[发明专利]一种基于PWM控制的开关电源驱动电路

说明书

本发明属于开关电源控制技术领域，尤其涉及一种用于降低开关电源电路中MOS管体二极管损耗的开关电源驱动电路，开关电源电路至少包括上MOS管、下MOS管和电感，驱动电路包括上MOS管驱动电源、下MOS管驱动电源、时序控制电路、上MOS管驱动电路和下MOS管驱动电路，上MOS管驱动电路和/或下MOS管驱动电路由四个晶体管和一个开关构成，有效避免了在下MOS管关断到上MOS管导通的转换过程中下MOS管体二极管的导通和/或在上MOS管关断到下MOS管导通的转换过程中上MOS管体二极管的导通，或者只有一小部分电流流过体二极管，从而有效降低了体二极管引起的反向恢复损耗。

技术领域

本发明开关电源控制技术领域，尤其涉及一种用于降低基于PWM控制的开关电源电路中MOS管体二极管损耗的开关电源驱动电路。

背景技术

如图1所示，为现有的PWM控制的开关电源的基本构建单元，定义V1>V2，与V1相连的MOSFET称为HS_FET，与V2相连的MOSFET称为LS_FET。当系统的输入(VIN)、输出(VOUT)和地(GND)分别分配到V1、V2、V3时可以构成不同类型的开关电源，如图2和图3所示，分别为降压型变换器和升压型变换器，如图4和图5所示为两种类型的反向升降压型变换器。

如图6所示，为带有驱动电路的开关电源的基本构建单元，上管HS_FET和下管LS_FET的导通基本是互补的状态，即当上管HS_FET导通时，下管LS_FET关断，当下管LS_FET导通时，上管HS_FET关断。实际应用时，为了防止上管和下管同时导通，在上管关断后和下管导通前会加入死区时段1(记为DT1)，在下管关断后和上管导通前会加入死区时段2(记为DT2)，其时序控制图如图7所示，其中由图6中所示的时序控制电路来产生下管驱动电路LS_DRIVER的控制信号PWM_LS和上管驱动电路HS_DRIVER的控制信号PWM_HS,图6中输入时序控制电路的PWM信号是由系统控制回路产生。

当流出VSW节点的电感电流为正时，电感电流的方向如图6所示，在死区时段DT2时，下管的体二极管(Body Diode)D1会导通，在体二极管从关断状态到初导通状态过程中，D1会开始积累电荷，其电量一般被称为QRR，当上管导通后，体二极管不会马上进入关断状态，体二极管需要有发现电流来转移走这部分电荷，当上管导通时，这部分反向电流是由VIN通过上管HS_FET来提供，这部分的反向电流会造成系统损耗，损耗的计算公式如下式：

P_QRR＝QRR*VIN*FS

式中，VIN表示系统输入电压，FS表示PWM控制信号的开关频率。同理，当流出VSW节点的电感电流为负时，上管导通到下管导通的转换过程中(DT1时段)，上管LS_FET的体二极管会导通并带来比较大的反向恢复损耗。

无论是上管HS_FET体二极管带来的损耗,还是下管LS_FET体二极管带来的损耗，在体二极管导通初期，QRR随着导通时间的增加而积累，所以由式(1)可知，如果尽量减小死区时段DT2，就可以有效减小QRR的大小，从而减小系统的损耗，有效提高系统的转换效率。另外，如果能够完全避免体二极管的导通，就可以完全避免QRR引起的损耗。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种基于PWM控制的、能够有效降低体二极管引起的反向恢复损耗的开关电源驱动电路。

为实现以上技术目的，本发明的第一种技术方案如下，该技术方案适用于减小开关电源中下MOS管体二极管引起的损耗。