一種應用于快充電源的驅動電路的制作方法

本發明涉及快充電源技術領域，尤其涉及一種應用于快充電源的驅動電路。

背景技術：

目前行業內基于MCU的快充電源芯片，由于本身芯片所采用的工藝所限，普遍需要外加一個高壓的、驅動能力強的驅動電路，來驅動MOSFET功率管，以實現整個系統的快充功能。

但是，現有的驅動電路，都是針對大功率，且高壓(高達200～300V)的MOSFET或IGBT的應用的，這些驅動電路，驅動電流的能力都比較大，功耗也都很大，頻率無需很高，一般在1MHZ以內。而且，隨著快充技術的快速發展，基于MCU的快充電源芯片給驅動電路提出了一些新的技術要求，例如：滿足比較寬的電壓范圍，但電壓無需很高，一般在3～20V這樣的一個電壓范圍，這也是快充QC3.0協議所要求的電壓范圍；驅動電流能力適當，功耗小，頻率比較高，一般要求滿足最大頻率3MHZ，芯片面積小。

可見，目前現有的功率管驅動電路的工作電壓范圍、驅動能力、功耗以及頻率等都不能滿足快充電源芯片對驅動電路的需求。

技術實現要素：

鑒于上述問題，本發明實施例提出了一種應用于快充電源的驅動電路，以滿足快充電源芯片對驅動電流、功耗以及頻率的需求。

本發明實施例提供的應用于快充電源的驅動電路，包括第一電平轉換模塊、死區時間控制模塊、第一驅動模塊和第二驅動模塊；

所述第一電平轉換模塊的輸入端與PWM信號發生器的輸出端連接，所述第一電平轉換模塊的輸出端與所述死區時間控制模塊的輸入端連接，所述死區時間控制模塊根據所述第一電平轉換模塊輸入的信號生成高側驅動信號和低側驅動信號，所述死區時間控制模塊的第一輸出端與所述第一驅動模塊的輸入端連接，用以將所述高側驅動信號傳輸到所述第一驅動模塊，所述第一驅動模塊的輸出端與第一待驅動功率管的柵極連接；所述死區時間控制模塊的第二輸出端與所述第二驅動模塊的輸入端連接，用以將所述低側驅動信號傳輸到所述第二驅動模塊，所述第二驅動模塊的輸出端與第二待驅動功率管的柵極連接。

可選地，所述第一電平轉換模塊包括第一電阻和第一施密特觸發器；

所述第一施密特觸發器的輸入端與所述PWM信號發生器的輸出端連接，所述第一施密特觸發器的輸出端與所述死區時間控制模塊的輸入端連接，所述第一電阻的一端與所述PWM信號發生器的輸出端連接，另一端與電源地連接。

可選地，所述第一驅動模塊包括脈沖信號發生器、高壓電平轉換器、RS觸發器和第一驅動單元；

所述脈沖信號發生器的輸入端與所述死區時間控制模塊的第一輸出端連接，所述脈沖信號發生器的輸出端與所述高壓電平轉換器的輸入端連接，所述高壓電平轉換器的輸出端與所述RS觸發器的輸入端連接，所述RS觸發器的輸出端與所述第一驅動單元的輸入端連接，所述第一驅動單元的輸出端與第一待驅動功率管的柵極連接。

可選地，所述第二驅動模塊包括延時電路和第二驅動單元；

所述延時電路的輸入端與所述死區時間控制模塊的第二輸出端連接，所述延時電路的輸出端與所述第二驅動單元的輸入端連接，所述第二驅動單元的輸出端與第二待驅動功率管的柵極連接。

可選地，所述的應用于快充電源的驅動電路還包括第二電平轉換模塊；

所述第二電平轉換模塊包括第二電阻和第二施密特觸發器，所述第二施密特觸發器的輸入端與使能信號輸出端連接，所述第二施密特觸發器的輸出端分別與所述第一驅動模塊和第二驅動模塊的使能端連接，所述第二電阻的一端與所述使能信號輸出端連接，另一端與電源地連接。

可選地，所述的應用于快充電源的驅動電路還包括可調電阻，所述可調電阻的一端與所述死區時間控制模塊連接，另一端與電源地連接，以通過對所述可調電阻的阻值調節實現對死區時間的調節。

本發明實施例提供的應用于快充電源的驅動電路，至少具有以下有益效果：

(1)VCC的工作電源電壓可以工作在3～20V的寬電壓范圍，滿足QC3.0快充協議的電壓范圍(3.6～20V)的應用要求；

(2)支持1.2V/1.5V/3.3V/5V的輸入邏輯電平，這極大的兼容了目前MCU主流的數字邏輯電平，拓寬了應用范圍；

(3)能支持高低側都是NMOS功率管的驅動。

(4)驅動電流能力適當，功耗小，頻率高，能滿足最大頻率3MHZ，而且芯片占用面積小。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發明的上述和其它目的、特征和優點能夠更明顯易懂，以下特舉本發明的具體實施方式。

附圖說明

通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優選實施方式的目的，而并不認為是對本發明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本發明實施例提供的一種應用于快充電源的驅動電路；

圖2為本發明實施例提供的另一種應用于快充電源的驅動電路。

具體實施方式

下面將參照附圖更詳細地描述本公開的示例性實施例。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實施例，然而應當理解，可以以各種形式實現本公開而不應被這里闡述的實施例所限制。相反，提供這些實施例是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠將本公開的范圍完整的傳達給本領域的技術人員。

本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)，具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語，應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非被特定定義，否則不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

圖1為本發明實施例提供的一種應用于快充電源的驅動電路。如圖1所示，本發明實施例提供的應用于快充電源的驅動電路，包括第一電平轉換模塊10、死區時間控制模塊20、第一驅動模塊30和第二驅動模塊40；

所述第一電平轉換模塊10的輸入端與PWM信號發生器(圖中未示出)的輸出端連接，已接收所述PWM信號發生器發出的PWM信號，并對其進行電平轉換，所述第一電平轉換模塊10的輸出端與所述死區時間控制模塊20的輸入端連接，所述死區時間控制模塊20根據所述第一電平轉換模塊10輸入的信號生成兩個驅動信號，分別為高側驅動信號和低側驅動信號，所述死區時間控制模塊20的第一輸出端A與所述第一驅動模塊30的輸入端連接，用以將所述高側驅動信號傳輸到所述第一驅動模塊30，所述第一驅動模塊30的輸出端與第一待驅動功率管(圖中未示出)的柵極連接；所述死區時間控制模塊20的第二輸出端B與所述第二驅動模塊40的輸入端連接，用以將所述低側驅動信號傳輸到所述第二驅動模塊40，所述第二驅動模塊40的輸出端與第二待驅動功率管(圖中未示出)的柵極連接。其中，圖中未示出的PWM信號發生器可以采用快充電源的MCU實現，圖中未示出的第一待驅動功率管和第二待驅動功率管為快充電源的DCDC電源模塊的待驅動MOS功率管。

本發明實施例提供的應用于快充電源的驅動電路，簡單易用，芯片面積小，便于集成，而且滿足寬電壓范圍，高頻率的應用要求，進而能夠讓整個快充電源芯片系統效率得到有效提高。

圖2為本發明實施例提出的應用于快充電源的驅動電路的具體示意圖。下面以Buck DCDC電源模塊為例對本發明技術方案進行說明。圖2的最右邊電路為Buck DCDC電源模塊的輸出級部分。

在本發明實施例中，如圖2所示，所述的第一電平轉換模塊10包括第一電阻101和第一施密特觸發器102，其中，所述的第一施密特觸發器102的輸入端與所述PWM信號發生器的輸出端連接，所述第一施密特觸發器102的輸出端與所述死區時間控制模塊20的輸入端連接，所述第一電阻101的一端與所述PWM信號發生器的輸出端連接，另一端與電源地連接。

本發明實施例中的第一驅動模塊30包括脈沖信號發生器301、高壓電平轉換器302、RS觸發器303和第一驅動單元304，其中的脈沖信號發生器301的輸入端與所述死區時間控制模塊20的第一輸出端A連接，所述脈沖信號發生器301的輸出端與所述高壓電平轉換器302的輸入端連接，所述高壓電平轉換器302的輸出端與所述RS觸發器303的輸入端連接，所述RS觸發器303的輸出端與所述第一驅動單元304的輸入端連接，所述第一驅動單元304的輸出端與第一待驅動功率管MN1的柵極連接，以根據驅動信號HDR驅動所述第一待驅動功率管MN1。

具體的，本實施例中的第一驅動單元可以采用現有的驅動器件實現，例如常用的buffer電路，對此本發明不做具體限定。

本發明實施例中的第二驅動模塊40包括延時電路401和第二驅動單元402，其中，所述延時電路401的輸入端與所述死區時間控制模塊20的第二輸出端B連接，所述延時電路401的輸出端與所述第二驅動單元402的輸入端連接，所述第二驅動單元402的輸出端與第二待驅動功率管MN2的柵極連接，以根據驅動信號LDR驅動所述第一待驅動功率管MN2。

具體的，本實施例中的第二驅動單元可以采用現有的驅動器件實現，例如常用的buffer電路，對此本發明不做具體限定。

參見圖2，本發明實施例中，所述的應用于快充電源的驅動電路還包括第二電平轉換模,50，所述第二電平轉換模塊50包括第二電阻501和第二施密特觸發器502，所述第二施密特觸發器502的輸入端與使能信號輸出端Enable連接，所述第二施密特觸發器502的輸出端分別與所述第一驅動模塊30和第二驅動模塊40的使能端連接，所述第二電阻501的一端與所述使能信號輸出端Enable連接，另一端與電源地連接。

本實施例中，ENABLE是用來控制驅動電路中第一驅動模塊30和第二驅動模塊40的使能信號，其中R2是下拉電阻，經過一個施密特觸發器(Schmitt Trigger)進行電平轉換后，再來控制其他模塊。

具體的，本實施例中的死區時間控制模塊包括可以采用現有的死區時間控制電路實現，對此本發明不做具體限定。

進一步地，所述的應用于快充電源的驅動電路還包括可調電阻，所述可調電阻R_adj的一端與所述死區時間控制模塊連接，另一端與電源地連接，以通過對所述可調電阻的阻值調節實現對死區時間的調節。

本發明提供的應用于快充電源的驅動電路，具體的工作原理是：

輸入信號PWM為驅動電路的PWM輸入信號，先經過一個施密特觸發器102(Schmitt Trigger)，進行一個電平轉換，其中，電阻(R1)是PWM的下拉電阻，然后再經過一個死區時間控制(Dead zone time control)模塊電路，產生高低側的2個驅動信號，其中這個死區的時間是可調的，由輸入信號Radj外接可調電阻R_adj來產生不同的可調死區時間。

死區時間模塊產生的2個驅動信號中的一個高側驅動信號經過一個脈沖信號發生器電路(Pulse Gem)，產生一個脈沖信號，然后這個脈沖信號經過高壓電平轉換器(High voltage level shift)再產生一個高壓電平的脈沖信號，該高壓電平的脈沖信號經過一個RS latch，其輸出端再通過高側的驅動單元電路，最后產生一個驅動高側NMOS功率管MN1的驅動信號HDR。

此外，死區時間模塊產生的2個驅動信號中的另一個低側驅動信號經過一個低側路徑的延時電路(Low end path)，經過延時后再通過低側的驅動單元電路，最后產生一個驅動低側NMOS功率管MN2的驅動信號LDR。

本發明實施例提供的應用于快充電源的驅動電路，至少具有以下有益效果：

(1)VCC的工作電源電壓可以工作在3～20V的寬電壓范圍，滿足QC3.0快充協議的電壓范圍(3.6～20V)的應用要求；

(2)通過在設計施密特觸發器(Schmitt Trigger)的時候，做了一些技術處理，能夠支持比較寬的輸入電平范圍，進而實現支持1.2V/1.5V/3.3V/5V的輸入邏輯電平，這極大的兼容了目前MCU主流的數字邏輯電平，拓寬了應用范圍；

(3)能支持高低側都是NMOS功率管的驅動。

(4)驅動電流能力適當，功耗小，頻率高，能滿足最大頻率3MHZ，而且芯片占用面積小。

本發明的說明書中，說明了大量具體細節。然而，能夠理解，本發明的實施例可以在沒有這些具體細節的情況下實踐。在一些實例中，并未詳細示出公知的方法、結構和技術，以便不模糊對本說明書的理解。

此外，本領域的技術人員能夠理解，盡管在此所述的一些實施例包括其它實施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同實施例的特征的組合意味著處于本發明的范圍之內并且形成不同的實施例。例如，在下面的權利要求書中，所要求保護的實施例的任意之一都可以以任意的組合方式來使用。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求和說明書的范圍當中。