[发明专利]一种源极驱动控制电路及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种准谐振控制电路，尤其涉及一种源极驱动控制电路及其控制方法。

背景技术

开关的高频化是现代开关电源发展的一个重要方向，其原因在于开关高频化可以使开关变换器的体积和重量大大减小，从而提高变换器的功率密度。实现高频化，必须降低开关损耗，软开关技术是减少开关损耗的重要方法之一。通过谐振的原理使开关变换器中开关管的电压或者电流按照正弦或者准正弦规律变化，当电压自然过零时，使开关器件导通；当电流自然过零时，使开关器件关断，从而实现开关损耗为零，提高开关频率。

图1A所示为目前比较常见的准谐振驱动的控制电路，以主电路的拓扑为浮动降压型电路为例，利用辅助绕组检测的方法对功率级电路中的主功率管Q_M进行准谐振驱动。其中辅助绕组与主电路中的电感进行耦合，并利用与其并联的分压电路得到表征主功率管Q_M的漏源极电压V_ds的电压信号V_ZCS，其波形如图1B所示。通过过零检测电路对电压信号V_ZCS的负向过零点进行检测，并输出相应负向过零信号至延时电路。所述延时电路对电压信号V_ZCS的负向过零信号进行一定的延时后，输出谷底信号表征电压信号V_ZCS达到谐振谷底时刻。开关控制电路根据所述谷底信号控制主功率管Q_M导通。

从上述电路的原理图和波形图中可以很明显的看出，这种控制方案需要增加额外的辅助绕组，并且采用延时的方法获得的开通时刻并不一定是漏源电压的谷底时刻。因此采用这种实现方案增加了电路设计的复杂性和成本，不利于芯片的集成，同时并不能真正实现对主功率管的准谐振驱动。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种源极驱动控制电路及其控制方法，从而克服现有技术中由于辅助绕组的存在而难以集成以及准谐振控制的精确度不高的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

依据本发明一优选实施例的一种源极驱动控制电路，用以实现对主功率管的准谐振驱动，包括箝位电路、谷底电压检测电路和源极电压控制电路；

所述箝位电路与所述主功率管的栅极连接以将其栅极电压箝位至第一箝位电压；所述第一箝位电压的数值大于所述主功率管的导通阈值；

所述谷底电压检测电路与所述主功率管相连接，在其漏源电压到达谐振谷底时刻，输出谷底控制信号；

所述源极电压控制电路接收所述谷底控制信号，在谐振谷底时刻控制所述主功率管的源极电压下降至所述主功率管的栅源电压大于其导通阈值，进而实现所述主功率管的准谐振驱动。

进一步的，所述谷底电压检测电路包括第一开关管和栅源电压检测电路，其中：

所述第一开关管的第一功率端和第二功率端分别连接至所述主功率管的栅极和源极；

所述第一开关管在谐振过程中保持导通，在所述主功率管导通时保持关断；

所述栅源电压检测电路检测所述栅源电压，在所述栅源电压负向过零时刻输出所述谷底控制信号。

优选的，进一步包括第一二极管和第一电阻，其中

所述第一二极管的阴极和阳极分别连接至所述主功率管的栅极和源极；

所述第一开关管与所述第一电阻串联后与所述第一二极管并联连接。

进一步的，所述箝位电路进一步包括第二开关管，所述第二开关管连接在所述箝位电路与主功率管的栅极之间，在谐振过程中所述第二开关管保持关断，在所述主功率管谷底导通时刻，控制所述第二开关管导通；

所述谷底电压检测电路包括第二二极管和源极电压检测电路；

所述第二二极管的阴极和阳极分别连接至所述主功率管的栅极和源极；

所述源极电压检测电路接收所述主功率管的源极电压，在其正向过零时刻输出所述谷底控制信号。

进一步的，所述谷底电压检测电路包括第三二极管、微分电路和过零检测电路；

所述第三二极管阴极和阳极分别连接至所述主功率管的栅极和源极；

所述微分电路接收所述主功率管的源极电压进行微分运算得到一微分电压，将所述漏源电压到达谐振谷底的时刻对应为微分电压正向过零的时刻；

所述过零检测电路接受所述微分电压，在其正向过零时刻输出所述谷底控制信号。

优选的，所述箝位电路包括一具有所述第一箝位电压的电压源。

进一步的，所述源极电压控制电路包括第三开关管，其第一功率端连接至所述主功率管的源极，第二功率端接地，其控制端接收所述谷底控制信号，以在谐振谷底时刻控制所述第三开关管导通。