[发明专利]功率管驱动系统和方法

说明书

提供了一种功率管驱动系统和方法，该系统包括功率管下管驱动电路部分和功率管上管驱动电路部分。功率管下管驱动电路部分被配置为通过控制经由第一开关电路对功率管下管的寄生电容充电的第一充电电流的大小来控制功率管下管在米勒平台的停留时间；和/或通过控制经由第二开关电路对功率管下管的寄生电容放电的第一放电电流的大小来控制功率管下管在米勒平台的停留时间。功率管上管驱动电路部分被配置为：通过控制经由第三开关电路对功率管上管的寄生电容放电的第二放电电流的大小来控制功率管上管在米勒平台的停留时间；和/或通过控制经由第四开关电路对功率管上管的寄生电容充电的第二充电电流的大小来控制功率管上管在米勒平台的停留时间。

技术领域

本发明涉及电路领域，更具体地涉及一种功率管驱动系统和方法。

背景技术

当今，消费类电子市场要求电子设备更轻、更小、更薄的同时功能更多、更强大，这就要求电子设备中的电路集成度越来越高。集成电路技术的不断发展使得电子设备中的电路集成度的不断提高成为可能。但是，电子设备中的电路集成度的提高意味着电子设备中的芯片和印刷电路板(PCB)上的器件密度增加、电路之间的间距缩小，这导致电子设备中的电磁干扰(EMI)成为突出问题。

例如，D类音频功放因为具有高效率、低功耗的特点，而逐渐成为消费类电子市场广泛使用的技术。D类音频功放使用脉宽调制(PWM)技术，用模拟音频信号的幅度来调制一系列矩形脉冲的宽度。对于理想的D类音频功放，其功率管仅有导通和截止两种状态，因此它相对于A类和B类音频功放具有更高的效率。但是，由于D类音频功放的输出端到负载之间不可避免地存在电感(例如，芯片的绑定线、封装的管脚、PCB上的导线、以及喇叭都带电感)和电容等储能器件，所以如果D类音频功放的PWM输出信号在逻辑高电平和逻辑低电平之间的切换过程过快则必然会产生幅度较大且持续时间很短的过冲电压和浪涌电流。此时，D类音频功放的输出端到负载之间的导线便等效为天线，将过冲电压和浪涌电流产生的能量以电磁波的方式向外界辐射，导致辐射性电磁干扰。

根据基本的电磁场理论，D类音频功放的PWM输出信号在逻辑高电平和逻辑低电平之间的切换过程越快，过冲电压和浪涌电流的幅度就越大，由过冲电压和浪涌电流产生的能量也就越大，从而导致辐射性电磁干扰越大。此外，过冲电压还会恶化D类音频功放的总谐波失真(THD)，从而对D类音频功放的音质产生不利影响。更为严重的是，过大的过冲电压或浪涌电流可能会超出D类音频功放的功率管的最大耐电压和耐电流能力，从而导致D类音频功放的功率管的损毁。

为了有效抑制电子设备中的辐射性电磁干扰，除了改善电子设备中的PCB布局以外，还可以在电子设备的输出端设置LC型低通滤波器。然而，电感的运用会使电子设备的成本增加，这在竞争异常激烈的消费类电子市场中是应该尽量避免的。在实际应用中，希望在不使用电感或用价格较低的磁珠器件取代电感的条件下，电子设备中的辐射性电磁干扰也能达到国家或者国际认可的电磁兼容(EMC)标准。

发明内容

本发明提供了一种新颖的功率管驱动系统和方法，能够有效抑制由于功率管的输出信号在逻辑高电平和逻辑低电平之间的快速切换导致的辐射性电磁干扰。