[发明专利]开关电源及其功率开关管的驱动方法与驱动电路

说明书

一种开关电源及其功率开关管的驱动方法与驱动电路，在功率开关管的启动阶段，在功率开关管的栅极的电压达到米勒平台转折点之前以及处于米勒平台于一设定延时范围以内这个时间段，采用低电流驱动该功率开关管的栅极；在功率开关管的栅极的电压的米勒平台保持时间超过该设定延时以后，采用大电流驱动该功率开关管的栅极。本发明能够达成好的EMI表现，并能够减小开关损耗。

技术领域

本发明涉及功率开关管的驱动方法，尤其涉及一种适用于开关电源的功率开关管的驱动方法。

背景技术

在开关电源中，功率开关管的栅极驱动方式对电源性能有很大的影响。如果驱动能力过强 ，即驱动电流过大，会导致流过功率开关管的电流变化（di/dt）过快和漏端电压变化（dv/dt）过大，从而带来很严重的 EMI 干扰。如果驱动能力过弱，即驱动电流过小，会导致功率开关管的开关延迟变大，开关速度变慢，从而增加开关损耗。

为了既降低 EMI 干扰，又减小开关损耗，需要对功率开关管的栅极的驱动电路进行优化设计。现有的一种做法是通过调整功率开关管的栅极的驱动电阻R 的大小来调整栅极驱动开通和关断的能力。当电阻R较大时，驱动电流较小，功率开关管的EMI干扰比较小，但功率开关管的开关损耗会比较大；当电阻R较小时，驱动电流较大，功率开关管的开关损耗会比较小，但功率开关管的EMI干扰比较大。

为此，有人提出了一种开关管栅极分段驱动的控制方式，但对于栅极驱动的分段控制是基于对开关管的密勒平台电压的检测与比较，由于密勒平台电压不易检测，且不同开关管的密勒平台电压差别很大，因此这种控制方式只能提前设定好密勒平台的近似值，并基于此设定的近似值进行栅极驱动的分段控制。这种的控制方式存在很大的制约性：若设定值比实际密勒平台电压低，会产生 di/dt 较大的现象，导致 EMI 变差；若设定值比实际密勒平台电压高，则在部分工作阶段中，栅极的驱动电流会变小，从而导致开关速度变慢、开关损耗变大。

为此，有人提出一种栅极电压与漏极电压检测同时进行来判断开关管开关状态的方法，但这种方法要求开关电源在系统上存在高压漏极电压检测的电路，存在应用局限性；并且，在驱动栅极电容不同、开启阈值不同的开关管时，不能获得一致性的EMI表现。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的不足，而提出一种开关电源及其功率开关管的驱动方法与驱动电路，能够达成好的EMI表现，并能够减小开关损耗。

本发明针对上述技术问题而提出的技术方案包括，提出一种开关电源的功率开关管的驱动方法，包括：在功率开关管的启动阶段，在功率开关管的栅极的电压达到米勒平台转折点之前以及处于米勒平台于一设定延时范围以内这个时间段，采用低电流驱动该功率开关管的栅极；在功率开关管的栅极的电压的米勒平台保持时间超过该设定延时以后，采用大电流驱动该功率开关管的栅极。

在一些实施例中，该功率开关管的栅极的电压的米勒平台转折点是通过带失调电压的比较器来捕获的；该设定延时是通过与该比较器相配合的延时器来设定的。

在一些实施例中，该延时器设置在该比较器的正相输入端与功率开关管的栅极之间，该失调电压设置在该比较器的负相输入端与功率开关管的栅极之间。

在一些实施例中，设置相互并联的第一电流源和第二电流源，该第二电流源上串设有大电流切换开关，该大电流切换开关的闭合/断开受控于该比较器的输出；其中，低电流驱动由该第一电流源单独提供，大电流驱动由该第一电流源和该第二电流源共同提供。