[发明专利]PMOS功率管栅极箝位驱动模块、驱动电路和开关电源

说明书

本发明提供了一种PMOS功率管栅极箝位驱动模块、驱动电路和开关电源，通过给箝位电源外接一个储能电容，让箝位电源以小电流给储能电容充电，在需要开启PMOS功率管时，短时间内用储能电容内的电量给栅源极寄生电容充电，这样箝位电源电路可以实现通过小电流输出快速给大的栅源极寄生电容充电的目的。通过快速开启与关闭功率管，解决PMOS功率管应用于开关电源芯片内的开启与关断损耗大，同时将栅极电压与源极电压之间的压差控制在‑9V，进一步降低PMOS管导通损耗。

PMOS功率管栅极箝位驱动模块、驱动电路和开关电源

技术领域

本发明涉及开关电源领域，特别涉及一种PMOS功率管栅极箝位驱动模块、开关电源驱动电路和开关电源。

背景技术

开关电源芯片内部的功率管有功率三极管和功率MOS管两种，功率MOS管又分为PMOS功率管和NMOS功率管，对于降压（BUCK）芯片来说，选择PMOS管作为开关管的控制电路与选择NMOS管作为开关管的控制电路完全不同。

常见的MOS管，其漏极与源极之间的耐压可以做到80V、100V甚至更大，但是MOS管的栅极与源极的耐压受工艺与成本限制，一般要控制在+/-20V以内，为保险起见，在实际使用过程中，我们会把栅极与源极的压差控制在+/-10V以内。以PMOS功率管为例，若PMOS功率管用于常规电路中，偶尔进行开启与关断，则对PMOS功率管的栅极驱动电路要求不高，但是当PMOS功率管应用开关电源中时，由于其每秒要进行数十万次的开启与关断，常规的栅极驱动电路，由于性能一般，容易造成PMOS功率管的开启与关断损耗增大，导致PMOS功率管损耗增大，引起温度升高，降低可靠性；电源芯片工作电压越高，其开关损耗越大，同时栅极与源极箝位电压不稳定，导致常规的PMOS驱动电路无法应用于工作电压在40V及以上的电源芯片。为了减少PMOS功率管导通阻值同时兼顾PMOS管的稳定性，通常把PMOS功率管的栅极电压与源极电压差的绝对值控制在5V-10V范围内。

由于栅极与源极的寄生电容（MOS管的栅极与源极之间存在寄生电容，当要开启PMOS功率管时，需给PMOS功率管的栅极与源极的寄生电容充电，充电时间越短，PMOS管开启速度越快；当要关闭PMOS功率管时，需给PMOS功率管的栅极与源极的寄生电容放电，放电时间越短，PMOS管关闭速度越快）的存在，MOS功率管开启关断瞬间会产生MOS功率管开关损耗（功率管在导通与关断瞬间的损耗，称之为开关损耗），功率管的开关损耗和功率管开启、关断速度快慢有关，常规的PMOS栅极驱动方案无法快速开启与关闭PMOS管，导致开关损耗比较大，影响转换效率，同时无法对PMOS管的栅极与源极进行有效箝位，一般只能应用于40V以内的小功率开关电源中，应用受限。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种PMOS功率管栅极箝位驱动模块、开关电源驱动电路和开关电源，具有栅极源极电压差箝位功能，适用于操作电压4.5V-100V开关电源芯片中的PMOS功率管驱动。

为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种PMOS功率管栅极箝位驱动模块，包括：电源电压端VCC、箝位电源输出端VC、功率管栅极驱动端GATE DRIVE、控制信号端PWM和参考信号端VREF，电压VGS为PMOS功率管导通状态下栅极和源极之间工作电压的绝对值，电压VCC为电源电压端VCC的电压，当电压VCC小于等于电压VGS时，箝位电源输出端VC电压为0V；当电压VCC大于电压VGS时，箝位电源输出端VC电压等于VCC-VGS；