一种电路包括用于接收电源电压的第一输入以及用于从ＤＣ至ＤＣ转换器的输出接收感测电流信号的第二输入。该电路还包括用于向驱动电路提供可调驱动电压的输出。该电路还额外地包括用于响应于电源电压和上述感测电流信号来调整驱动电压的电路。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及栅极驱动器，尤其涉及具有可变电源电压以在开关电源的多种负 载电流范围和工作频率下提供最大负载效率的栅极驱动器。
技术介绍
每种电子电路都被设计成在通常假定为恒定的某一电源电压下工作。调压器提供恒定DC输出电压并且包含在不考虑负载电流或输入电压的变化的情况下将 输出电压持续保持为一己调节值的电路。线性调压器通过使用一电压电流源来工作 以输出固定电压。控制电路必须监视该输出电压并调整电流源以将输出电压保持在 期望值上。电路设计人员对施加在用于开关电源的晶体管开关的驱动电路上的驱动电压 的选择是有限的。他们可以使用在许多应用中等于12伏特的输入电压Vin或者通 常为5伏特的系统偏置电压VCC。如果使用更高的电压Vin作为栅极驱动器电压， 则对于开关电源电路而言，会在负载电流的低端出现效率损耗。如果使用系统电压 VCC作为驱动电压，则对于较大的负载电流高端效率会有所损耗。于是就需要一 种在开关电源的多种负载电路范围下提供最大负载效率的栅极驱动器拓扑结构。
技术实现思路
在此公开并要求保护的本专利技术，在其一个方面包括一种具有第一和第二输入 的电路。第一输入用于从电压源接收电源电压。第二输入从DC至DC转换器的输 出接收感测的电流信号。该电路的输出向DC至DC转换器的驱动电路提供一可调 驱动电压。第一电路响应于输入电源电压和感测的电流信号来调整驱动电压以便在 输出处提供可调输出电压。附图说明为了更全面地理解本专利技术及其优点，现将对以下结合附图的描述做出参考，在附图中图1是DC至DC转换器拓扑结构的图示；图2示出了对DC至DC转换器同时使用输入电压Vin和系统电压VCC的情 况下负载效率与栅极驱动电压的关系；图3是根据本专利技术公开的用于控制驱动电压的电路的框图；图4是包括图3的电路的DC至DC转换器拓扑结构的图示；图5是补偿型调节器的示意图；图6是图3的电路的第一实施例的示意图；图7示出了图3的电路的第二实施例；图8示出了图3的电路的第三实施例；以及图9示出了在各种频率下负载量与驱动电压的关系。具体实施方式现参考附图(其中贯穿各图用相同标号指示相同元素)示出并描述了本专利技术 的实施例，并且描述了本专利技术的其他可能的实施例。各图无需按比例绘出，并且在 某些实例中仅出于说明目的对图中几处进行了放大和/或简化。本领域普通技术人 员基于以下本专利技术的可能实施例的示例可以认识到本专利技术的许多可能的应用和变 化。现参考图l，示出了DC至DC转换器拓扑结构的基本表示。偏置电压源102 将芯片偏置电压提给控制电路104。偏置电压源102的电压通常被标注为VCC并 且为5伏特。控制器104负责生成对驱动器电路106的控制信号。控制器104响应 于由电压感测电路116和电流传感器电路118提供的信号而工作。响应于来自控制 器104的控制信号，驱动器电路106生成用于导通或截止功率级108内的晶体管的 驱动信号。驱动器电路106由驱动器电源电压110驱动。驱动器电源电压通常是输 入电压Vin，但也可以是系统偏置电压VCC。功率级电源输入电压Vin 112用于为 功率级电路108提供输入电压。功率级电路108连接至负载DC至DC转换器的负 载114。虽然驱动器电源电压110可以是来自电源112的系统电压输入Vin或者是来自 偏置电源电压102的芯片偏置电压VCC，但是对上述电源的每一种的使用都有相 关联的诸多限制。现参见图2，其中用功率转换器效率与负载电流的关系示出了与 系统电压和偏置电压的每一个相关联的限制。如果如曲线202所示使用功率级电源电压112 ViJ乍为驱动器电源电压110，则功率转换器会在负载电流较低时损失效率。类似地，如果使用偏置电源电压102 VCC作为驱动器电源电压110，则提供 的效率如曲线204所示。从图中可以看出，在此配置中，使用VCC的转换器效率 在负载电流较高时大幅降低。一种同时在高端和低端负载电流下提供更佳效率的解决方案是例如使用如图 3的框图中所示的电路，利用可变栅极驱动电压来为驱动器电路106供电。在此情 况下，自适应驱动电压源电路302响应于电路块302的多个输入来生成可变栅极驱 动电压VCC—ADJ。该可调驱动电压是响应于所提供的输入系统电压Vin、功率级 电路108的输出负载电流1。ut/^和/或功率级电路108的开关频率F^而生成的。自 适应驱动电压源302另外还接地。虽然图中示出的是使用输入电压Vin，但是也可 以使用偏置电压VCC或其他电压源作为输入。所提出的自适应驱动电压源302的操作根据开关转换器内的负载或电感器电 流和/或开关频率来调节施加给功率级108的功率FET开关的栅源电压Vgs。为了 在不牺牲器件可靠性的情况下实现MOSFET电路中的最低Rdson开启，相比于额 定Vgs，尽可能高地驱动栅极电压。较低的Rdson值降低了给定Rms电流下晶体 管和功率级108的功耗。或者，功率级108的功率开关内的其他损耗被耗散在该栅 极驱动器内并且这些损耗与驱动电压有关，还与特定FET的栅极电荷特性以及功 率级108的开关频率有关。对于任何给定的系统，上述方案将提供对给定负载114 或电感器电流范围以及开关频率变化选择边界驱动电压所需的可调性。于是，使用 负载信息(电感器或输出电流，和/或开关的开关频率)，栅极电压由适配器驱动 电压源电路303来调节以实现由驱动器以及来自FET开关本身的Rdson所得的最 小功率损耗机制。现参考图4，示出了在DC至DC转换器拓扑结构中实现的图3的自适应驱动 电压源302。自适应驱动电源电压302位于驱动器电源电压110和驱动器电路106 之间。自适应驱动电压源302对驱动器电路106的电压输出响应于由电流传感器 118检测到的功率级108内的被测负载电流和/或由控制器104提供的开关频率而变 化。提供给自适应驱动电压源302的电压可以是用于功率级电源电压112的输入电 压Vw、来自偏置电源电压102或其他电压源的电压。电流传感器118向自适应驱 动电压源302提供负载电流的指示以提供变化的电压输出。负载电流在功率级108 内基于施加的负载而变化。驱动器电路106响应于提供给驱动器电路106的可变电 压来生成变化的栅极驱动电压信号，而上述可变电压则响应于自适应驱动电压源 302来提供。这些变化的栅极驱动电压信号响应于施加给功率级108的具体负载 114，使得功率级108中的开关晶体管内的Rdson利用最大化并且提供最大化的负载效率。现参考图5，示出了包括补偿型调节器电路的功率级108的一个示例。第一晶体管502具有连接在Vin和节点504之间的漏/源路径。第二开关晶体管506具有连接在节点504和地之间的漏/源路径。电感器508连接在节点504和510之间。电容器512连接在节点510和地之间。在节点504处测量负载电流并将该信息连同来自控制器104的开关频率Fsw—起提供给自适应驱动电压源302。图5中示出的电路的总负载效率基于如下等式<formula>formula see original document page 8</formula>于是，可以更改提供给驱动电路106的Vdr的值，由此按上式改变P3的值。随后 基于所确本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种ＤＣ至ＤＣ转换器电路，包括： 功率级，用于响应于驱动信号生成ＤＣ电压； 驱动器电路，用于响应于可调驱动电压和驱动控制信号为所述功率级内的功率晶体管生成所述驱动信号； 控制器，用于响应于感测电流信号生成送至所述驱动器电路的所述驱动控制信号； 电流传感器，用于响应于所述功率级内的感测电流生成所述感测电流信号； 自适应驱动电压源，用于响应于电压源和所述感测电流信号来生成所述可调驱动电压。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：W邱，B道拉特，R阿布哈姆扎，S劳尔，
申请(专利权)人：英特赛尔美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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