[发明专利]一种自适应死区时间的栅极驱动电路

说明书

一种自适应死区时间的栅极驱动电路，属于电子电路技术领域。适用于开关电源电路，驱动逻辑控制电路控制实现高低端驱动交叉导通，实现自适应死区时间的功能；电平移位电路将驱动逻辑控制电路产生的控制信号抬升至高端驱动的电源轨上；自举电路通过电荷泵的方式产生高端驱动的电源轨；第一驱动增强电路和第二驱动增强电路将驱动控制信号增强至具有安培级别的栅极驱动信号；开关电源电路的功率驱动级连接栅极驱动电路产生的栅极驱动信号并产生输出电压Vout。本发明能够根据功率管的尺寸自适应调整死区时间，保证避免穿通的出现；控制方式简单，以极小的成本实现了自适应死区时间控制的目的，具有极高的通用性。

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及一种自适应死区时间的栅极驱动电路。

背景技术

采用同步整流技术的开关电源电路中，为了保证上下管不同时开启，避免造成穿通损坏电路，需要在开关转换过程中设置死区时间以保护电路安全工作。

如图1所示为用于开关电源电路的栅极驱动电路，开关电源电路中功率驱动级包括开关管M1、整流管M2、电感L和电容C，开关管M1和整流管M2均为NMOS功率管，开关管M1的漏极连接输入电压Vin，其源极连接整流管M2的漏极并连接开关节点SW，整流管M2的源极接地；电感L和电容C组成LC滤波网络，串联并接在整流管M2的漏极和源极之间，其串联点作为开关电源电路中功率驱动级的输出端。开关管M1的驱动信号为开关管栅极驱动信号HDRV，整流管M2的驱动信号为整流管栅极驱动信号LDRV。

为了保证开关管M1与整流管M2不出现同时导通的情况，需要在开关管M1与整流管M2两个功率管切换导通的过程中设置死区时间。图2中，当两个MOS功率管同时关闭时，电流会通过低端功率管整流管M2的体二极管续流，从而造成体二极管导通。

当开关管M1关断，整流管M2开启时，进入同步整流阶段。η_CH为MOS管开启情况下的效率，η_BD为体二极管导通情况下的效率，η为同步整流阶段的平均效率，

假设整个整流阶段的时长为T，其中体二极管导通时长为KT(K为体二极管导通时长对整个整流阶段时长T的占比，K<1)，则可以得到整个同步整流阶段的效率计算公式。V_DS为MOS管开启时的导通压降，V_F为体二极管的正向导通压降。由于V_DS<V_F，所以η_CH>η_BD，为减小效率损失，需要尽量减小η_BD带来的影响，即减小K的大小，避免体二极管导通的出现。

传统的固定死区时间虽然在设计上较为简单，但是为了保证所有条件下都不发生上下功率管穿通的情况，需要将死区时间设计的相当长，这样不可避免地会产生较长时间的体二极管导通，增大了功率损耗。死区时间设置的不合理是产生功率损失的主要原因之一，为了尽量减小这种体二极管导通对电路性能的影响，需要引入自适应死区时间技术优化死区时间，提高转换效率。

发明内容

本发明针对固定死区时间存在的设计缺陷，提出了一种可以自适应调节死区时间的驱动电路，当功率管尺寸等因素发生变化时，该电路可以自适应地进行死区时间的调整，以获得最佳的死区时间，提高转换效率。

本发明的技术方案是：

一种自适应死区时间的栅极驱动电路，适用于开关电源电路，所述开关电源电路包括开关管M1和整流管M2，所述开关管M1的源极连接所述整流管M2的漏极并作为开关节点SW，

所述栅极驱动电路包括第一输出端和第二输出端，所述第一输出端输出高端栅极驱动信号HDRV用于驱动所述开关管M1，所述第二输出端输出低端栅极驱动信号LDRV用于驱动所述整流管M2；