[发明专利]具电压箝位功能的栅极驱动电路

说明书

技术领域

本发明有关于一种栅极驱动电路，且特别是一种具有电压箝位功能的栅极驱动电路。

背景技术

在交换式电源(Switching Power)应用电路中，例如功率因数校正器(Power Factor Correction controller，PFC controller)，因外部负载与控制电路的电路元件的操作环境不同，例如外部负载元件通常操作于高电压环境，而控制电路所使用的电路元件一般操作于低电压环境。因此，一般会通过设置栅极驱动电路于控制电路与负载电路之间，以根据控制电路，产生对应地驱动电压以推动负载电路。

请参阅图1，图1为现有的栅极驱动电路的电路示意图。栅极驱动电路9耦接于电源端VCC与接地端之间，且包括PMOS晶体管91、NMOS晶体管93、97、99以及齐纳二极管95。

详细地说，PMOS晶体管91的源极接于电源端VCC。PMOS晶体管91的漏极耦接NMOS晶体管93的漏极。NMOS晶体管93的源极耦接接地端。PMOS晶体管91的栅极与NMOS晶体管93的栅极分别耦接输入端VIN，以接收一输入信号。NMOS晶体管97的漏极耦接电源端VCC。NMOS晶体管97的源极耦接负载端LOAD。NMOS晶体管97的栅极耦接接于PMOS晶体管91的漏极和NMOS晶体管93的漏极之间的接点。齐纳二极管95耦接于NMOS晶体管97的栅极与接地端之间。NMOS晶体管99的漏极耦接负载端LOAD。NMOS晶体管99的源极耦接地端。NMOS晶体管99的栅极耦接输入端，接收输入信号，并与NMOS晶体管93同步运作。

当栅极驱动电路9接收到输入信号时，栅极驱动电路9会根据输入信号对应产生一高电压电平控制信号或一低电压电平控制信号。进一步地说，当输入信号的电压为低电压电平时，NMOS晶体管93截止运作，且PMOS晶体管91导通，连接电源端VCC与齐纳二极管95，提升NMOS晶体管97栅极的电压电平至一个预设值，以导通NMOS晶体管97，进而拉升负载端LOAD的电压至电源端VCC的电压电平，使得栅极驱动电路9对应输出具高电压电平的驱动信号来推动外部负载(未示出)的运作。

反之，当输入信号的电压为高电压电平时，PMOS晶体管91截止运作且NMOS晶体管93导通，下拉NMOS晶体管97栅极的电压电平，进而截止NMOS晶体管97的运作。另外，NMOS晶体管99也会因输入信号VIN在高电压电平而导通，藉此下拉负载端LOAD的电压电平，使得栅极驱动电路9对应输出具输出低电压电平的驱动信号来截止负载的运作。

然而图1所示的栅极驱动电路9，当PMOS晶体管91导通时所产生的电流直接流入齐纳二极管95，会使齐纳二极管95收到过大电流而有过热现象，同时NMOS晶体管97的栅极亦会因接收到的电流过大而受到破坏，使得上述栅极驱动电路9无法正常运作，降低交换式电源应用电路的整体运作效率。

发明内容

本发明提供一种具有电压箝位功能的栅极驱动电路，可通过设置限流电阻，降低栅极驱动电路于电路切换时的功率消耗，并抑制静态电流的消耗以避免电路元件因电流过大而受到破坏。所述栅极驱动电路另通过提供适当的电流传输路径快速地提升栅极驱动电压，且于栅极驱动电压上升到预设的电压值时，主动截止所述电流传输路径，稳定栅极驱动电压。从而，所述栅极驱动电路可提升栅极驱动电路的整体运作效益。

本发明实施例提供一种具电压箝位功能的栅极驱动电路，此栅极驱动电路耦接于电源端与接地端之间。所述栅极驱动电路包括限流电阻、第一开关元件、加速电路、第二开关元件以及电压箝位电路。限流电阻具有第一端与第二端。第一开关元件分别耦接电源端与第一端并受控于控制信号选择性地导通电源端与限流电阻。加速电路分别耦接第一端与第二端并根据第一偏电压与第二端的电压选择性地提供一电流传输路径。第二开关元件分别耦接第二端及接地端并受控于该控制信号选择性地导通限流电阻与接地端。电压箝位电路耦接于第二端与接地端之间并依据第一开关元件产生的电流，调整第二端的电压。当第二端的电压上升至一预设电压值，而第一偏电压与第二端的电压的差值小于第一门限值时，加速电路截止电流传输路径。