[发明专利]基于双延迟链锁相环的零电压转换DC-DC功率管驱动电路

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，具体涉及一种功率管驱动电路，主要应用于同步整流低压输出的降压型DC-DC转换器。

背景技术

同步整流降压DC-DC转换器因其高效率被广泛应用于便携式设备。同步整流降压DC-DC转换器的拓扑结构如图1所示。M_P和M_N分别是上拉管和下拉管，D_N是M_N的寄生体二极管，L是滤波电感，C是输出电容，I_O是输出负载，V_DD和V_O分别是输入电压和输出电压，V_PM和V_NM分别是M_P和M_N的栅驱动信号，V_SW是M_P和M_N的共漏端电压。为了避免M_P和M_N同时导通造成电源到地的短路，他们导通区域之间要插入一段延迟称为死区时间，而考虑到工艺偏差等原因，这段时间通常设定得较长，在10ns以上。当V_PM关断而V_NM尚未导通的时候，为了维持电感电流，V_SW会逐渐下降，直至下降至-0.7V左右使体二极管D_N导通直至M_N导通如图2所示，t_ERROR是D_N导通的时间，这段时间内电流在D_N上会消耗较大的能量。如果在V_SW降至0时M_N恰好导通，就能够消除这部分多余的能耗，这就是实现了所谓的零电压转换，这时的死区时间就是优化死区时间。优化死区时间是根据输出负载实时变化的，因此需要一定的控制电路来实现。

延迟锁相环具有同步信号的能力，而且精度高，抗温漂，可以实现零电压转换。然而传统的延迟锁相环中的压控延迟链常使用比较器作为基本单元，而比较器消耗静态功耗，在低功耗方面存在弱点。伪电流控制反相器的压控延迟链结构只有动态功耗，但线性度较差，难以实现大范围变化的延迟。本发明使用伪电流控制反相器作为延迟锁相环的压控延迟链的基本单元，降低了延迟锁相环的功耗；同时采用双延迟链结构，解决了伪电流控制反相器的线性度差的问题，使延迟锁相环在各静态工作点下均有很快的锁定速度。

发明内容

本发明的目的在于提出一种以低功耗的延迟锁相环实现降压型DC-DC转换器的零电压转换的驱动电路，在满载到空载范围，都能实时调整死区时间，实现零电压转换，提升DC-DC转换器的效率。

本发明使用伪电流控制反相器为单元的压控延迟链1，由第一和第二压控延迟链构成的双压控延迟链结构2，和防止负死区时间的缓冲器3。

应用于DC-DC变换器栅驱动的双延迟链延迟锁相环的结构如图3所示。基于双延迟链延迟锁相环的零电压转换DC-DC功率管驱动电路包括鉴相器和电荷泵、夸导放大器、第一压控延迟链与第二压控延迟链、第一感应器与第二感应器、DC-DC转换器的上拉管M_P和下拉管M_N，以及启动电路。