[发明专利]用于最大负载效率的栅极驱动器拓扑结构

说明书

技术领域

本发明涉及栅极驱动器，尤其涉及具有可变电源电压以在开关电源的多种负载电流范围和工作频率下提供最大负载效率的栅极驱动器。

背景技术

每种电子电路都被设计成在通常假定为恒定的某一电源电压下工作。调压器提供恒定DC输出电压并且包含在不考虑负载电流或输入电压的变化的情况下将输出电压持续保持为一已调节值的电路。线性调压器通过使用一电压电流源来工作以输出固定电压。控制电路必须监视该输出电压并调整电流源以将输出电压保持在期望值上。

电路设计人员对施加在用于开关电源的晶体管开关的驱动电路上的驱动电压的选择是有限的。他们可以使用在许多应用中等于12伏特的输入电压V_in或者通常为5伏特的系统偏置电压VCC。如果使用更高的电压V_in作为栅极驱动器电压，则对于开关电源电路而言，会在负载电流的低端出现效率损耗。如果使用系统电压VCC作为驱动电压，则对于较大的负载电流高端效率会有所损耗。于是就需要一种在开关电源的多种负载电路范围下提供最大负载效率的栅极驱动器拓扑结构。

发明内容

在此公开并要求保护的本发明，在其一个方面包括一种具有第一和第二输入的电路。第一输入用于从电压源接收电源电压。第二输入从DC至DC转换器的输出接收感测的电流信号。该电路的输出向DC至DC转换器的驱动电路提供一可调驱动电压。第一电路响应于输入电源电压和感测的电流信号来调整驱动电压以便在输出处提供可调输出电压。

附图说明

为了更全面地理解本发明及其优点，现将对以下结合附图的描述做出参考，在附图中：

图1是DC至DC转换器拓扑结构的图示；

图2示出了对DC至DC转换器同时使用输入电压V_in和系统电压VCC的情况下负载效率与栅极驱动电压的关系；

图3是根据本发明公开的用于控制驱动电压的电路的框图；

图4是包括图3的电路的DC至DC转换器拓扑结构的图示；

图5是补偿型调节器的示意图；

图6是图3的电路的第一实施例的示意图；

图7示出了图3的电路的第二实施例；

图8示出了图3的电路的第三实施例；以及

图9示出了在各种频率下负载量与驱动电压的关系。

具体实施方式

现参考附图(其中贯穿各图用相同标号指示相同元素)示出并描述了本发明的实施例，并且描述了本发明的其他可能的实施例。各图无需按比例绘出，并且在某些实例中仅出于说明目的对图中几处进行了放大和/或简化。本领域普通技术人员基于以下本发明的可能实施例的示例可以认识到本发明的许多可能的应用和变化。

现参考图1，示出了DC至DC转换器拓扑结构的基本表示。偏置电压源102将芯片偏置电压提给控制电路104。偏置电压源102的电压通常被标注为VCC并且为5伏特。控制器104负责生成对驱动器电路106的控制信号。控制器104响应于由电压感测电路116和电流传感器电路118提供的信号而工作。响应于来自控制器104的控制信号，驱动器电路106生成用于导通或截止功率级108内的晶体管的驱动信号。驱动器电路106由驱动器电源电压110驱动。驱动器电源电压通常是输入电压V_in，但也可以是系统偏置电压VCC。功率级电源输入电压V_in 112用于为功率级电路108提供输入电压。功率级电路108连接至负载DC至DC转换器的负载114。

虽然驱动器电源电压110可以是来自电源112的系统电压输入V_in或者是来自偏置电源电压102的芯片偏置电压VCC，但是对上述电源的每一种的使用都有相关联的诸多限制。现参见图2，其中用功率转换器效率与负载电流的关系示出了与系统电压和偏置电压的每一个相关联的限制。如果如曲线202所示使用功率级电源电压112 V_in作为驱动器电源电压110，则功率转换器会在负载电流较低时损失效率。类似地，如果使用偏置电源电压102 VCC作为驱动器电源电压110，则提供的效率如曲线204所示。从图中可以看出，在此配置中，使用VCC的转换器效率在负载电流较高时大幅降低。