[发明专利]电流源MOSFET驱动芯片

说明书

技术领域：

本发明属于电力电子芯片领域，涉及一种电流源驱动MOSFET芯片，用于提供同步整流电路中高端和低端MOSFET的PWM驱动信号。

背景技术：

MOSFET驱动芯片是电力电子器件研究发展的重要方向之一。现有的多数MOSFET驱动芯片大多是基于传统的电压源驱动MOSFET的方式，这种驱动方式一般采用NPN和PNP两个三极管构成一个推挽电路，通过在两个三极管的基极上施加高低电平信号，使得两个三极管轮流导通，从而控制MOSFET的开通与关断，并将MOSFET的栅源电压箝位于驱动电路供电电压。

采用这种驱动方式的芯片的特点是比较简单、可靠，易于实现。但是其缺点亦比较明显，一是MOSFET关断时栅极释放的能量无法回收；二是线路引线存在的寄生电感影响了MOSFET开通关断的时间，从而增加了MOSFET的开通关断损耗。在开关电源高频化(1MHz以上)的趋势之下，由于MOSFET的开关损耗占据电路损耗的大部分比重，因此这些不足显得更为突出。

发明内容：

为克服现有MOSFET驱动芯片存在的技术问题，本发明提供一种电流源驱动MOSFET芯片，该驱动芯片包括电平转换单元、逻辑时序单元、高端驱动单元、低端驱动单元；所述高端驱动单元与低端驱动单元由芯片电源输入引脚VDD供电；所述电平转换单元与所述驱动芯片的五个PWM信号输入引脚CT1-CT5连接，接收PWM输入信号；所述电平转换单元将PWM信号电平转换后为高端驱动单元提供五路PWM信号；所述逻辑时序单元与所述驱动芯片的第六个信号输入引脚CT6相连，接收PWM输入信号，经过所述逻辑时序单元的逻辑转换后为所述低端驱动单元提供PWM信号；所述电平转换单元和所述逻辑时序单元共同接入信号接地引脚SGND；所述高端驱动单元包含两个P沟道MOSFET、三个N沟道MOSFET和四个串联的二极管，所述高端驱动单元与电平转换单元、芯片的高端驱动信号输出引脚HSG、PH都有连接，高端驱动单元接收电平转换单元提供的五路PWM信号，并与外围器件连接完成后，通过五路PWM输出信号控制高端驱动单元中五个MOSFET的开通关断，并由芯片的两个高端驱动信号输出引脚HSG、PH提供所需的PWM输出信号，控制同步整流电路中高端MOSFET的开通关断；所述低端驱动单元包一个P沟道MOSFET、一个N沟道MOSFET、一个PNP型三极管和一个NPN型三极管，所述低端驱动单元与逻辑时序单元、芯片的低端驱动信号输出引脚LSG都有连接，低端驱动单元接收逻辑时序单元提供的PWM信号，通过此信号控制低端驱动单元中不同MOSFET、三极管的开通关断，得到所需的PWM驱动信号，并由芯片的低端驱动信号输出引脚LSG提供所需的PWM输出信号，控制同步整流电路中低端MOSFET的开通关断。

本发明通过高端驱动单元及低端驱动单元中不同元器件按照特定的连接方式，将输入的PWM信号转变为所需的PWM驱动信号，以此控制同步整流电路中高端和低端MOSFET的开通关断。这种电流源MOSFET驱动方式的优点在于：高频下(1MHz以上)，芯片的高端驱动单元与外围器件连接构成高端驱动电路，高端驱动电路中的电感电流对同步整流电路中高端MOSFET进行充电时，可以近似看作恒流源充电，因此减小了MOSFET源极引线寄生电感的影响，使得MOSFET可以相对更快地开通，继而减少了MOSFET的开通关断损耗；主电路MOSFET关断时释放的能量也可以被电感回收，从而节约了能量损耗。

附图说明：

图1：电流源驱动MOSFET芯片原理方框图

图2：电流源驱动MOSFET芯片检测电路原理图

图3：电流源驱动MOSFET芯片检测电路的输入和输出波形图

图中标记说明如下：

1：电平转换单元，2：逻辑转换单元，3：高端驱动单元，

4：低端驱动单元

CT1--CT6   信号输入引脚          VDD         电源输入引脚

Ip         外部电感连接引脚      VB          外部二极管连接引脚

SGND       信号接地引脚          PGND        驱动接地引脚

HSG        高端驱动信号输出引脚(接高端MOSFET的栅极)

PH         高端驱动信号输出引脚(接高端MOSFET的源极)

LSG        低端驱动信号输出引脚(接低端MOSFET的栅极)