[发明专利]功率电子开关电路及其死区时间的控制切换方法

说明书

技术领域

本发明属于开关电源技术领域，特别涉及一种功率电子开关及其死区时间的控制切换方法。

背景技术

功率电子开关的死区时间是影响功率器件的效率和性能的主要因素。在常用的开关电源技术中，过宽的死区时间会导致功率管寄生二极管的导通，从而减小转换效率；过窄的死区时间会使功率管在某些条件下出现同时导通的情况，从而使开关电源转换器的内部发生一个短路电流。这些都会影响开关电源电路的转换效率。而在用于信号功率放大的D类功率放大器中，死区时间会在输出的信号中引入失真。

US2006/0012428A1描述了一种D类放大器的，其中有一个死区时间预设单元用来控制输出的死区时间。但是死区时间更多的是与功率开关管的寄生电容相关。该发明中的方法不能直接解决问题。在F.Nyboe，C.Kaya，L.Risbol，P.Andreani，A240W Monolithic Class-DAudio Amplifier Output Stage,ISSCC06，Tech.Papers，Page 344。(尼波，凯亚，尼斯伯，安德尼亚，一种能提供240瓦D类音频放大器，2006年国际固态电子会议技术文集，344页)提出了一种两步驱动的方法来消除由于驱动功率开关所产生的死区时间的问题。但是该文章中提出的方法只适用于使用高压和双阱的工艺中。不利于将该电路集成到片上系统中。在Marco Berkhout，A Class D Output Stage With Zero Dead Time，ISSCC03，Tech.Paper(马罗可.伯克特，一种具有零死区的D类放大器的输出级，2003年国际固态电子会议技术文集)中描述了一种用晶体管正反馈的方法来消除死区时间的方法。在这种方法中用于反馈的晶体管的尺寸对消除死区的效果的影响非常敏感。在实际设计中不易起到很好的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种功率电子开关电路及其死区时间的控制切换方法，以弱化或均匀化功率电子开关的死区时间对功率器件的效率和性能的影响。

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种功率电子开关电路，包括驱动信号分布电路和与之相连的多个并联的功率管，所述驱动信号分布电路包括多个用于驱动对应功率管的驱动电路。

较佳的，所述驱动电路产生的驱动信号到达每一功率管时存在均匀的延时。

较佳的，通过每一功率管的电流相等。

一种控制切换功率电子开关的死区时间的方法，将一个功率开关被均匀拆分成多个功率管，而每一个拆分后的功率管分别被多个对应的驱动电路所驱动。

较佳的，通过每一功率管的电流相等。

较佳的，每个驱动电路产生的驱动信号到达每一功率管时存在均匀的延时。

本发明将已有技术中功率电子开关所产生的死区时间及因此产生的效应拆分成多个，从而均匀分布在死区时间中。这使得在死区时间中由于功率管的栅电容、功率管的负载及电流等因素易于产生的不理想效应被弱化和均匀化。

附图说明

图1为本发明功率电子开关电路实施例；

图2为本发明驱动信号产生电路的输入和输出波形示意图；

图3为本发明功率电子开关电路中驱动信号分布电路实施例；

图4为本发明实施例功率开关电路整体输出的等效电流图。

具体实施方式

如图1所示，一种功率电子开关电路，包括驱动信号分布电路和与之相连的多个并联的功率管，所述驱动信号分布电路包括多个用于驱动对应功率管的驱动电路。所述驱动信号为到达每一功率管时存在均匀延时的信号。

一种控制切换功率电子开关的死区时间的方法，将传统的总的传输电流的功率开关拆分成多个相等电流的功率管，而每一个传输电流的功率管分别被相对应的驱动电路所驱动。

图1中，驱动信号分布电路(Driving Signal Distributor)的输入和输出信号波形如图2所示。从CP₁/CN₁、CP₂/CN₂、…、CP_n/CN_n，分别按顺序驱动相应的功率开关(Power MOSFET)1、2、…、n。这样由于每个功率开关所流过的负载电流是满负荷电流的1/n。

一个简单的用于实现上述功能的电路如图3所示。在此需要说明的是，本发明驱动信号分布电路不限于图3所示的方式，本领域的技术人员在了解本发明后，无需创造性的劳动就可以设计出多种实现上述功能的驱动信号分布电路，这些均在本发明的保护范围之内。