用于采集MOSFET管的漏、源极之间的电压，得到漏源电压，并将漏源电压传输至第一多路复选器的输入端；第一多路复选器的控制端与系统设置与逻辑控制模块连接，第一多路复选器的第一个输出端与第一保持采样器的输入端，第一多路复选器的第二个输出端与第二保持采样器的输入端，第一多路复选器的第三个输出端与第一偏置调节单元的第一个输入端和第二偏置调节单元的第一个输入端连接；第一偏置调节单元和第二偏置调节单元的第二个输入端分别接收和MOSFET管开启、关断偏置调节配置，第一保持采样器和第一偏置调节单元的输出端与第一比较器的输入端连接，第二保持采样器和第二偏置调节单元的输出端与第二比较器的输入端连接，第一比较器和第二比较器的输出端均与第二多路复选器的输入端连接，第二多路复选器的输出端与驱动电流控制字生成模块连接；第二多路复选器的控制端与系统设置与逻辑控制模块连接。
具体的，差分放大器，用于采集MOSFET管的漏、源极之间的电压，同时具备适当的低通滤波作用。
第一多路复选器，用于根据从系统侧接收的MOSFET管的状态控制信息，选择将差分放大器的输出连接至相应的采样保持电路或比较器的输入端。第一多路复选器有三路输出，分别是将MOSFET管在完全导通、完全关断、和开关过渡过程中的电压送出。需要完全导通、完全关断的电压，是因为阈值设定是在此基础上的（比如20%，80%）。
关于第一多路复选器，它的作用有两点，第一，要告诉驱动电路，MOSFET管开启和关断时候，漏源电压到底是多少，因为漏源电压往往就是系统供电电压，是可以变化的，需要系统去检测它。比如电源是24V，电路拓扑决定了MOSFET管关断时两端电压就是电源电压，将阶段一、阶段二的阈值设为20%*VCC，也就是4.8V(也就是比较器一端输入)；阶段二三阈值设为80%*VCC，也就是19.2V，这个VCC需要检测才知道。不仅要采样，还要保持，因为在开关过程中，漏源电压是从高到低或者从低到高变化的，要靠保持电路才能维持住比较器一端的输入。多路复选器，也就是在MOS完全打开或关断后，选通采样和保持电路；在MOSFET管即将要打开和关闭时，选通到两个比较器的输入端，准备与之前保持住的阈值比较。
第二多路复选器，用于根据从系统侧接收的MOSFET管的状态控制信息，选择将第一比较器或第二比较器的结果作为过渡过程状态检测结果输出。
第一采样保持器和第二采样保持器，分别用于采集并存储应用电路中MOSFET管在完全开启和完全关断后的电压值。因为开关过渡过程中，第一多路复选器会用到采集到的电压值，所以需要保持器。
第一比较器和第二比较器，用于将开启、关断过渡过程中的MOSFET管漏源电压，在叠加上偏置调节单元中的偏置电压以后，与采样保持器中存储的信息作比较，得到MOSFET管开启、关断过渡过程的状态检测结果。其中，偏置电压为各阶段的漏源电压检测阈值的微调值，偏置电压的值是外部配置的，比如用户可以写寄存器来调节，其作用是可以做到更精细的控制，更灵活。
第一比较器和第二比较器分别是阶段一二，阶段二三的分界线；在越过阶段一且还没到达阶段二的时候，第二多路复选器输出第一比较器的信号，越过阶段二还没到达阶段三的时候，第二多路复选器就输出第二比较器的信号；第二多路复选器也可以省略，逻辑部分就需要根据第一比较器、第二比较器的结果（2bit），来判断当前处于哪个阶段。
第一偏置调节单元和第二偏置调节单元，分别用于微调第一比较器和第二比较器一侧输入的偏置电压，实现对分级驱动过程过渡点的精确调节。
偏置电压是外部输入的，经由系统设置与逻辑控制模块接收，再传输至状态检测模块的。比如偏置电压可以是，20%和80%两个值，即越过20% VCC电压，认为进入米勒平台，越过80% VCC电压，认为出了米勒平台。因为这个米勒平台的位置，是随负载电流变化的，系统端可以根据负载情况进一步做精细化调整，不同的负载用不同的设置。此处可以再增加一个扩展子模块，来根据负载变化进一步精确调节这个“偏置电压”。
在其中一个实施例中，如图5所示，驱动电流控制字生成模块包括第三多路复选器和两个乘法器。
第三多路复选器的输入端接收驱动阶段电流配置，第三多路复选器的控制端与状态检测模块的输出端连接，第三多路复选器的输出端与第一个乘法器的一个输入端连接，第一个乘法器的另一个输入端接收从系统设置与逻辑控制模块输出的基础驱动电流配置；第一个乘法器的输出端与第二个乘法器的一个输入端连接，第二个乘法器的另一个输入端接收预设驱动状态控制信息，第二个乘法器的输出端与驱动电流D/A转换模块连接。
在其中一个实施例中，驱动电流D/A转换模块包括3-bit分段式DAC模块。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种MOSFET管的自适应分级驱动方法，其特征在于，所述方法包括：
采集MOSFET管的漏源电压；
采集并存储MOSFET管在完全开启和完全关断后的稳态电压值；
根据开启和完全关断后的稳态电压值、预设固定偏置以及预设偏置校准电压，确定检测阈值；
将所述漏源电压叠加预设偏置电压后与检测阈值进行比较，判断MOSFET管所处的开关过渡状态；所述开关过渡状态包括：米勒平台之前、米勒平台、米勒平台之后；
根据开关过渡状态、预设的基础驱动电流配置以及预设驱动状态控制信息，得到驱动电流编码；
采用D/A转换模块将所述驱动电流编码转换为驱动电流，并将所述驱动电流输出至所述MOSFET管。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测阈值包括第一检测阈值和第二检测阈值；第一检测阈值是将MOSFET管完全关闭后的稳态电压值叠加预设固定偏置和预设偏置校准电压得到的；第二检测阈值是将MOSFET管完全开启后的稳态电压值叠加预设固定偏置和预设偏置校准电压得到的；
将所述漏源电压叠加预设偏置电压后与检测阈值进行比较，判断MOSFET管所处的开关过渡状态；包括：
当所述漏源电压叠加预设偏置电压后大于等于第一检测阈值时，则MOSFET管所处的开关过渡状态为米勒平台之前；
当所述漏源电压叠加预设偏置电压后小于第一检测阈值且大于等于第二检测阈值时，则MOSFET管所处的开关过渡状态为米勒平台；
当所述漏源电压叠加预设偏置电压后小于第二检测阈值时，则MOSFET管所处的开关过渡状态为米勒平台之后。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采集MOSFET管的漏源电压，包括：
采用差分放大器采集MOSFET管的漏源电压。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采集并存储MOSFET管在完全开启和完全关断后的稳态电压值，包括：
采用采样保持器采集并存储MOSFET管在完全开启和完全关断后的稳态电压值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，预设的基础驱动电流配置包括驱动阶段电流配置和基础驱动电流配置；驱动阶段电流配置包括米勒平台之前驱动电流、米勒平台驱动电流、米勒平台之后驱动电流；
所述基础驱动电流配置为单位驱动电流编码；
预设驱动状态控制信息包括：开启MOSFET管和关闭MOSFET管；
根据开关过渡状态、预设的基础驱动电流配置以及预设驱动状态控制信息，得到驱动电流编码，包括：
将开关过渡状态选择的对应驱动阶段电流配置与基础驱动电流配置相乘，得到驱动电流编码；
当预设驱动状态控制信息为开启MOSFET管时，输出正的驱动电流编码；
当预设驱动状态控制信息为关闭MOSFET管时，输出负的驱动电流编码。
6.一种MOSFET管的自适应分级驱动电路，其特征在于，所述自适应分级驱动电路包括：系统设置与逻辑控制模块、状态检测模块、驱动电流控制字生成模块以及驱动电流D/A转换模块；
所述系统设置与逻辑控制模块，用于接收基础驱动电流配置、MOSFET管开启和关断的偏置调节配置和驱动阶段电流配置，并将所述基础驱动电流配置和驱动阶段电流配置输出至所述驱动电流控制字生成模块；将MOSFET管开启和关断的偏置调节配置输出至所述状态检测模块；
所述状态检测模块，用于采集MOSFET管的漏源电压；当MOSFET管的状态控制信息为采集稳态电压值时，则采集并存储MOSFET管在完全开启和完全关断后的稳态电压值；当MOSFET管的状态控制信息为驱动MOSFET管开启或关断时，则根据开启和完全关断后的稳态电压值、预设固定偏置以及预设偏置校准电压，确定检测阈值；将所述漏源电压叠加预设偏置电压后与检测阈值进行比较，判断MOSFET管所处的开关过渡状态；并将所述开关过渡状态输出至驱动电流控制字生成模块中；所述开关过渡状态包括：米勒平台之前、米勒平台、米勒平台之后；
所述驱动电流控制字生成模块，用于根据预设驱动状态控制信息、所述基础驱动电流配置、所述驱动阶段电流配置以及所述开关过渡状态，输出驱动电流编码至所述驱动电流D/A转换模块；
所述驱动电流D/A转换模块，用于将驱动电流编码转换为驱动电流，并输出值MOSFET管的栅极。
7.根据权利要求6所述的自适应分级驱动电路，其特征在于，所述系统设置与逻辑控制模块包括：系统设置接口、系统设置寄存器、逻辑控制单元；
所述系统设置接口，用于接收基础驱动电流配置、MOSFET管开启和关断的偏置调节配置和驱动阶段电流配置，并传输至状态检测模块中；
所述系统设置寄存器，用于保存所述系统设置接口接收的信息；
所述逻辑控制单元，用于将MOSFET管的状态控制信息输出至状态检测模块。
8.根据权利要求6所述的自适应分级驱动电路，其特征在于，所述状态检测模块包括：差分放大器、第一多路复选器、第二多路复选器、第一采样保持器、第二采样保持器、第一比较器、第二比较器、第一偏置调节单元、第二偏置调节单元；
所述差分放大器，用于采集MOSFET管的漏、源极之间的电压，得到漏源电压，并将漏源电压传输至所述第一多路复选器的输入端；所述第一多路复选器的控制端与系统设置与逻辑控制模块连接，所述第一多路复选器的第一个输出端与第一保持采样器的输入端，所述第一多路复选器的第二个输出端与所述第二保持采样器的输入端，所述第一多路复选器的第三个输出端与第一偏置调节单元的第一个输入端和第二偏置调节单元的第一个输入端连接；第一偏置调节单元和第二偏置调节单元的第二个输入端分别接收和MOSFET管开启、关断偏置调节配置，第一保持采样器和第一偏置调节单元的输出端与第一比较器的输入端连接，第二保持采样器和第二偏置调节单元的输出端与第二比较器的输入端连接，第一比较器和第二比较器的输出端均与第二多路复选器的输入端连接，所述第二多路复选器的输出端与驱动电流控制字生成模块连接；所述第二多路复选器的控制端与系统设置与逻辑控制模块连接。
9.根据权利要求6所述的自适应分级驱动电路，其特征在于，所述驱动电流控制字生成模块包括第三多路复选器和两个乘法器；
所述第三多路复选器的输入端接收驱动阶段电流配置，所述第三多路复选器的控制端与状态检测模块的输出端连接，所述第三多路复选器的输出端与第一个乘法器的一个输入端连接，第一个乘法器的另一个输入端接收从系统设置与逻辑控制模块输出的基础驱动电流配置；第一个乘法器的输出端与第二个乘法器的一个输入端连接，第二个乘法器的另一个输入端接收预设驱动状态控制信息，第二个乘法器的输出端与驱动电流D/A转换模块连接。
10.根据权利要求6所述的自适应分级驱动电路，其特征在于，驱动电流D/A转换模块包括3-bit分段式DAC模块。
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