[发明专利]动态驱动能力调节的电源控制装置

说明书

本发明为一种动态驱动能力调节的电源控制装置，包括变压器、脉冲宽度调变驱动控制器、切换晶体管、隔离组件、输出二极管、输出电容，其中脉冲宽度调变驱动控制器连接切换晶体管，而切换晶体管连接变压器，且变压器的初级侧电感及切换晶体管连接输入电源，变压器的二次侧电感连接输出二极管，进一步连接输出电容及负载，隔离组件将输出电源转换成回授信号，提供脉冲宽度调变驱动控制器经调节处理，动态控制脉冲宽度调变驱动信号，实现切换晶体管的最佳导通电流，增加电磁干扰边际，减少切换损失，提升整体的电气质量及电源转换效率。

技术领域

本发明有关于一种动态驱动能力调节的电源控制装置，尤其是利用调节处理，针对切换晶体管的状态，同时考虑电磁干扰(EMI)及切换损失，以动态调节脉冲宽度调变驱动信号，进而改善电气质量及整体电源转换效率。

背景技术

电源转换技术对于日益蓬勃发展的电子产业相当重要，因为不同的电子产品需要不同电压或电流的电源而运作。比如，集成电路(IC)需要5V或3V，电动马达需要12V直流电，而液晶显示器中的灯管需要更高压的电源，如1150V。因此，需要不同电源转换器以满足所需。

在现有技术中，切换式(交换式)电源转换技术是目前电子业界常用的电源转换技术之一，主要是利用高频率的脉冲宽度调变(PWM)信号以驱动切换晶体管(或称驱动晶体管)的导通，进而控制与切换晶体管串联连接的电感(或变压器)的电流，由于电感本身具有保持电流的作用，防止瞬间改变，所以当切换晶体管被瞬间关闭时，此时原有电流不会立即改变，而是相对缓慢的变化，使得电感被充电或放电，达到改变输出电压的目的。

参考图1，现有技术调节切换晶体管的驱动能力的示意图，其中提供驱动信号VD1的预驱动器(pre-driver)的驱动能力是固定的供应电流/移除电流(source current/sinkcurrent)架构。如图1所示，为调节切换晶体管M1的驱动能力，可配置第一栅极电阻RG1、第二栅极电阻RG2、切换二极管D1以及接地电阻(或称下拉电阻)RGG，其中第一栅极电阻RG1及第二栅极电阻RG2是串联而连接到切换晶体管M1的栅极G，切换二极管D1是与第二栅极电阻RG2并联连接，且接地电阻RGG连接至切换晶体管M1的栅极G以及接地GND。因此，在打开切换晶体管M1时，驱动信号VD1可控制驱动电流IG1经由第一栅极电阻RG1及第二栅极电阻RG2而到达切换晶体管M1的栅极G，其中切换二极管D1因反偏而关闭，进而提高栅极G的电压而使切换晶体管M1导通。另外，在关闭切换晶体管M1时，可降低驱动信号VD1，使得栅极G的电压因关闭电流IG2而降低，进而关闭切换晶体管M1，其中切换二极管D1因顺偏而导通，所以关闭电流IG2会经由切换二极管D1及第二栅极电阻RG2，而不会流过第一栅极电阻RG1，同时，关闭电流IG2藉接地电阻RGG而导向接地GND。

举例而言，针对切换晶体管M1的关闭操作，当第一栅极电阻RG1设定为0欧姆及第二栅极电阻RG2设定为22欧姆时，切换晶体管M1的漏源电压Vds的下降时间为80ns，且切换晶体管M1的栅源电压V gs的米勒平台约为200ns，而当第一栅极电阻RG1设定为100欧姆及第二栅极电阻RG2的总电阻值设定为22欧姆时，下降时间可拉长为104ns，同时切换晶体管M1的栅源电压Vgs的米勒平台拉长到约300ns。因此，可降低第一栅极电阻RG1及第二栅极电阻RG2的电阻，以提高转换效换，但是无法改善EMI。然而，增加第一栅极电阻RG1及第二栅极电阻RG2的电阻，虽可拉长下降时间而改善EMI，但是当米勒平台过长时，会导致切换晶体管M1的导通电阻无法迅速减小，不利于转换效率。