[发明专利]一种上开关管驱动电路及应用其的同步boost电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力电子技术，更具体地说，涉及一种应用于同步boost电路中的上开关管驱动电路。

背景技术

同步boost电路(升压电路)相较于传统的二极管续流的boost电路由于在降低损耗方面具有明显的优势而被广泛使用。

在同步boost电路的功率级电路中，将其中一个极性端接地的开关管记为下开关管，将一极性端与下开关管连接，另一极性端与输出端连接的开关管记为上开关管。且通常为了减小了装置体积，节省成本，现有技术中往往使用一个驱动电源为两个开关管的驱动电路提供工作电压。并且，为了节省芯片的面积，在同样的导通电阻情况下，上开关管优先选用NMOS类型的开关管。

图1所示为现有技术中应用于同步boost电路的功率级电路中的上开关管驱动电路的电路示意图。众所周知，在驱动晶体时，当栅源极间的电压大于开启电压时，晶体管导通；当栅源极间的电压下降到开启电压以下时，晶体管关断。参见图1所示。同步boost电路中的下开关管M1的源极接至地，在驱动下开关管MI时，只要在PWM信号为高时提供给栅极一个恒定的电压(例如V_DD)，即可满足下开关管驱动电路的供电需求。

而上开关管M2的栅极接至电感L以及两个开关管的公共点(记为连接点LX)，根据开关电路的工作原理可知，连接点LX为一个高频方波跳变点。故需要一个悬浮电压，该悬浮电压附加在LX电压上，用于给上开关管提供驱动电压。

采用自举电容是目前最普遍的一种上开关管驱动方法。图1所示为自举方式，其工作原理如下：下开关管M1导通期间，将连接点LX的电位拉低至地，控制芯片中的稳定电压V_DD通过开关M3(或自举二极管)给自举电容C_BS充电，通过自举电容C_BS在自举电容C_BS两端(即点BS与连接点LX之间)形成一个悬浮电压。在下开关管M1关断后，连接点LX的电压钳位在输入电压Vin，此时电容的第一端BS点的电压为所述悬浮电压加上其第二端LX点的电压Vin。在上开关管M2的控制信号PWM2为高时，驱动器DR1将BS点的电压输入至M2的栅极以驱动M2导通；在上开关管M2的控制信号PWM2为低时，驱动器DR1将连接点LX的电压输入至M2的栅极以关断M2。

本发明人在进行本发明技术的研究过程中发现，现有技术存在以下的缺陷：

在装置的初始状态时，自举电容C_BS两端的电压为0，若下开关管M1每个导通周期的时间不够长，则需要好几个周期才能把自举电容C_BS两端的电压充到约为稳定电压V_DD，在这个过程中，由于驱动电压不足，上开关管M2不能完全导通，而使大的电流流经上开关管M2的体二极管，造成较大的损耗。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种上开关管驱动电路，以解决现有技术中，同步boost电路在初始工作时由于上开关管的驱动电压不足导致上开关管不能完全导通的问题，降低电路的损耗。

第一方面，本发明提供一种上开关管驱动电路，应用于同步boost电路中，所述同步boost电路的功率级电路由电感、下开关管以及上开关管构成，所述下开关管的一极性端接地，另一极性端与所述上开关管的一极性端连接，其特征在于，所述上开关管驱动电路包括：

自举电容，一端连接至一稳定电压，另一端连接至预充电控制电路的一端；

所述预充电控制电路，用以在系统上电且功率级电路开始工作前或者系统处于休眠状态时，控制通过所述稳定电压对所述自举电容进行预充电，直至自举电容两端的电压达到预定的值；

驱动器，用以根据上开关管的控制信号，输出相应的驱动信号以控制上开关管的导通状态。

优选地，所述驱动器，在所述上开关管的控制信号为高时，输出自举电容与所述稳定电压连接点的电压至所述上开关管的栅极；

在所述上开关管的控制信号为低时，输出所述同步boost电路的功率级电路中的下开关管和上开关管的连接点的电压至所述上开关管的栅极。

优选地，其特征在于，所述预充电控制电路包括第一开关电路和第二开关电路，

所述第一开关电路在系统上电且功率级电路开始工作前或者系统处于休眠状态时导通，在所述自举电容两端的电压达到预定的值时关断；

所述第二开关电路在所述自举电容进行预充电时一直保持关断，直到所述自举电容两端的电压达到预定的值时开始导通。