[发明专利]一种功率开关管的驱动电路以及应用其的功率变换电路

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，更具体的说，是涉及一种功率开关管的驱动电路以及应用其的功率变换电路。

背景技术

随着集成电路制造工艺的高速发展，工作频率日益提高，精度要求日益严格，信号完整性和抗干扰性变得越来越重要。电源线或者地线上的波动往往会给系统带来致命的影响。电源线和地线不稳定的原因主要在于两个方面，一是器件高速开关状态下，瞬态的交变电流过大；二是电路回路上存在电感。在电路中有大的电流涌动时会引起电源噪声和地线噪声（也称地弹），如芯片开启时，将有一个较大的瞬态电流在芯片和电源平面流过，芯片封装和电源平面的电感和电阻会引发噪声，这样会引起电源线或者地线上电压的波动和变化。瞬间大量电流流入地线，流过地网络阻抗的大电流会将地线电平拉高，偏离地电位。这种地弹现象，会扰乱芯片的输出信号和内部逻辑，引起芯片的功能错误。

驱动电路的基本任务是将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或者关断的驱动信号，并且驱动电路还要提供控制电路和主电路之间的电气隔离。现有的输出驱动器结构含有推挽式连接的顶部晶体管和底部晶体管，这种结构不能减小电源线或者地线上的电压波动。参考图1A，所示为采用现有技术的一种功率开关管的驱动电路，包括晶体管105，晶体管110，以及晶体管115和电阻120，其中，晶体管110的源极和功率开关管25的源极共同连接至地电平。晶体管105和晶体管110分别接收控制信号，以产生相应的驱动信号VG来驱动功率开关管25；晶体管115和电阻120用以优化功率开关管25的状态转换时间（例如从关断状态转换为导通状态）。参考图1B，所示为图1A所示的功率开关管的驱动电路的工作波形图，可以看出，地电平GND1和地电平GND2之间的连接导线的寄生电感，寄生电阻以及功率开关管自身的寄生电容引起了地电平GND2上的电压GND和电流IGND的波动。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种功率开关管的驱动电路以及应用其的功率变换电路，以克服现有技术中的功率开关管的驱动电路中地线电压波动大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

依据本发明一实施例的一种功率开关管的驱动电路，包括由顶部开关管和底部开关管组成的推挽驱动子电路，顶部开关管驱动子电路，底部开关管驱动子电路，其中，

所述顶部开关管的第一功率端接收一电压源；

所述顶部开关管的第二功率端连接至所述底部开关管的第一功率端；

所述底部开关管的第二功率端连接至第一电平；所述第一电平高于地电位；

所述顶部开关管驱动子电路和所述底部开关管驱动子电路分别接收一控制信号，以相应的驱动所述顶部开关管和所述底部开关管，以在所述顶部开关管和所述底部开关管的公共连接点处产生一驱动信号，来驱动所述功率开关管。

进一步的，所述功率开关管的第一功率端接收一输入电压，第二功率端通过阻性元件连接至地；

所述第一电平为所述阻性元件与所述功率开关管的第二功率端的公共连接点的电位。

优选的，所述顶部开关管为PMOS晶体管，所述底部开关管为NMOS晶体管。

依据本发明一实施例的一种集成驱动电路，用以驱动一功率级电路中的功率开关管，所述集成驱动电路包括由顶部开关管和底部开关管组成的推挽驱动子电路，顶部开关管驱动子电路和底部开关管驱动子电路；其中，所述功率级电路包括第一地电平；所述集成驱动电路包括第二地电平；所述第一地电平通过一连接导线连接至所述第二地电平；

所述顶部开关管的第一功率端接收一电压源；

所述顶部开关管的第二功率端连接至所述底部开关管的第一功率端；

所述底部开关管的第二功率端连接至第一电平；所述第一电平高于所述第一地电平的电位；

所述顶部开关管驱动子电路和所述底部开关管驱动子电路分别接收一控制信号，以相应的驱动所述顶部开关管和所述底部开关管，以在所述顶部开关管和所述底部开关管的公共连接点处产生一驱动信号，来驱动所述功率开关管。

进一步的，所述功率开关管的第一功率端接收一输入电压，第二功率端通过一阻性元件连接至所述第一地电平；所述第一电平为所述阻性元件与所述功率开关管的第二功率端的公共连接点处的电位。

优选的，所述顶部开关管为PMOS晶体管，所述底部开关管为NMOS晶体管。