一种充电力度可调的半桥电路的制作方法

本发明属于集成电路，具体涉及一种充电力度可调的半桥电路。

背景技术：

1、在汽车电子应用中，一个常见应用是使用buck半桥电路为负载提供稳定的供电电源。如图1所示，半桥电路可将n型晶体管作为上桥和下桥的功率器件，二者交替开启为输出电感续流。为提高供电效率，可提高功率器件开启速度，减小交叠损耗，但因此导致的功率级开关节点的大压摆率与电流的快速变化在环路寄生电感上产生的额外振铃会进一步恶化emi(electromagnetic interference，电磁干扰)问题，如图2所示。

2、常见的解决方式是分段驱动功率管，功率管的开启过程可简单分为两段，第一段是从功率管开启到密勒平台结束，此阶段会产生快速的电流抬升和开关节点电压的迅速变化，因此使用小电流驱动功率管，降低emi；第二段中功率管电流和漏源电压不再变化，通过大电流将功率管迅速完全开启进入深线性区，减小交叠损耗。但此方式无法根据应用需求调节驱动强度，得到所需最优的效率和emi的平衡。

3、另一种方式是通过外部引脚上串联电阻调整驱动能力，但目前已有解决方案中由电阻值确定的驱动能力会受到驱动电压的影响，在驱动电压大范围变化时，驱动能力与设计值相差很大。

4、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种充电力度可调的半桥电路，其用以解决现有的半桥电路中功率级开关节点的大压摆率与电流的快速变化在环路寄生电感上产生额外振铃，导致进一步恶化emi的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明的实施例提供了一种充电力度可调的半桥电路，其包括：

3、充电单元，包括功率管mh、寄生电感l1、第一电阻r1和自举电容cboot，功率管mh为nmos管，功率管mh的漏极与寄生电感l1的第一端相连，功率管mh的源极与开关节点sw相连，开关节点sw与输出端口vo相连，寄生电感l1的第二端与第一电阻r1的第一端相连，第一电阻r1的第二端与输入端口vin相连，自举电容cboot的第一端与boot节点相连，自举电容cboot的第二端与功率管mh的源极相连，所述boot节点与第二引脚pin2相连；

4、控制单元，包括开关管mswt，开关管mswt的控制端电压为vh，开关管mswt的第一端与功率管mh的栅极相连；

5、充电力度调控单元，包括外部调控电阻rdrv、驱动管mdrv和电流源，所述外部调控电阻rdrv连接于第二引脚pin2和第一引脚pin1之间，且外部调控电阻rdrv还与电流源的输入端相连，电流源的输出端与开关节点sw相连，所述驱动管mdrv的控制端与第一引脚pin1相连，驱动管mdrv的第一端与开关管mswt的第二端相连，驱动管mdrv的第二端与boot节点相连。

6、在本发明的一个或多个实施方式中，所述开关节点sw和boot节点之间产生用于驱动功率管mh的驱动电压vdrv，且驱动电压vdrv满足：vdrv＝vboot-vsw，其中，vboot为boot节点的电压，vsw为开关节点sw的电压。

7、在本发明的一个或多个实施方式中，所述充电力度调控单元还包括第一差分输入管m2、第二差分输入管m3、第一电流镜和第二电流镜；其中，

8、第一差分输入管m2和第二差分输入管m3均为nmos管，第一差分输入管m2的栅极电压为va，且第一差分输入管m2的栅极与第一引脚pin1相连，第一差分输入管m2的漏极与第一电流镜相连，第二差分输入管m3的栅极电压为vb，第二差分输入管m3的漏极与boot节点相连，第一差分输入管m2和第二差分输入管m3的源极均与电流源的输入端相连；

9、所述第一电流镜分别与第二电流镜和boot节点相连，且第二电流镜还分别与第一差分输入管m2的栅极及开关节点sw相连。

10、在本发明的一个或多个实施方式中，所述第二差分输入管m3的漏极与boot节点之间连接有第二电阻r2。

11、在本发明的一个或多个实施方式中，所述第一电流镜包括第一mos管m1和第四mos管m4，第一mos管m1和第四mos管m4均为pmos管，且第一mos管m1和第四mos管m4共栅连接，第一mos管m1的栅极及其漏极均与第一差分输入管m2的漏极相连，第一mos管m1和第四mos管m4的源极均与boot节点相连，第四mos管m4的漏极与第二电流镜相连；

12、所述第二电流镜包括第五mos管m5和第六mos管m6，第五mos管m5和第六mos管m6均为nmos管，且第五mos管m5和第六mos管m6共栅连接，第五mos管m5的栅极及其漏极均与第四mos管m4的漏极相连，第六mos管m6的漏极与第一差分输入管m2的栅极相连，第五mos管m5和第六mos管m6的源极均与开关节点sw相连。

13、在本发明的一个或多个实施方式中，所述充电力度调控单元还包括第七mos管m7，第七mos管m7为nmos管，且第七mos管m7和第五mos管m5共栅连接且构成第三电流镜，第七mos管m7的源极与开关节点sw相连。

14、在本发明的一个或多个实施方式中，所述充电力度调控单元还包括第八mos管m8，第八mos管m8为pmos管，且第八mos管m8的栅极与驱动管mdrv的控制端相连且构成第四电流镜，第八mos管m8的栅极及其漏极均与第七mos管m7的漏极相连，第八mos管m8的源极与boot节点相连。

15、在本发明的一个或多个实施方式中，所述控制单元还包括第九mos管m9，第九mos管m9为nmos管，第九mos管m9的栅极与开关管mswt的控制端相连，第九mos管m9的漏极与功率管mh的栅极相连，第九mos管m9的源极与开关节点sw相连。

16、在本发明的一个或多个实施方式中，所述开关管mswt为pmos管，开关管mswt的控制端为栅极，开关管mswt的第一端为漏极，开关管mswt的第二端为源极；

17、所述驱动管mdrv为pmos管，驱动管mdrv的控制端为栅极，驱动管mdrv的第一端为漏极，驱动管mdrv的第二端为源极。

18、在本发明的一个或多个实施方式中，所述控制单元包括k个并联设置的开关管mswt，第一个开关管mswt的第二端与驱动管mdrv的第一端相连，其余开关管mswt的第二端与boot节点相连，每个开关管mswt的第一端均与功率管mh的栅极相连；

19、或，所述控制单元包括k个并联设置的开关管mswt，充电力度调控单元包括k个并联设置的驱动管mdrv，且开关管mswt和驱动管mdrv一一对应设置，每个驱动管mdrv的控制端均与第八mos管m8的栅极相连，每个驱动管mdrv的第二端均与boot节点相连，每个驱动管mdrv的第一端分别与对应的开关管mswt的第二端相连，每个开关管mswt的第一端均与功率管mh的栅极相连。

20、与现有技术相比，根据本发明实施方式的充电力度可调的半桥电路，通过调节外部调控电阻阻值的大小来控制充电单元的电流大小，从而控制功率管的充电驱动力度，实现半桥电压转换效率和emi的最优平衡，且所产生的充电驱动力度不受驱动电压变化的影响；同时，所设置的充电力度调控单元仅在功率管栅极电位抬高过程中开启，功耗较小。