[发明专利]一种变斜率放电驱动电路

说明书

一种变斜率放电驱动电路，设计了由第一耐压NMOS管做开关管的主要放电支路以及由第四耐压PMOS管、第三耐压NMOS管和第三电阻组成的辅助放电支路，在高侧功率管放电阶段，利用不同阶段的放电能力，通过控制两条放电支路实现分段控制高侧功率管的放电斜率。在对高侧功率管放电初期，先开启辅助放电支路放电高侧功率管栅源极电压至米勒平台，然后开启主要放电支路使高侧功率管从米勒平台平稳过渡；随后关闭辅助放电支路，由主要放电支路快速关闭高侧功率管。本发明实现了变斜率分段放电驱动功率管，能够有效避免单一速度快速放电功率管栅极电容带来的EMI干扰；利用电荷泵代替电平位移器得到高压信号，简化了电路，提高了驱动电路的工作性能和安全可靠性。

技术领域

本发明属于模拟集成电路技术领域，具体涉及一种变斜率放电驱动电路。

背景技术

有源控制栅驱动电路是半桥应用(如同步buck变换器)的核心电路之一，直接影响开关电源工作的可靠性和性能指标。对于高侧功率管而言，N型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)相较于P型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET)拥有更高的驱动效率高、更小的器件面积，所以NMOSFET更适合作为功率晶体管。针对功率应用，尤其是大功率应用，系统驱动中存在较大的dV/dt和dI/dt，EMI辐射较为严重，且容易引起串扰问题。EMI干扰(电磁干扰)与串扰问题的一个重要来源是功率开关管进行快速充放电造成的dV/dt和dI/dt干扰。

传统的驱动电路在快速导通和关断的瞬间会产生较高的EMI干扰，对芯片的可靠性产生严重影响，现有技术中提出了采用变斜率充电驱动来解决充电时的高EMI问题，但对于放电时的高EMI问题却很少有提出解决方案，采用单一速度对功率管进行放电同样会导致较高的EMI干扰。

发明内容

针对上述传统驱动电路在放电时的高EMI问题，本发明提出一种变斜率放电驱动电路，针对功率管放电阶段，利用不同阶段的放电能力，控制功率开关管的放电斜率，具有快速、低EMI与高可靠性的特点。

本发明的技术方案为：

一种变斜率放电驱动电路，输入信号为DC-DC变换器中高侧功率管的栅极逻辑控制信号，输出信号连接所述高侧功率管的栅极，所述变斜率放电驱动电路包括电平位移器、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第五反相器、第一电阻、第三电阻、第一电容、第一NMOS管、第一耐压NMOS管、第二耐压NMOS管、第三耐压NMOS管、第二耐压PMOS管、第三耐压PMOS管和第四耐压PMOS管；

电平位移器的输入端连接所述变斜率放电驱动电路的输入信号，其输出端连接第一反相器的输入端；所述电平位移器用于将处于低电源轨电压域的所述变斜率放电驱动电路的输入信号提升到高电源轨电压域，其中低电源轨为低电源电压到地电平，高电源轨为高电源电压到地电平；

第二反相器的输入端连接第一反相器的输出端并通过第一电阻后连接所述高电源电压，其输出端输出第一控制信号并连接第三反相器的输入端、第二耐压NMOS管的栅极和第二耐压PMOS管的栅极；

第三反相器的输出端输出第二控制信号并连接第四反相器的输入端和第一电容的一端；

将所述第二控制信号进行充电后获得第三控制信号，充电后获得的所述第三控制信号的电源轨为两倍高电源电压到高电源电压；所述第三控制信号连接第一NMOS管的栅极并用于为所述高侧功率管充电；

第一NMOS管的漏极连接第二耐压PMOS管的源极和第三耐压PMOS管的栅极并连接所述高电源电压，其源极连接第一电容的另一端、第三耐压PMOS管的源极和第二耐压PMOS管的衬底；

第二耐压NMOS管的漏极连接第二耐压PMOS管的漏极、第三耐压PMOS管的漏极和第一耐压NMOS管的栅极，其源极连接地电平；