CN117856596A - 电源电路、驱动电路及提供驱动电压的方法 - Google Patents

电源电路、驱动电路及提供驱动电压的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电源电路、驱动电路及提供驱动电压的方法。电源电路包括第一开关、第二开关及驱动电路。第一开关的第一端耦接至电压源。第二开关的第一端耦接至第一开关的第二端，第二开关的第二端耦接至地。驱动电路用于接收脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)控制信号，并根据PWM控制信号提供第一驱动信号至第一开关的控制端及提供第二驱动信号至第二开关的控制端，驱动电路还用于判断PWM控制信号是否为高阻抗逻辑电平。其中，驱动电路还用于在PWM控制信号为高阻抗逻辑电平时，调整第二驱动信号的电压值以使第二开关工作在线性区。本发明的驱动电路可使电感电流能够快速下降从而抑制电压尖峰，同时避免体二极管的长时间导通造成的衬底注入电流的问题。

Description

电源电路、驱动电路及提供驱动电压的方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种电子电路，更具体地说，尤其涉及一种电压调整电路的驱动电路以及电源电路。
背景技术
图1示出了传统的电压调整电路100的电路图。电压调整电路100包括晶体管M1、晶体管M2、电感L、驱动电路110以及反馈控制电路120。如图1所示，电压调整电路100为降压变换器(Buck converter)。驱动电路110用于接收脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)控制信号SPWM，并根据所述PWM控制信号SPWM提供驱动信号G1到晶体管M1的控制端，以及提供驱动信号G2到晶体管M2的控制端。晶体管M1的第一端连接至电压源(例如，输入电压节点Vin)，晶体管M1的第二端连接到晶体管M2的第一端(例如，节点SW)，晶体管M2的第二端连接至地GND。晶体管M1受驱动信号G1控制交替地导通和关断。晶体管M2受驱动信号G2控制交替地导通和关断。输出电容Cout跨接在输出电压的两端(例如，电压输出节点Vout)，以对输出的电压信号进行滤波。反馈控制电路120接收输出电压，并产生提供给驱动电路110的PWM控制信号SPWM。
电压转换电路在负载从重载切换到轻载时，在电感储存的能量被输出电容吸收的过程中，输出电压在达到稳态之前会产生尖峰。输出电压尖峰可能会导致元件的损坏。在此情况下，可以使用具有大的电容值的输出电容以抑制电压尖峰。然而，这会造成成本增加和整个电路的尺寸变大。
为了减轻输出电压的尖峰，一种做法是通过关断电压转换电路的低侧晶体管M2而导通晶体管M2内部寄生的体二极管，而将通过电感的电流以更快的速率下降而被拉低以降低输出电压的尖峰。然而，体二极管的导通会造成衬底注入电流(substrate currentinjections)的问题，可能影响开关管的电气特性，甚至因此影响了系统的性能。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，提出一种电源电路、驱动电路及提供驱动电压的方法。
根据本发明的一实施例提供了一种电源电路，包括第一开关、第二开关以及驱动电路。第一开关具有第一端、第二端及控制端。第一开关的第一端耦接至电压源。第二开关具有第一端、第二端及控制端。第二开关的第一端耦接至第一开关的第二端，第二开关的第二端耦接至地。驱动电路用于接收PWM控制信号，并根据PWM控制信号提供第一驱动信号至第一开关的控制端及提供第二驱动信号至第二开关的控制端，驱动电路还用于判断PWM控制信号是否为高阻抗逻辑电平。其中，驱动电路还用于在PWM控制信号为低逻辑电平时，提供第一电平的第二驱动信号至第二开关以导通第二开关；在PWM控制信号为高逻辑电平时，提供第二电平的第二驱动信号至第二开关以关断第二开关；在PWM控制信号为高阻抗逻辑电平时，调整第二驱动信号的电压值以使第二开关工作在线性区。
根据本发明的另一实施例提供了一种用于电压调整电路的驱动电路。驱动电路包括三态检测电路以及控制电路。三态检测电路用于接收PWM控制信号，并判断PWM控制信号的电压值是否介于第一电压阈值及第二电压阈值之间。其中，若PWM控制信号的电压值介于第一电压阈值及第二电压阈值之间，则三态检测电路判断PWM控制信号为高阻抗逻辑电平并提供三态信号，其中，第一电压阈值小于第二电压阈值，第一电压阈值用于指示低逻辑电平，且第二电压阈值用于指示高逻辑电平。
根据本发明的又一实施例提供了一种提供驱动电压的方法。所述方法包括以下步骤：接收PWM控制信号；判断PWM控制信号是否为高阻抗逻辑电平；根据PWM控制信号提供驱动信号到开关。其中，当PWM控制信号为低逻辑电平时，提供第一电平的驱动信号至开关以导通开关；当PWM控制信号为高逻辑电平时，提供第二电平的驱动信号至开关以关断开关；当PWM控制信号为高阻抗逻辑电平时，调整驱动信号的电压值以使开关工作在线性区。
附图说明
为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明进行详细描述：
图1示出了根据本发明一实施例的电压调整电路的电路结构示意图；
图2示出了根据本发明一实施例的驱动电路的多个信号的模拟的波形图；
图3示出了根据本发明一实施例的多相的电压调整电路的电路结构示意图；
图4示出了根据本发明一实施例的如图3所示的电源电路的电路结构示意图；
图5示出了根据本发明一实施例的如图4所示的驱动电路的多个信号的模拟的波形图；
图6示出了根据本发明另一实施例的如图4所示的驱动电路的多个信号的模拟的波形图；
图7A示出了根据本发明又一实施例的驱动电路的电路结构示意图；
图7B示出了根据本发明一实施例的如图7A所示的驱动电路的多个信号的模拟的波形图；
图8示出了根据本发明一实施例的提供驱动电压的方法的流程图；
图9示出了根据本发明另一实施例的提供驱动电压的方法的流程图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
本文描述的用语如“耦接”及“连接”被定义为以电学的方式或非电学的方式直接或间接地连接。用于如“一”、“所述”及“这些”包括复数个。在本文中使用的“在一实施例中”的用语不一定指向同一个实施例，但也可以是同一个实施例。为了方便说明，在本文中使用的晶体管为金属氧化物半导体场晶体管(Metal Oxide Semiconductor FieldTransistor,MOSFET)，具有第一端(漏极)、第二端(源极)及控制端(栅极)。本领域技术人员应当理解也可以使用其他种类的晶体管，并且对应修改晶体管的连接方式。本领域技术人员应理解上述用语的意义并不限制这些用语，而仅是用于为这些用语提供说明性的示例。
根据本发明一实施例，提供一种用于驱动功率开关的驱动电路。图2示出了根据本发明一实施例的驱动电路的多个信号的模拟的波形图。在该实施例中，驱动电路110可用于如图1所示的电压调整电路100中，用于接收PWM控制信号SPWM，并提供驱动信号G2到功率开关(如晶体管M2)的控制端，以控制晶体管M2根据驱动信号G2被导通和被关断。在一实施例中，高侧开关(如晶体管M1)和低侧开关(如晶体管M2)为n型的金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)，具有第一端(漏极)、第二端(源极)及控制端(栅极)。驱动信号G2(例如电压信号VGS(LS))被提供到晶体管M2的栅极，在高电平(VGS(LS)≥Vth)时导通晶体管M2，反之在低电平(VGS(LS)<Vth)时关断晶体管M2。
驱动电路110还用于判断PWM控制信号SPWM的电平是否为高阻抗逻辑电平。具体来说，PWM控制信号SPWM具有三个状态，例如高逻辑电平、低逻辑电平以及高阻抗(HiZ)逻辑电平。当PWM控制信号SPWM为高逻辑电平时，高侧开关(如晶体管M1)被导通，并且电压调整电路100被认为是导通的状态。当PWM控制信号SPWM为低逻辑电平时，低侧开关(如晶体管M2)被导通，并且电压调整电路100被认为是关断的状态。当PWM控制信号SPWM为高阻抗逻辑电平时(或位于三态(tristate)区域时)，电压调整电路100被认为是高阻抗状态或闲置(inactive)的状态。
如图2所示，在t0时间点，驱动电路接收低逻辑电平的PWM控制信号SPWM，并对应地提供高电平的驱动信号G2。此时晶体管M1为截止而晶体管M2为导通，电感L放电因此流过电感的电流IL逐渐地下降。在t1时间点，驱动电路接收高阻抗逻辑电平的PWM控制信号SPWM，并对应地调整驱动信号G2的电压值，以使晶体管M2工作在线性区。如图2所示，在t1时间点，驱动信号G2的电压值开始下降。在t2时间点，驱动信号G2的电压值达到使晶体管M2工作在线性区的目标值。也就是说，调整驱动信号G2的电压值VGS(LS)>Vth且使得VDS(LS)<VGS(LS)-Vth。通过调整驱动信号G2的电压值将晶体管M2两端的漏源电压VDS(LS)控制为小于晶体管M2的体二极管导通时的正向偏压Vbd，例如为VDS(LS)＝-0.8×Vbd，因此避免了电流流过体二极管(即流入衬底中)。在一个实施例中，当导通电流IDS为25A时，Vbd为0.7V。在实际应用中，晶体管M2的Vbd的值可能会随着工作时的电压或温度变化而变化，因此也会随着调整对应的晶体管M2的VDS(LS)的值。当晶体管M2工作在线性区时(t2时间点之后)，晶体管M2作为一个可变电阻，相较于完全导通时，晶体管M2具有较高的电阻值RDS(ON)而使通过电感的电流IL以更快的速率下降，将流入输出电容的电流更快地拉低而可抑制电压尖峰的产生。
在驱动电路和功率晶体管M1及M2集成在同一块裸片(die)的情况下，通过导通晶体管M2的体二极管而将电感电流IL快速降低，然而这样大的电流长时间的流过衬底会造成衬底注入电流的问题。相比之下，本发明的驱动电路通过调整驱动信号G2的电压值使晶体管M2工作在线性区从而抑制了电压尖峰的产生。
在一实施例中，反馈控制电路120包括误差放大器，以将输出电压Vout与参考电压Vref作比较，以调节晶体管M2两端的漏源电压VDS(LS)。
在一实施例中，高电平(逻辑“1”)的PWM控制信号SPWM包括介于高电压阈值(例如：2V)和电源电压VCC(例如：3.3V)之间的电位，低电平(逻辑“0”)的PWM控制信号SPWM包括介于零电压(0V)和低电压阈值(例如：1V)之间的电位，三态区域(即高阻抗逻辑电平)包括介于高电压阈值和低电压阈值之间的电位(例如：介于1V和2V之间)。
图3示出了根据本发明一实施例的多相的电压调整电路300的示意图。在此实施例中，多相的电压调整电路300，包括一个控制器310及n个电源电路320-1、320-2、320-3、…、320-n，n是大于等于2的正整数。在一个实施例中，每个电源电路320提供多相电压转换器中的一相。
在一个实施例中，控制器310为集成电路，每个电源电路320为集成电路。如图3所示，控制器310包括n个PWM引脚(PWM1、PWM2、…PWMn)，分别用于提供PWM控制信号SPWM1、SPWM2、…、SPWMn到对应的n个电源电路320-1、320-2、…、320-n以控制对应的电源电路320。每个电源电路320包括驱动电路及晶体管M1及M2。每个电源电路320还包括PWM引脚、VIN引脚、SW引脚及PGND引脚。电源电路320-1、320-2、…、320-n的每个PWM引脚分别用来接收对应的PWM控制信号SPWM1、SPWM2、…、SPWMn，每个VIN引脚耦接至电压源Vin以同步接收输入电压，每个PGND引脚耦接至地，且每个SW引脚通过对应的电感L1、L2、…、Ln耦接至电压输出节点Vout以提供输出电压到负载。
在一实施例中，每一相对应的提供输出电流，可同步地切换并联的n相以在负载需要大电流时提供总的大电流输出，并且同时降低输入及输出的纹波(ripple)。在另一实施例中，可根据负载的需要对应的调整每一相的输出电流。
在一实施例中，控制器310检测反馈信号并据此调整PWM控制信号以控制电源电路320的工作。反馈信号可以是输出电压或输出电流。在另一实施例中，多相的电压调整电路300还包括反馈电路(未示出)。反馈电路提供反馈信号到控制器310。控制器310根据接收的反馈信号产生PWM控制信号以调整电源电路320的工作状态。在又一实施例中，可通过电源电路320将反馈信号回传到控制器310，使控制器310对应调整提供到各电源电路320的PWM控制信号。在一些实施例中，电源电路320回传数据给控制器310，控制器310根据电源电路320回传的数据调整提供到各电源电路320的PWM控制信号。举例来说，数据可包括温度信息、电流信号、电压信号、故障信号或其他检测信号。
在一实施例中，当负载从重载切换到轻载时，控制器310会发出HiZ指令，例如高阻抗逻辑电平的PWM控制信号SPWM。在另一实施例中，当控制器310检测到输出电压的尖峰时，控制器310会发出HiZ指令，例如高阻抗逻辑电平的PWM控制信号SPWM。在一实施例中，控制器310通过对应的PWM引脚(PWM1、PWM2、…PWMn)发送HiZ指令到每个电源电路320-1、320-2、…、320-n。在另一个实施例中，控制器310通过对应的PWM引脚发送HiZ指令到至少一个电源电路320。在实际工作中，控制器310可以从对应的PWM引脚同步发送HiZ指令到每一相的电源电路320。或者，控制器310也可以经过适当的延迟再分别发送HiZ指令到对应一相的电源电路320。
当对应的驱动电路(例如第i个，i为正整数且i≤n)接收到高阻抗逻辑电平的PWM控制信号SPWMi时，对应地调整驱动信号G2的电压值，以使对应的晶体管M2工作在线性区，以将晶体管M2两端的漏源电压VDS(LS)控制在较小的电压值，因此避免了电流流过体二极管(即流入衬底中)。
图4示出了根据本发明一实施例的如图3所示的电源电路320的电路结构示意图。如图4所示，电源电路320包括驱动电路400、开关M1及M2。驱动电路400包括三态检测电路410。三态检测电路410用于接收PWM控制信号SPWM，并判断PWM控制信号SPWM是否位于三态区域。当三态探测电路410判断PWM控制信号SPWM位于三态区域时，探测电路410提供三态信号Stri。在一实施例中，以NMOS作为开关M2为例，高电平的驱动信号G2用于导通开关M2，低电平的驱动信号G2用于关断开关M2，而位于三态区域的电平的驱动信号G2则用于控制开关M2工作于线性区。在一实施例中，第一电压阈值用来指示低逻辑电平的PWM控制信号SPWM，第二电压阈值用来指示高逻辑电平的PWM控制信号SPWM，介于第一电压阈值及第二电压阈值之间的电压值指示高阻抗逻辑电平的PWM控制信号SPWM。举例来说，高电平(逻辑“1”)的PWM控制信号SPWM包括介于高电压阈值(例如：2V)和电源电压VCC(例如：3.3V)之间的电位，低电平(逻辑“0”)的PWM控制信号SPWM包括介于零电压(0V)和低电压阈值(例如：1V)之间的电位，高阻抗逻辑电平的PWM控制信号SPWM包括介于高电压阈值和低电压阈值之间的电位(例如：介于1V和2V之间)。本领域技术人员应当理解，可根据实际应用来设定高电压阈值和低电压阈值，甚至设定更多不同的电压阈值以区分不同电平的驱动信号而控制功率开关的导通、关断或工作在线性区。
在一实施例中，驱动电路400还包括控制电路420。控制电路420用来产生驱动信号G1及驱动信号G2。当控制电路420接收到指示PWM控制信号SPWM为高阻抗逻辑电平的三态信号Stri时，控制电路420调整驱动信号G2的电压值(即VGS(LS))，以控制开关M2工作于线性区。也就是说，调整驱动信号G2的电压值VGS(LS)>Vth且使得VDS(LS)<VGS(LS)-Vth。例如，可调整驱动信号G2的电压值将VDS(LS)控制为小于晶体管M2的体二极管导通时的正向偏压Vbd，例如为VDS(LS)＝-0.8×Vbd。在一个实施例中，当导通电流IDS为25A时，Vbd为0.7V。
在另一实施例中，驱动电路400还包括电流检测电路430。电流检测电路430用于检测电流信号Sc。在一实施例中，电流信号Sc指示流过电感的电流IL。在另一实施例中，电流信号Sc指示输出电流IOUT。控制电路420根据电流信号执行零电流检测(Zero CurrentDetection，ZCD)。具体来说，控制电路420根据电流信号Sc判断流过电感的电流IL是否降至零，并在过零点(即电感电流IL＝0)时提供低电平的驱动信号G2以关断开关M2。
在一些实施例中，驱动电路400还包括刹车时间产生电路440，用于产生刹车时间信息TCB，并提供刹车时间信息TCB到控制电路420。控制电路420用于根据刹车时间信息TCB产生决定开关M2工作于线性区的时间，并对应调整驱动信号G2的电压值VGS(LS)。举例来说，刹车时间信息TCB可指示进入沟道刹车模式(即开关M2工作于线性区)的开始时间。在另外一个例子中，刹车时间信息TCB可指示退出沟道刹车模式的结束时间。刹车时间信息TCB也可包括开关M2持续工作在线性区的时间。在实际工作中，刹车时间信息TCB还可以是其他关于沟道刹车模式(即开关M2工作于线性区)的时间参数。在一实施例中，刹车时间信息TCB可以包括具有上升沿及下降沿的脉冲信号。在另一实施例中，刹车时间信息TCB可包括预先设定的时间参数的数值。
在另一实施例中，在开关M2进入沟道刹车模式之前，控制电路420会先关断开关M2一段时间而使开关M2的体二极管导通。刹车时间产生电路440产生的刹车时间信息TCB可包括进入体二极管导通的开始时间、退出体二极管导通的结束时间、体二极管持续导通的时间。在实际工作中，可使用程序设定体二极管持续导通的时间的数值。
现在参照图4及图5描述本发明的驱动电路的工作的一实施例。图5示出了根据本发明一实施例的如图4所示的驱动电路的多个信号的模拟的波形图。如图5所示，在t0时间点，控制器310检测到负载从重载切换到轻载时，或者控制器310检测到电压尖峰时，控制器310会发出HiZ指令，例如PWM控制信号SPWM从低逻辑电平切换为高阻抗逻辑电平。在此实施例中，为了快速地将电感电流IL以更快的速率下降，当三态检测电路410判断PWM控制信号SPWM为高阻抗逻辑电平时，控制电路420会提供低电平的驱动信号G2到开关M2。如图5所示，在t0时间点，驱动信号G2的电压值开始下降。在t1时间点，驱动信号G2的电压值达到关断开关M2的低电平(VGS(LS)<Vth)。此时，开关M2会关断一段时间T1，电感电流IL会以更快的速率下降。并且，先将开关M2关断一端时间可避免开关M2从导通状态直接切换到工作在线性区时，因为开关M2内部的寄生电容引起的振荡发生。因此，先关断开关M2一段时间的做法可更容易的调整驱动信号G2的电压值VGS(LS)而将VDS(LS)控制在小于开关M2的体二极管导通时的正向偏压Vbd，例如为VDS(LS)＝-0.8×Vbd。
在一实施例中，控制电路420还根据流过电感的电流IL是否大于电流阈值ICB决定开关M2是否进入沟道刹车模式(即工作在线性区)。具体地，电流检测电路430检测电流信号SC。控制电路420根据电流信号SC判断流过电感的电流IL是否大于电流阈值ICB(例如20A)。若是，则控制电路420先提供低电平的驱动信号G2以将开关M2关断一段时间，再调整驱动信号G2的电压值以控制开关M2工作在线性区。
在一些实施例中，开关M2关断的时间T1可以由刹车时间产生电路440产生。本领域相关技术人员可根据实际应用的系统和元件参数预先设定时间T1，即从PWM控制信号SPWM切换为高阻抗逻辑电平的t1时间点到开关M2工作在线性区的t2时间点的时间段。举例来说，可设定时间T1的最大值(例如不超过10ns)，以避免体二极管的导通会造成衬底注入电流的问题。在另外的一个例子中，可设定时间T1的最小值，以避免开关M2从导通状态直接切换为线性区时内部的寄生电容引起的振荡发生。
时间T1结束之后，在t2时间点，控制电路420调整驱动信号G2的电压值使其从低电平上升至开关M2工作在线性区的目标值。此时，电感电流IL继续下降，此下降的速率比通过导通晶体管M2的体二极管时更慢，从而不会造成衬底注入电流的问题，但仍然比开关M2完全导通时更快而可抑制电压尖峰的产生。
在t3时间点，控制电路420根据电流信号SC判断电感电流IL降至零时，控制电路420提供低电平的驱动信号G2以关断开关M2。
在t4时间点，控制电路420提供的驱动信号G2的电压值开始上升，结束关断开关M2的操作。
图6示出了根据本发明另一实施例的如图4所示的驱动电路的多个信号的模拟的波形图。现在参照图4及图6描述本发明的驱动电路的工作的另一实施例。在此实施例中，当控制器310检测到输出电压的尖峰仍未完全被抑制且电感电流IL还没降至零时，控制器310可送出低逻辑电平的PWM控制信号SPWM以导通开关M2以产生负电流而消耗电压输出端多余的电量。如图6所示，在t3时间点，在电感电流IL还没降至零时，PWM控制信号SPWM由HiZ指示的高阻抗逻辑电平切换为低逻辑电平。在一实施例中，控制器310判断电感电流IL是否仍大于一电流阈值(例如为5A)，而决定是否送出低逻辑电平的PWM控制信号SPWM。此时，控制电路420根据低电平的PWM控制信号SPWM提供高电平的驱动信号G2以导通开关M2，因此电感电流IL继续下降产生负电流以从输出电容抽走更多电流。
现在参照图7A和图7B描述本发明的驱动电路的操作的一实施例。图7A示出了根据本发明又一实施例的驱动电路700的电路示意图。图7B示出了根据本发明一实施例的如图7A所示的驱动电路700的多个信号的模拟的波形图。在此实施例中，驱动电路700包括三态检测电路710、T1计时器720、ZCD检测电路730、触发器740、与门750以及驱动电压调整电路760。如图7A所示，三态检测电路710用于接收PWM控制信号SPWM，并判断PWM控制信号SPWM的电压值是否介于第一电压阈值和第二电压阈值之间。在此实施例中，三态检测电路710包括两个比较器CMP及一个与门72。若PWM控制信号SPWM的电压值大于电压阈值VPWML(例如，1V)且小于电压阈值VPWMH(例如，2V)，则与门72提供三态信号Stri。T1计时器720用于在三态信号Stri指示PWM控制信号SPWM为高阻抗逻辑电平(例如，在图7B的t1时间点)之后，开始计时。T1计时器720在经过一段时间T1之后，例如在图7B的t2时间点，产生高电平的信号SCB。此高电平的信号SCB可用于指示进入沟道刹车模式的开始时间。也就是说，与门750在三态信号Stri指示PWM控制信号SPWM为高阻态逻辑电平且在高电平的信号SCB指示进入沟道刹车模式的情况下提供高电平的信号SADJ(如图7B所示的t2时间点)。此时，例如在图7B的t2时间点，驱动电压调整电路760调整驱动信号G2的电压值VGS(LS)而将VDS(LS)控制在小于开关M2的体二极管导通时的正向偏压Vbd，例如为VDS(LS)＝-0.8×Vbd。
在一实施例中，ZCD检测电路730包括比较器CMP以及单触发(one shot)电路73。在此实施例中，使用电压VCS指示输出电流IOUT或指示流过电感的电流IL。比较器CMP用于将电压VCS和电压VCS_ZCD作比较，以在电压VCS小于电压VCS_ZCD时(即过零点，例如图7B的t3时间点)，触发单触发电路73提供一个单脉冲的过零信号SZCD。过零信号SZCD重设触发器740，使触发器740提供低电平的信号SOFF。也就是说，当电压VCS指示输出电流IOUT或指示流过电感的电流IL降至零时，与门750提供低电平的信号SADJ(如图7B所示的t3时间点)，以使驱动电压调整电路760调整驱动信号G2的电压值VGS(LS)为低电平以关断低侧开关。在一实施例中，驱动电路700还判断PWM控制信号SPWM的电平，并在PWM控制信号SPWM为低逻辑电平时设定触发器740，而输出高电平的信号SOFF。
应当理解的是，上述的驱动电路及其组成元件的结构以及信号电平波形仅为示意说明，本发明不限于此。本领域技术人员可根据实际应用需求设计不同结构的电路以及调整对应的信号形式以完成本发明的驱动电路而实现对应的功能。例如，驱动电路700、三态检测电路710、T1计时器720、ZCD检测电路730、触发器740、与门750以及驱动电压调整电路760可用数字电路实现、也可用模拟电路实现、或者使用软件实现，又或者用上述的组合实现。
为了方便描述，在本发明中，PWM控制信号SPWM与驱动信号G2为同步地切换。然而，本发明不限于此。在一些实施例中，在不同状态的切换过程中，PWM控制信号SPWM与驱动信号G2之间可设定为延迟一段时间，或者根据实际应用在上升沿或下降沿而有延迟产生。因此可根据实际应用来调整各个信号的时间点，设定延迟而仍实现本发明的驱动电路。
图8示出了根据本发明一实施例的提供驱动电压的方法800的流程图。可使用图1、图3、图4或图7A所示的驱动电路来执行方法800。应当理解的是，也可使用图3或图4的驱动电路的各元件来执行方法800，也可使用其他电路元件来执行方法800。方法包括步骤810～830。
在步骤810中，接收PWM控制信号。
在步骤820中，判断PWM控制信号是否为高阻抗逻辑电平。
当PWM控制信号为高阻抗逻辑电平时，在步骤830中，调整驱动信号的电压值以使开关工作在线性区。否则，在步骤840中，根据PWM控制信号提供驱动信号到开关。当PWM控制信号低逻辑电平时，提供第一电平的驱动信号至开关以导通开关。当PWM控制信号为高逻辑电平时，提供第二电平的驱动信号至开关以关断开关。
图9示出了根据本发明另一实施例的提供驱动电压的方法900的流程图。可使用图1、图3、图4或图7A所示的驱动电路的来执行方法900。应当理解的是，也可使用图3或图4的驱动电路的各元件来执行方法900，也可使用其他电路元件来执行方法900。方法包括步骤910～950。
在步骤910中，接收PWM控制信号。
在步骤920中，判断PWM控制信号是否为高阻抗逻辑电平。
在步骤930中，在PWM控制信号为高阻抗逻辑电平的第一时间点，提供第二电平的驱动信号以关断开关。
在步骤940中，在PWM控制信号为高阻抗逻辑电平的第二时间点，调整驱动信号的电压值以使开关工作在线性区。
在步骤950中，在PWM控制信号为高阻抗逻辑电平的第三时间点，提供第二电平的驱动信号以关断开关。
本发明公开了一种电源电路、驱动电路及提供驱动电压的方法。
虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和变型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (20)

1.一种电源电路，其特征在于，包括：
第一开关，具有第一端、第二端及控制端，其中，所述第一开关的第一端耦接至电压源；
第二开关，具有第一端、第二端及控制端，其中，所述第二开关的第一端耦接至所述第一开关的第二端，且第二开关的第二端耦接至地；以及
驱动电路，用于接收PWM控制信号，并根据所述PWM控制信号提供第一驱动信号至第一开关的控制端及提供第二驱动信号至第二开关的控制端，所述驱动电路还用于判断PWM控制信号是否为高阻抗逻辑电平；
其中，所述驱动电路还用于在PWM控制信号为低逻辑电平时，提供第一电平的第二驱动信号至第二开关以导通第二开关；所述驱动电路还用于在PWM控制信号为高逻辑电平时，提供第二电平的第二驱动信号至第二开关以关断第二开关；且所述驱动电路还用于在PWM控制信号为高阻抗逻辑电平时，调整第二驱动信号的电压值以使第二开关工作在线性区。
2.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：
三态检测电路，用于接收PWM控制信号，并判断PWM控制信号的电压值是否介于第一电压阈值及第二电压阈值之间，其中，所述第一电压阈值小于所述第二电压阈值，第一电压阈值用于指示该低逻辑电平，且第二电压阈值用于指示高逻辑电平；
其中，若PWM控制信号的电压值介于第一电压阈值及第二电压阈值之间，则判断PWM控制信号为高阻抗逻辑电平。
3.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，第二开关为晶体管，该晶体管具有体二极管，其中，当PWM控制信号为高阻抗逻辑电平时，第二开关两端的漏源电压小于所述体二极管的正向导通电压值。
4.如权利要求2所述的电源电路，其特征在于，第二开关的第一端用于通过电感耦接至电压输出节点，该驱动电路还包括：
电流检测电路，用于检测电流信号，其中，所述电流信号指示流过该电感的电流；以及
控制电路，用于在三态检测电路判断PWM控制信号为高阻抗逻辑电平时，调整第二驱动信号的电压值使第二开关工作在线性区，以及根据电流信号执行零电流检测，以在电流信号的过零点时提供第二电平的第二驱动信号以关断第二开关。
5.如权利要求1所述的电源电路，其特征在于，所述控制电路还用于在PWM控制信号为高阻抗逻辑电平的第一时间点提供第二电平的第二驱动信号以关断第二开关；且所述控制电路还用于在PWM控制信号为高阻抗逻辑电平的第二时间点，调整第二驱动信号的电压值以使该第二开关工作在线性区，其中，第二时间点在第一时间点之后。
6.如权利要求5所述的电源电路，其特征在于，所述控制电路还用于在第三时间点，提供第一电平的第二驱动信号以导通第二开关，其中，第三时间点在第二时间点之后。
7.如权利要求5所述的电源电路，其特征在于，所述驱动电路还包括：
刹车时间产生电路，用于产生刹车时间信息，其中，所述刹车时间信息包括从第一时间点到第二时间点的时间段。
8.一种驱动电路，用于电压调整电路，其特征在于，包括：
三态检测电路，用于接收PWM控制信号，并判断PWM控制信号的电压值是否介于第一电压阈值及第二电压阈值之间；其中，若所述PWM控制信号的电压值介于所述第一电压阈值及所述第二电压阈值之间，则所述三态检测电路判断PWM控制信号为高阻抗逻辑电平并提供三态信号，其中，第一电压阈值小于第二电压阈值，第一电压阈值用于指示低逻辑电平，且第二电压阈值用于指示高逻辑电平；以及
控制电路，用于接收PWM控制信号，并根据PWM控制信号提供第一驱动信号至电压调整电路的第一开关及提供第二驱动信号至电压调整电路的第二开关；
其中，控制电路还用于在PWM控制信号为低逻辑电平时，提供第一电平的第二驱动信号至开关以导通第二开关；控制电路还用于在PWM控制信号为高逻辑电平时，提供第二电平的第二驱动信号至第二开关以关断第二开关，且控制电路还用于根据三态信号调整第二驱动信号的电压值以使第二开关工作在线性区。
9.如权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，第二开关为晶体管，所述晶体管具有体二极管，其中，PWM控制信号为高阻抗逻辑电平时，第二开关两端的漏源电压小于所述体二极管的正向导通电压值。
10.如权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，第二开关的第一端用于通过电感耦接至所述电压调整电路的电压输出节点，所述驱动电路还包括：
电流检测电路，用于检测电流信号，其中，电流信号指示流过该电感的电流；
其中，控制电路还用于根据电流信号执行零电流检测，以在电流信号的过零点时提供第二电平的第二驱动信号以关断第二开关。
11.如权利要求8所述的驱动电路，其特征在于，控制电路还用于在PWM控制信号为高阻抗逻辑电平的第一时间点提供第二电平的第二驱动信号以关断第二开关；且控制电路还用于在PWM控制信号为高阻抗逻辑电平的第二时间点，调整第二驱动信号的电压值以使第二开关工作在线性区，其中，第二时间点在第一时间点之后。
12.如权利要求11所述的驱动电路，其特征在于，控制电路还用于在第三时间点，提供第一电平的第二驱动信号以导通第二开关，其中，第三时间点在第二时间点之后。
13.如权利要求11所述的驱动电路，其特征在于，还包括：
刹车时间产生电路，用于产生刹车时间信息，其中，刹车时间信息包括从所述第一时间点到所述第二时间点的时间段。
14.一种提供驱动电压的方法，其特征在于，包括：
接收PWM控制信号；
判断所述PWM控制信号是否为高阻抗逻辑电平；以及
根据所述PWM控制信号提供驱动信号到开关；
其中，当PWM控制信号为低逻辑电平时，提供第一电平的驱动信号至开关以导通开关；
当PWM控制信号为高逻辑电平时，提供第二电平的驱动信号至开关以关断开关；并且
当PWM控制信号为高阻抗逻辑电位时，调整驱动信号的电压值以使开关操作在线性区。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，判断PWM控制信号是否为高阻抗逻辑电位的步骤还包括：
判断PWM控制信号的电压值是否介于第一电压阈值及第二电压阈值之间，其中，第一电压阈值小于第二电压阈值，第一电压阈值用于指示低逻辑电平，且第二电压阈值用于指示高逻辑电平；
若PWM控制信号的电压值介于第一电压阈值及第二电压阈值之间，则判断所述PWM控制信号为高阻抗逻辑电平。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，开关具有体二极管，其中，当PWM控制信号为高阻抗逻辑电平时，开关两端的漏源电压小于体二极管的正向导通电压值。
17.如权利要求14所述的方法，其特征在于，开关通过电感耦接至电压输出节点，还包括：
检测电流信号，电流信号指示流过该电感的电流；以及
根据电流信号执行零电流检测，以在电流信号的过零点时提供第二电平的驱动信号以关断开关。
18.如权利要求14所述的方法，其特征在于，调整驱动信号的电压值以使开关工作在线性区的步骤还包括：
在PWM控制信号为高阻抗逻辑电平的第一时间点，提供第二电平的驱动信号以关断开关；
在PWM控制信号为高阻抗逻辑电平的第二时间点，调整驱动信号的电压值以使开关工作在线性区，其中，第二时间点在第一时间点之后。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括：
在第三时间点，提供第一电平的驱动信号以导通开关，其中，第三时间点在第二时间点之后。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括：
提供从第一时间点到第二时间点之间的时间段。
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