CN116722730A - 驱动电路、开关转换器以及功率开关电路控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种驱动电路、开关转换器以及功率开关电路控制方法，其中，该驱动电路用于驱动功率开关电路中的低边开关管，通过驱动电路中的控制模块检测功率开关电路的输入电压，并根据检测到的输入电压的大小控制低边开关管对应的下管驱动模块工作在不同状态，进而在功率开关电路的开关端电压上升阶段，控制下管驱动模块在不同状态下输出不同驱动信号至功率开关电路中低边开关管，实现在开关端的电压上升期间选择性的开通低边开关管，低边开关管开通能够增加开关端与地之间的电阻，进而实现抑制尖峰毛刺脉冲，减小低边开关管过压风险。

Description

驱动电路、开关转换器以及功率开关电路控制方法

技术领域

本申请实施例涉及电子技术领域，尤其涉及一种驱动电路、开关转换器以及功率开关电路控制方法。

背景技术

开关转换器执行开关动作时，开关转换器的开关端常常会出现尖峰毛刺脉冲(Switching spike)，开关转换器包含功率开关电路，尖峰毛刺脉冲会对功率开关电路中的低边开关管产生过压风险，若低边开关管被击穿可能会导致开关转换器无法正常工作。因此，如何抑制尖峰毛刺脉冲是当前亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种驱动电路、开关转换器以及功率开关电路控制方法，能够提升功率开关电路的开关端出现的尖峰毛刺脉冲抑制效果，减小功率开关电路中低边开关管的过压风险。

本申请实施例的第一方面，提供了一种驱动电路，用于驱动功率开关电路，所述功率开关电路包括第一开关管以及第二开关管，所述驱动电路具体用于驱动所述第二开关管；所述驱动电路包括：控制模块和下管驱动模块；所述控制模块的第一端与所述第一开关管的第一端连接，所述控制模块的第二端和所述下管驱动模块的第一端连接，所述下管驱动模块的第二端与所述第二开关管的控制端连接，所述下管驱动模块的第三端与所述第二开关管对应的驱动信号转换模块的输出端连接；

所述控制模块，用于检测所述第一开关管的输入电压，以及，根据所述输入电压和预设电压控制所述下管驱动模块在所述功率开关电路的开关端电压处于上升阶段时的工作状态为第一状态或者第二状态；

所述下管驱动模块，用于对所述驱动信号转换模块输出的第一驱动信号进行转换得到第二驱动信号，并将所述第二驱动信号输出至所述第二开关管的控制端以控制所述第二开关管导通或者关断；其中，所述第一状态时，所述第二驱动信号小于所述第二开关管的门限电压；或者，为所述第二状态时，所述第二驱动信号大于所述第二开关管的门限电压。

在一些可能的设计中，所述控制模块具体用于：若判断所述输入电压小于所述预设电压，则控制所述下管驱动模块的工作状态为所述第一状态；若判断所述输入电压大于或等于所述预设电压，则控制所述下管驱动模块的工作状态为所述第二状态。

在一些可能的设计中，所述下管驱动模块包括：第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、驱动器和切换开关；所述驱动信号转换模块的输出端分别与所述第三开关管的控制端、所述第四开关管的控制端、所述第五开关管的控制端以及所述切换开关的第一端连接，所述第三开关管的第一端与供电电源连接，所述第二开关管的控制端分别与所述第三开关管的第二端、所述第四开关管的第一端、所述第五开关管的第一端以及所述切换开关的第二端连接，所述第六开关管的控制端与所述切换开关的第三端连接，所述第四开关管的第二端和所述第六开关管的第二端接地，所述切换开关的第四端与所述控制模块的第二端连接；

所述控制模块，具体用于向所述切换开关输入控制信号，以控制所述切换开关的第一端与第三端之间导通，同时控制第二端与第三端之间断开，使得所述下管驱动模块为所述第一状态；或者，向所述切换开关输入控制信号，以控制所述切换开关的第一端与第三端之间断开，同时控制第二端与第三端之间导通，使得所述下管驱动模块为所述第二状态。

在一些可能的设计中，所述预设电压小于所述第二开关管的击穿电压，且所述预设电压与所述击穿电压之间的差值小于预设值。

在一些可能的设计中，所述控制模块包括：二极管子模块、电阻以及跟随器；所述二极管子模块的第一端与所述第一开关管的第一端连接，所述二极管子模块的第二端与所述电阻的一端连接，所述电阻的另一端接地，所述二极管子模块的第二端与所述跟随器的输入端连接，所述跟随器的输出端与所述下管驱动模块的第一端连接。

本申请实施例的第二方面，提供了一种开关转换器，包括：功率开关电路以及第一方面或者第一方面任一项所述的驱动电路，所述功率开关电路包括第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的控制端与相应的驱动信号转换模块的输出端连接，所述第一开关管的第一端连接输入电压，所述第一开关管的第二端连接至开关端。

本申请实施例的第三方面，提供了一种功率开关电路控制方法，应用于第一方面以及第一方面任一项所述的驱动电路，或者，第二方面所述的开关转换器，所述驱动电路用于驱动功率开关电路，所述功率开关电路包括第一开关管和第二开关管，所述驱动电路具体用于驱动所述第二开关管，所述驱动电路包括控制模块和下管驱动模块，所述方法包括：

所述控制模块检测所述第一开关管的输入电压；

所述控制模块根据所述输入电压和预设电压控制下管驱动模块在所述功率开关电路的开关端电压处于上升阶段时的工作状态为第一状态或者第二状态；

所述控制模块控制所述下管驱动模块对第一驱动信号进行转换得到第二驱动信号；其中，所述第一驱动信号为所述第二开关管对应的驱动信号转换模块输出的驱动信号；所述第一状态时，所述第二驱动信号小于所述第二开关管的门限电压；或者，为所述第二状态时，所述第二驱动信号大于所述第二开关管的门限电压；

所述控制模块控制所述下管驱动模块将所述第二驱动信号输入至所述第二开关管的控制端以控制所述第二开关管导通或者关断。

在一些可能的设计中，所述控制模块根据所述输入电压和预设电压控制下管驱动模块的工作状态为第一状态或者第二状态，包括：

若判断所述输入电压小于所述预设电压，则控制所述下管驱动模块的工作状态为第一状态；

若判断所述输入电压大于所述预设电压，则控制所述下管驱动模块的工作状态为第二状态。

在一些可能的设计中，所述控制模块根据所述输入电压和预设电压控制所述下管驱动模块的工作状态在所述功率开关电路的开关端电压处于上升阶段时为第一状态或者第二状态，包括：

所述控制模块控制所述下管驱动模块包括的切换开关的第一端与第三端之间导通，同时控制第二端与第三端之间断开，使得所述下管启动模块的工作状态为所述第一状态；或者，

所述控制模块控制所述切换开关的第一端与第三端之间断开，同时控制所述切换开关的第二端与第三端之间导通，使得所述下管驱动模块的工作状态为所述第二状态。

在一些可能的设计中，所述预设电压小于所述第二开关管的击穿电压，且所述预设电压与所述击穿电压之间的差值小于预设值。

在一些可能的设计中，所述第一开关管对应的驱动信号转换模块为跟随器，所述第二开关管对应的驱动信号转换模块为反相器。

本申请实施例提供一种驱动电路、开关转换器以及功率开关电路控制方法，其中，本申请实施例提供的驱动电路用于驱动功率开关电路中的低边开关管，通过驱动电路中的控制模块检测功率开关电路的输入电压，并根据检测到的输入电压的大小控制低边开关管对应的下管驱动模块工作在不同状态，进而在功率开关电路的开关端电压上升阶段，控制下管驱动模块在不同状态下输出不同驱动信号至功率开关电路中低边开关管，实现在开关端的电压上升期间选择性的开通低边开关管，低边开关管开通能够增加开关端与地之间的电阻，进而实现抑制尖峰毛刺脉冲，减小低边开关管过压风险。

上述说明仅是本申请实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本申请提供的功率开关电路的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的驱动电路的结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的控制模块的结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的下管驱动模块的结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的第二开关管的控制端电压和功率开关电路的开关端电压的波形示意图；

图6为本申请一实施例提供的功率开关电路控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语“实施例”并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

此外，本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序，可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，电路结构的“相连”或“连接”除了可以是指物理上的连接，还可以是指电连接或信号连接，例如，可以是直接相连，即物理连接，也可以通过中间至少一个元件间接相连，只要达到电路相通即可，还可以是两个元件内部的连通，信号连接除了可以通过电路进行信号连接外，也可以是指通过媒体介质进行信号连接，例如，无线电波。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

首先，对涉及到的功率开关电路进行介绍。功率开关电路可以采用半桥架构的电路实现。图1为本申请一实施例提供的功率开关电路的结构示意图。请参阅图1所示，功率开关电路100包括：第一开关管M1和第二开关管M2。其中，第一开关管M1的控制端连接至相应的驱动信号转换模块L1，第二开关管M2的控制端连接至相应的驱动信号转换模块L2。图1所示的两个驱动信号转换模块可以采用任意电路结构实现，例如，第一开关管M1的驱动信号转换模块L1可以为跟随器结构，第二开关管M2的驱动信号转换模块L2可以为反相器结构。其中，驱动信号转换模块L1为跟随器，输出的信号与输入的驱动信号Hon相同，利用跟随器对驱动信号进行转换还能够实现信号缓冲隔离，减小第一开关管M1受到的干扰。驱动信号转换模块L2为反相器，主要用于将驱动信号Lon进行反向之后输入至第二开关管M2，利用反相器对驱动信号进行转换同样能够进行信号缓冲隔离，减小第二开关管M2受到的干扰。

第一开关管M1和第二开关管M2可以为场效应管，例如，金属氧化物场效应管(metal-oxide semiconductor FET，MOS-FET)。其中，第一开关管M1也可以称为高边开关管，第二开关管M2也可以称为低边开关管。例如，图1所示实施例，第一开关管M1和第二开关管M2均为N型MOS管。

第一开关管M1的控制端用于接收驱动信号转换模块L1输出的驱动信号Hon，第一开关管M1的第一端用于接收输入电压Vin，第一开关管M1的第二端连接至开关端SW，开关端SW也可以理解为输出端，可以与后端负载连接，开关端电压记为Vsw；第二开关管M2的控制端用于接收驱动信号转换模块L2输出反向后的驱动信号Lon，第二开关管M2的第一端接地GND，第二开关管M2的第二端连接至开关端SW。

驱动信号Hon用于控制第一开关管M1导通或者关断，驱动信号Lon用于控制第二开关管M2导通或者关断。高电平的驱动信号Hon控制第一开关管M1导通，同时低电平的驱动信号Lon控制第二开关管M2关断，此时，开关端电压Vsw接近于输入电压Vin，功率开关电路的开关状态为打开状态；低电平的驱动信号Hon控制第一开关管M1关断，同时高电平的驱动信号Lon控制第二开关管M2关断，此时，开关端电压Vsw接近于0，功率开关电路的开关状态为关闭状态。通过控制第一开关管M1和第二开关管M2分时导通实现开关状态的切换。

在图1所示实施例的基础上，开关状态切换过快时开关端电压Vsw会产生尖峰毛刺脉冲，尖峰毛刺脉冲会对第二开关管造成过压风险，过压可能导致第二开关管M2被击穿。

为有效实现抑制尖峰毛刺脉冲，本申请提供一种驱动电路、开关转换器以及功率开关电路控制方法，其中，本申请实施例提供的驱动电路用于驱动功率开关电路中的低边开关管，通过驱动电路中的控制模块检测功率开关电路的输入电压，并根据检测到的输入电压的大小控制低边开关管对应的下管驱动模块工作在不同状态，进而在功率开关电路的开关端电压上升阶段，控制下管驱动模块在不同状态下输出不同驱动信号至功率开关电路中低边开关管，实现在开关端的电压上升期间选择性的开通低边开关管，低边开关管开通能够增加开关端与地之间的电阻，进而实现抑制尖峰毛刺脉冲，减小低边开关管过压风险。

下述实施例中，以功率开关电路包括的第一开关管M1和第二开关管M2均为N型MOS管、且第一开关管M1的驱动信号转换模块为跟随器L1、第二开关管M2的驱动信号转换模块为反相器L2为例进行举例说明。

图2为本申请一实施例提供的驱动电路的结构示意图。需要说明的是，该驱动电路用于驱动功率开关电路中的第二开关管M2(即低边开关管)，为了能够清楚描述本申请，图2所示实施例中还示出了驱动电路与功率开关电路之间的连接。请参阅图2所示，本实施例提供的驱动电路200包括：控制模块201和下管驱动模块202。

控制模块201的第一端与第一开关管M1的第一端连接，控制模块201的第二端和下管驱动模块202的第一端连接，下管驱动模块202的第二端与所述第二开关管M2的控制端连接，下管驱动模块202的第三端与反相器L2的输出端连接。

控制模块201，用于采集第一开关管M1的输入电压Vin，并根据输入电压Vin和预设电压控制下管驱动模块202的工作状态。

其中，预设电压REF的大小可以根据第二开关管M2的击穿电压大小设置，如预设电压REF小于击穿电压，且击穿电压减去预设电压REF得到的电压差值小于预设值。预设值越大，会导致在效率受损的区间越大；预设值越小，对半导体光放大器(SemiconductorOptical Amplifiers，SOA)的工艺要求更多，这样可能不能容忍太多的工艺偏差。在实际应用中，预设值可以为[2V，4V]内的任意电压跟，使得预设电压REF处于小于第二开关管M2的击穿电压2V到4V的范围内即可。

图3为本申请一实施例提供的控制模块的结构示意图。请参阅图3所示，控制模块201包括：二极管子模块203、电阻R以及跟随器L3，二极管子模块203的第一端与第一开关管M1的第一端连接，二极管子模块203的第二端与电阻R的一端连接，电阻R的另一端接地GND，二极管子模块203的第二端还与跟随器L3的输入端连接，跟随器L3的输出端与下管驱动模块202的第一端连接。

二极管子模块203可以包括一个或多个齐纳二极管(Zener diode)；若包括多个齐纳二极管时，可采用串联的方式连接，即前一个齐纳二极管的正极连接至后一个齐纳二极管的负极；此外，多个齐纳二极管可以采用相同规格也可以采用不同规格，本申请对此不做限定。其中，齐纳二极管的数量可根据预设电压和齐纳二极管的反向击穿电压确定，满足多个齐纳二极管的反向击穿电压之和等于预设电压。其中，图3中以二极管子模块203包括3个齐纳二极管为例进行举例说明，三个齐纳二极管分别为齐纳二极管VD1、齐纳二极管VD2以及齐纳二极管VD3，齐纳二极管VD1的阴极与第一开关M1的第一端连接，齐纳二极管VD2的阴极与齐纳二极管VD1的阳极连接，齐纳二极管VD2的阳极与齐纳二极管VD3的阴极连接，齐纳二极管VD3的阳极与电阻R的一端连接，同时齐纳二极管VD3的阳极与跟随器L3的输入端连接。

电阻R，主要用于限流，保护控制模块201。电阻R阻值的大小可根据下管驱动模块202中相关联元器件的安全电流确定，此处不作具体介绍。

跟随器，用于将二极管子模块203的第二端的输出电压输入至控制模块201，以控制下管驱动模块202的工作状态。

接下来基于图3对控制模块201的工作原理进行介绍：

齐纳二极管VD1的阴极电压与第一开关M1第一端的输入电压相同，即为Vin。若Vin大于或等于齐纳二极管VD1、齐纳二极管VD2以及齐纳二极管VD3三者的反向击穿电压之和，则能够同时击穿三个齐纳二极管，击穿状态下，齐纳二极管VD3的阳极电压接近于Vin。若Vin小于齐纳二极管VD1、齐纳二极管VD2以及齐纳二极管VD3三者的反向击穿电压之和，则无法击穿三个齐纳二极管，二极管子模块203整体呈现高电阻状态，齐纳二极管VD3的阳极电压极小，接近于0。

在两种不同状态下，齐纳二极管VD3的阳极可以在不同状态下输出两种不同的电压信号，电压信号经过跟随器L3输入至下管驱动模块202，下管驱动模块202根据输入的电压信号大小确定工作状态。其中，跟随器L3输出的电压接近于Vin时，下管驱动模块202的工作状态为第一状态；跟随器L3输出的电压接近于0时，下管驱动模块202的工作状态为第二状态。

需要说明的是，控制模块201还可以通过其他电路架构实现，并不限于图3所示的方式。

下管驱动模块202，用于将反相器L2输出的第一驱动信号HG1转换为第二驱动信号HG2，并将第二驱动信号HG2输出至第二开关管M2的控制端以控制第二开关管M2导通或者关断。在不同工作状态下，第二驱动信号HG2的电压大小不同。

其中，下管驱动模块202为第一状态时，第二驱动信号HG2的电压大小小于第二开关管M2的门限电压，第二开关管M2关断；下管驱动模块202为第二状态时，第二驱动信号HG2大于第二开关管M2的门限电压，第二开关管M2导通。

下管驱动模块202执行的驱动信号转换处理可以理解为是对第一驱动信号HG1进行下拉处理，在两种不同状态下，下管驱动模块202的下拉能力不同。

图4为本申请一实施例提供的下管驱动模块的结构示意图。请参阅图4所示，下管驱动模块202包括：第三开关管M3、第四开关管M4、第五开关管M5、第六开关管M6和切换开关Q；其中，第三开关管M3、第四开关管M4、第五开关管M5以及第六开关管M6均可以为场效应管，例如，金属氧化物场效应管(metal-oxide semiconductor FET，MOS-FET)。

示例性，如图4所示，第三开关管M3为P型MOS管，第四开关管M4、第五开关管M5以及第六开关管M6均为N型MOS管。

切换开关Q可以通过有源开关器件实现，有源开关器件内包含多个电子接点，分别对应切换开关Q的第一端、第二端以及第三端。切换开关Q根据控制模块输入的控制信号控制多个电子接点之间导通与断开，从而实现切换开关Q的第一端、第二端以及第三端之间导通或者断开。

反相器L2的输出端分别与第三开关管M3的控制端、第四开关管M4的控制端、第五开关管M5的控制端以及切换开关Q的第一端连接，第三开关管M3的第一端与供电电源连接，第二开关管M2的控制端分别与第三开关管M3的第二端、第四开关管M4的第一端、第五开关管M5的第一端以及切换开关Q的第二端连接，第六开关管M6的控制端与切换开关Q的第三端连接，第四开关管M4的第二端和第六开关管M6的第二端接地，切换开关Q的第四端与跟随器L1的输出端连接。

控制模块201，具体用于通过跟随器L3向切换开关Q发送控制信号，以控制切换开关Q的第一端与切换开关Q的第三端、切换开关Q的第二端与切换开关Q的第三端的连接状态。

结合图3以及图4所示实施例进行介绍，齐纳二极管VD3的阳极输出的电压信号为Vin时，切换开关Q的第一端与切换开关Q的第三端之间导通，同时控制切换开关Q的第二端与切换开关Q的第三端之间断开，那么，第六开关管M6的控制端与反相器L2的输出端之间导通，由第四开关管M4、第五开关管M5以及第六开关管M6共同构成了具有强下拉能力的下拉电路。在开关端电压Vsw上升期间，反相器L2输出高电平的第一驱动信号HG1，使得第四开关管M4、第五开关管M5以及第六开关管M6均工作在线性区域，开关管工作在线性区域时开关管可以看作电阻且电阻值较小，那么，第四开关管M4、第五开关管M5以及第六开关管M6构成的下拉电路整体可以看作一电阻值较小的电阻，且电阻的一端接地，从而具备强下拉驱动能力，实现限制第二驱动信号HG2小于第二开关管的门限电压Vth，第二开关管M2关断。

其中，齐纳二极管VD3的阳极输出的电压信号为0时，切换开关Q的第一端与切换开关Q的第三端之间断开，同时控制切换开关Q的第二端与切换开关Q的第三端之导通，那么，第六开关管M6的控制端与第二开关管M2的控制端连接，且第六开关管M6的控制端同时与第三开关管M3的第二端、第四开关管M4的第一端以及第五开关管M5的第一端连接。第五开关管M5和第六开关管M6采用该方式连接时构成一种二极管连接的结构，二极管的阳极在第二开关管M2的控制端这一侧，相当于与第二开关管M2的控制端连接，二极管的阴极在第六开关管M6第二端这一侧，相当于二极管的阴极接地。此时，第四开关管M4的控制端与反相器L2的输出端连接，第四开关管M4提供较小的下拉驱动能力，在开关端电压Vsw上升期间，第二驱动信号HG2的电压大小大于第二开关管M2的导通电压，第二开关管M2导通，增加了开关端SW与地之间的电阻，从而能够抑制尖峰毛刺脉冲，降低第二开关管M2的过压风险。

需要说明的是，第三开关管M3的作用是为了打开第二开关管M2，第三开关管M3为P型MOS管，当第三开关管M3的第一端连接的供电电源与相应控制端之间的电压差值大于门限电压的情况下，第三开关管M3导通，第三开关管M3的第一端和第二端之间导通，第三开关管M3的第二端的电压能够打开第二开关管M2。

图5为本申请一实施例提供的第二开关管的控制端电压和功率开关电路的开关端电压的波形示意图。参阅图5所示，图5中曲线s1为输入电压Vin小于预设电压时开关端电压Vsw的波形曲线，曲线s2为输入电压Vin大于预设电压时开关端电压Vsw的波形曲线，曲线s3为输入电压Vin小于预设电压时第二开关管M2的控制端电压的波形曲线，曲线s4为输入电压Vin大于预设电压时第二开关管M2的控制端电压的波形曲线。应理解，第二开关管的控制端电压即为第二驱动信号HG2的电压。

上述曲线s1和曲线s2对应的坐标系中，横轴表示时间，纵轴表示电压。类似地，曲线s3和曲线s4对应的坐标系中，横轴表示时间T，单位为微秒(us)，纵轴表示电压V，单位为伏特(V)。Vsw对应的坐标系的横轴与HG2对应的坐标系的横轴表示的时间一致。

结合曲线s1和曲线s3所示，开关端SW在t1时刻切换，由于输入电压Vin小于预设电压，反相器L2输出的高电平的第一驱动信号HG1被第四开关管M4、第五开关管M5以及第六开关管M6形成的强下拉电路下拉至接近0V，如曲线s3所示，t1时刻之前，第二开关管M2的控制端电压为3.3V，从t1时刻开始控制端电压由3.3V下降至0V左右，在波动一段时间后稳定在0V。同时，由于开关端SW切换在t1时刻切换，如曲线s1所示，在t1时刻之间，开关端电压Vsw为0V，从t1时刻开关端电压Vsw开始上升由0V上升至11.5V左右，开关端电压Vsw在上升阶段的电压大小会上下波动一段时间后稳定在11.5V。

结合曲线s2和曲线s4所示，开关端SW在t1时刻切换，由于输入电压Vin大于预设电压，第四开关管M4提供较小的下拉能力，如曲线s4所示，t1时刻之前，第二开关管M2的控制端电压为3.3V，从t1时刻开始控制端电压由3.3V下降至0.6V左右，在波动一段时间后稳定在0.6V。同时，由于开关端SW切换在t1时刻切换，如曲线s2所示，在t1时刻之间，开关端电压Vsw为0V，从t1时刻开关端电压Vsw开始上升由0V上升至11.5V左右，基于曲线s2，开关端电压Vsw在上升阶段的电压波动幅度极小，基本上能够稳定在11.5V。

综上，基于图5所示实施例的描述，本实施例提供的驱动电路通过在功率开关电路的开关端电压上升阶段，选择性地开通驱动开关电路的低边开关管，在输入电压大于预设电压时能够较好地抑制尖峰毛刺脉冲，减小低边开关管的过压风险。

综上，基于图1至图5所实施例，本申请提供的驱动电路200包括的下管驱动模块202在两种工作状态下具有两种不同的下拉能力，可以理解为下管驱动模块202具有软下拉能力，其中，第一状态对应的下拉能力大于第二状态对应的下拉能力。驱动电路200包括的控制模块201通过检测输入电压Vin控制下管驱动模块202的软下拉能力，进而在开关端电压Vsw上升期间选择性开通第二开关管，第二开关管导通时增加了开关端与地之间的电阻，能够较好地抑制尖峰毛刺脉冲，减小了第二开关管的过压风险。

图6为本申请一实施例提供的功率开关电路控制方法的流程示意图。本实施例的方法应用于上述任一实施例所述的驱动电路，驱动电路包括控制模块和下管驱动模块。本实施例的方法可以由驱动电路中的控制模块执行。请参阅图6所示，本实施例的方法包括：

S601、检测第一开关管的输入电压。

S602、根据输入电压和预设电压控制下管驱动模块在开关端电压上升阶段的工作状态为第一状态或者第二状态。

控制模块可以但不限于采用如上图3所示的电路结构实现，控制模块与功率开关电路的第一开关管连接，具体的连接方式可参见前文图3所示实施例的详细描述，简明起见，此处不在赘述。

控制模块通过比较输入电压Vin和预设电压向下管驱动模块输出不同电压信号，进而控制下管驱动模块的工作状态，如前文实施例中的描述，当控制模块输出电压为Vin时控制下管驱动模块工作在第一状态，当控制模块输出电压为0时控制下管驱动模块工作在第二状态。

S603、控制下管驱动模块对第一驱动信号进行转换得到第二驱动信号；其中，第一驱动信号为第二开关管对应的驱动信号转换模块输出的驱动信号；第一状态时，第二驱动信号小于第二开关管的门限电压；或者，为第二状态时，第二驱动信号大于第二开关管的门限电压。

S604、控制下管驱动模块将第二驱动信号输入至第二开关管的控制端以控制第二开关管导通或者关断。

下管驱动模块可以但不限于通过图4所示的电路结构实现，下管驱动模块主要用于对第二开关管对应的驱动信号生成模块(如前述图2实施例所示的反相器L2)输出的第一驱动信号进行转换，其中，下管驱动模块在第一状态和第二状态时分别提供两种不同的下拉能力，基于此能够控制转换得到的第二驱动信号的大小，进而控制第二开关管导通或者关断，实现选择性地开通功率开关电路的下管。具体工作原理可参见前述图4所示实施例的详细描述，简明起见，此处不再赘述。

本申请实施例通过驱动电路中的控制模块检测第一开关管第一端的输入电压，并根据检测到的输入电压的大小控制低边开关管对应的下管驱动模块工作在不同状态，进而在功率开关电路的开关端电压上升阶段，控制下管驱动模块在不同状态下输出不同大小的驱动信号至功率开关电路中低边开关管，实现在开关端的电压上升期间选择性的开通低边开关管，低边开关管开通能够增加开关端与地之间的电阻，进而实现抑制尖峰毛刺脉冲，减小低边开关管过压风险。

本申请实施例还提供一种开关转换器，包括功率开关电路以及如上任一实施例所示的驱动电路，其中，功率开关电路可以但不限于采用图1所示的电路结构实现，驱动电路可以采用图2所示实施例的电路结构实现，其中，驱动电路包含的控制模块可以但不限于采用图3所示实施例的电路结构实现，以及下管驱动模块可以但不限于采用图4所示实施例的电路结构实现。

其中，第一开关管对应的驱动信号转换模块为跟随器，第二开关管对应的驱动信号转换模块为反相器。

需要说明的是，图6所示实施例的功率开关电路控制方法也可以应用于开关转换器。

在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本申请描述的“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了装置若干的单元权利要求中，这些装置中的若干个单元可以是通过同一个硬件项来具体体现。第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。

以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种驱动电路，其特征在于，用于驱动功率开关电路，所述功率开关电路包括第一开关管以及第二开关管，所述驱动电路用于驱动所述第二开关管；所述驱动电路包括：控制模块和下管驱动模块；所述控制模块的第一端与所述第一开关管的第一端连接，所述控制模块的第二端和所述下管驱动模块的第一端连接，所述下管驱动模块的第二端与所述第二开关管的控制端连接，所述下管驱动模块的第三端与所述第二开关管对应的驱动信号转换模块的输出端连接；

所述控制模块，用于检测所述第一开关管的输入电压，以及，根据所述输入电压和预设电压控制所述下管驱动模块在所述功率开关电路的开关端电压处于上升阶段时的工作状态为第一状态或者第二状态；

所述下管驱动模块，用于对所述驱动信号转换模块输出的第一驱动信号进行转换得到第二驱动信号，并将所述第二驱动信号输出至所述第二开关管的控制端以控制所述第二开关管导通或者关断；其中，所述第一状态时，所述第二驱动信号小于所述第二开关管的门限电压；或者，为所述第二状态时，所述第二驱动信号大于所述第二开关管的门限电压。

2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述控制模块具体用于：若判断所述输入电压小于所述预设电压，则控制所述下管驱动模块的工作状态为所述第一状态；若判断所述输入电压大于或等于所述预设电压，则控制所述下管驱动模块的工作状态为所述第二状态。

3.根据权利要求1或2所述的驱动电路，其特征在于，所述下管驱动模块包括：第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、驱动器和切换开关；所述驱动信号转换模块的输出端分别与所述第三开关管的控制端、所述第四开关管的控制端、所述第五开关管的控制端以及所述切换开关的第一端连接，所述第三开关管的第一端与供电电源连接，所述第二开关管的控制端分别与所述第三开关管的第二端、所述第四开关管的第一端、所述第五开关管的第一端以及所述切换开关的第二端连接，所述第六开关管的控制端与所述切换开关的第三端连接，所述第四开关管的第二端和所述第六开关管的第二端接地，所述切换开关的第四端与所述控制模块的第二端连接；

所述控制模块，具体用于向所述切换开关输入控制信号，以控制所述切换开关的第一端与第三端之间导通，同时控制第二端与第三端之间断开，使得所述下管驱动模块为所述第一状态；或者，向所述切换开关输入控制信号，以控制所述切换开关的第一端与第三端之间断开，同时控制第二端与第三端之间导通，使得所述下管驱动模块为所述第二状态。

4.根据权利要求1或2所述的驱动电路，其特征在于，所述预设电压小于所述第二开关管的击穿电压，且所述预设电压与所述击穿电压之间的差值小于预设值。

5.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述控制模块包括：二极管子模块、电阻以及跟随器；所述二极管子模块的第一端与所述第一开关管的第一端连接，所述二极管子模块的第二端与所述电阻的一端连接，所述电阻的另一端接地，所述二极管子模块的第二端与所述跟随器的输入端连接，所述跟随器的输出端与所述下管驱动模块的第一端连接。

6.一种开关转换器，其特征在于，包括：功率开关电路以及如权利要求1至5任一项所述的驱动电路；其中，所述功率开关电路包括第一开关管和第二开关管，所述第一开关管的控制端与相应的驱动信号转换模块的输出端连接，所述第一开关管的第一端连接输入电压，所述第一开关管的第二端连接至开关端。

7.一种功率开关电路控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5任一项所述的驱动电路，或者，应用于如权利要求6所述的开关转换器，其中，所述驱动电路用于驱动功率开关电路，所述功率开关电路包括第一开关管以及第二开关管，所述驱动电路具体用于驱动所述第二开关管，所述驱动电路包括：控制模块和下管驱动模块；所述方法包括：

所述控制模块检测所述第一开关管的输入电压；

所述控制模块根据所述输入电压和预设电压控制所述下管驱动模块在所述功率开关电路的开关端电压处于上升阶段时的工作状态为第一状态或者第二状态；

所述控制模块控制所述下管驱动模块对第一驱动信号进行转换得到第二驱动信号；其中，所述第一驱动信号为所述第二开关管对应的驱动信号转换模块输出的驱动信号；所述第一状态时，所述第二驱动信号小于所述第二开关管的门限电压；或者，为所述第二状态时，所述第二驱动信号大于所述第二开关管的门限电压；

所述控制模块控制所述下管驱动模块将所述第二驱动信号输入至所述第二开关管的控制端以控制所述第二开关管导通或者关断。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制模块根据所述输入电压和预设电压控制所述下管驱动模块的工作状态为第一状态或者第二状态，包括：

若判断所述输入电压小于所述预设电压，则控制所述下管驱动模块的工作状态为第一状态；

若判断所述输入电压大于所述预设电压，则控制所述下管驱动模块的工作状态为第二状态。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制模块根据所述输入电压和预设电压控制所述下管驱动模块的工作状态在所述功率开关电路的开关端电压处于上升阶段时为第一状态或者第二状态，包括：

所述控制模块控制所述下管驱动模块包括的切换开关的第一端与第三端之间导通，同时控制第二端与第三端之间断开，使得所述下管启动模块的工作状态为所述第一状态；或者，

所述控制模块控制所述切换开关的第一端与第三端之间断开，同时控制所述切换开关的第二端与第三端之间导通，使得所述下管驱动模块的工作状态为所述第二状态。

10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述预设电压小于所述第二开关管的击穿电压，且所述预设电压与所述击穿电压之间的差值小于预设值。