一种开关电源电路的驱动控制电路、开关电源芯片及设备的制作方法

本公开涉及开关电源，尤其涉及一种开关电源电路的驱动控制电路、开关电源芯片及设备。

背景技术：

1、开关电源因为其功耗小且效率高的特点在电源领域被广泛使用。开关电源的电路通常采用boost型、buck型、buck-boost型等电路结构，其中，buck-boost型开关电源电路可以理解为boost型开关电源电路与buck型开关电源电路的级联。

2、图1示出一种boost型开关电源电路，如图1所示，参考电压vref和输出电压vout的分压vfb连接到误差放大器ea的正负输入端，输出ea_out信号，电流传感器对开关管q1进行电流采样产生的电流信号i_ls输入到斜坡控制电路ramp中产生vramp电压，通过比较器hcomp对ea_out和vramp进行比较，产生pwm控制器的复位信号，其中，时钟信号clk作为pwm控制器的置位信号，pwm控制器向开关驱动器输出pwm信号，开关驱动器在pwm信号的控制下驱动开关管q1和q2的开启和关闭，其中，由于开关管q1是nmos管，开关管q2为pmos管，因此，pwm信号＝1时，s1＝s2＝1，q1开启，q2关闭；pwm信号＝0时，s1＝s2＝0，q1关闭，q2开启，这样通过控制q1和q2交替导通与关闭来实现电感l的续流并且给输出电容cout充电，使得输出电压vout达到预定的目标值。

3、图2示出一种boost型开关电源电路工作期间电压的波形对比图，如图2所示，在t1阶段，s1电压下降，q1关闭，此时由于开关管q2寄生二极管d的作用以及电感电流的连续性，开关节点sw的电压迅速上升到vout+vdio(寄生二极管d的压降)的电压值，其中，开关节点sw处电压的上升速度取决于开关管q1的关闭速度，而开关驱动器的驱动能力越强，s1电压的下降速度越快，开关管q1越快关闭，开关节点sw处的电压上升越快，反之亦然。同理在t4阶段，s1电压上升，q1开启，开关节点sw处电压的下降速度取决于开关管q1的开启速度，而开关驱动器的驱动能力越强，s1电压的上升速度越快，开关管q1越快开启，开关节点sw处的电压下降越快。

4、图3示出一种buck型开关电源电路，如图3所示，电流传感器对开关管q1进行电流采样产生电流信号i_hs输入到ramp电路产生vramp电压，误差放大器ea的输出ea_out和vramp进行比较，产生pwm控制器的复位信号，pwm控制器向开关驱动器输出pwm信号，开关驱动器在pwm信号的控制下驱动开关管q1和q2的开启和关闭；其中，与boost型开关电源电路不同的是，由于boost型开关电源电路中开关管q2是nmos管，开关管q1为pmos管，因此pwm信号＝1时，s1＝s2＝0，q1开启，q2关闭；pwm信号＝0时，s1＝s2＝1，q1关闭，q2开启，同样通过控制q1和q2交替导通与关闭来实现电感l的续流并且给输出电容cout充电，使得输出电压vout达到预定的目标值。

5、图4示出一种buck型开关电源电路工作期间电压的波形对比图，如图4所示，在t1阶段，s1电压上升，q1关闭，此时由于q2寄生二极管d的作用以及电感电流的连续性，开关节点sw的电压迅速下降到-vdio(寄生二极管d的压降)的电压值，其中，开关节点sw处电压的下降速度取决于q1的关闭速度，开关驱动器的驱动能力越强，s1电压的上升速度越快，q1越快关闭，开关节点sw处电压下降的越快，反之亦然。同理在t4阶段，s1电压下降，q1开启，开关节点sw处电压的上升速度取决于q1的开启速度，开关驱动器的驱动能力越强，s1电压的下降速度越快，开关管q1越快开启，开关节点sw处的电压上升的越快。

6、图5示出一种buck-boost型开关电源电路，如图5所示，与boost型开关电源电路类似的是，在buck-boost型开关电源电路中，参考电压vref和输出电压vout的分压vfb也是连接到误差放大器ea的正负输入端，输出ea_out信号，电流传感器也是对开关管q1进行电流采样产生的电流信号i_hs输入到斜坡控制电路ramp中产生vramp电压，通过比较器hcomp对ea_out和vramp进行比较，产生pwm控制器的复位信号，其中，时钟信号clk作为pwm控制器的置位信号，pwm控制器向开关驱动器输出pwm信号，开关驱动器在pwm信号的控制下驱动开关管q1和q2的开启和关闭；其中，与buck型开关电源电路类似的是，在buck-boost型开关电源电路中，开关管q2是nmos管，开关管q1为pmos管，因此pwm信号＝1时，s1＝s2＝0，q1开启，q2关闭；pwm信号＝0时，s1＝s2＝1，q1关闭，q2开启，同样通过控制q1和q2交替导通与关闭来实现电感l的续流并且给输出电容cout充电，使得输出电压vout达到预定的目标值。

7、图6示出一种buck-boost型开关电源电路的工作期间电压的波形对比图，如图6所示，在t1阶段，q1关断，此时由于q2寄生二极管的作用以及电感电流的连续性，开关节点sw迅速下降到vout-vdio的电压值，其中，开关节点sw下降的速度取决于q1的关闭速度，开关驱动器的驱动能力越强，s1电压的上升速度越快，q1越快关断，开关节点sw处电压就会下降的越快，反之亦然。同理在t4阶段，开关节点sw上升的速度同样取决于q1的开启速度，s1电压的下降速度越快，越快开启，开关节点sw处的电压上升的越快。

8、由上述图2、图4和图6可知，如果开关驱动器的驱动能力越强，那么电路中开关管的开启速度和关闭速度越快，使得电路由于开关管的开启和关闭所产生的功耗损失会越低，但也会带来另外一个问题，由于开关电源的电源接口(pin口)中寄生电感的影响，开关管快速关闭或快速开启时，开关节点sw处的电流会在较短时间内会产生较大变化，基于公式l代表寄生电感的电感值，代表电流随时间变化的变化速率，可知电流快速变化会使得开关节点sw处的电压vsw同时产生较大的波动，例如图7(a)和图7(b)中分别示出开关节点sw在电压上升时电压波形以及在电压下降时电压波形，可见电流快速变化会使得开关节点sw处在电压上升与电压下降时产生较大波动，而开关节点sw处电压的较大波动可能会烧毁电路中的器件(如二极管、开关管等)，同时也会造成效率的损失，这是目前各种开关电源电路的局限性，基于此，如何避免开关管在快速开启或快速关闭时损坏器件，同时使开关节点sw处电压波形的平稳变化，同时兼顾功耗和效率优化是需要解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开提出了一种开关电源电路的驱动控制电路、开关电源芯片及设备，能够在保护电路内部器件的同时，不仅使开关节点sw处电压波形平稳变化，还兼顾了降低功耗和效率优化。

2、根据本公开的一方面，提供了一种开关电源电路的驱动控制电路，所述开关电源电路包括：开关管、开关驱动器，所述开关驱动器用于驱动所述开关管的开启和关闭，其特征在于，所述驱动控制电路包括：输出电流检测模块，用于检测所述开关电源电路的输出电流，并将所述输出电流转换为电压信号，所述输出电流的电流值与所述电压信号指示的电压值呈正相关；驱动能力控制模块，用于根据所述电压信号，向所述开关驱动器发送控制信号，所述控制信号用于控制所述开关驱动器的驱动能力，所述电压信号指示的电压值与所述驱动能力呈负相关，所述驱动能力与开关管的开启速度以及关闭速度呈正相关。

3、在一种可能的实现方式中，所述开关管包括第一开关管和第二开关管，所述第二开关管并联有续流二极管，所述开关电源电路为boost型开关电源电路或buck型开关电源电路或buck-boost型开关电源电路。

4、在一种可能的实现方式中，在所述开关电源电路为boost型开关电源电路或buck-boost型开关电源电路的情况下，所述输出电流包括所述第二开关管开启期间的流经所述第二开关管的电流；所述输出电流检测模块具体用于：检测所述第二开关管开启期间的流经所述第二开关管的电流，并将检测到的电流转换为电压信号。

5、在一种可能的实现方式中，在所述开关电源电路为buck型开关电源电路的情况下，所述输出电流包括所述第一开关管导通期间的流经所述第一开关管的电流，以及所述第二开关管导通期间的流经所述第二开关管的电流；所述输出电流检测模块具体用于：检测所述第一开关管导通期间的流经所述第一开关管的电流，以及检测所述第二开关管导通期间的流经所述第二开关管的电流，并将检测到的电流转换为电压信号。

6、在一种可能的实现方式中，在所述开关电源电路为boost型开关电源电路的情况下，所述输出电流检测模块的输入端与所述boost型开关电源电路中的第二开关管并联；或，在所述开关电源电路为buck-boost型开关电源电路的情况下，所述输出电流检测模块的输入端与所述buck-boost型开关电源电路中的第二开关管并联。

7、在一种可能的实现方式中，在所述开关电源电路为buck型开关电源电路的情况下，所述输出电流检测模块的输入端分别与所述buck型开关电源电路中的第一开关管以及第二开关管并联。

8、在一种可能的实现方式中，所述驱动能力控制模块包括模数转换器，所述模数转换器用于：基于所述电压信号与预设的至少一个参考电压信号之间的相对大小，将所述电压信号转换为控制信号，并向所述开关驱动器发送所述控制信号。

9、根据本公开的另一方面，提供了一种开关电源芯片，所述开关电源芯片包括：开关电源电路，以及所述的驱动控制电路。

10、在一种可能的实现方式中，所述开关电源电路包括：boost型开关电源电路，或，buck型开关电源电路，或，buck-boost型开关电源电路。

11、根据本公开的另一方面，提供了一种开关电源设备，所述开关电源设备包括所述的开关电源芯片。

12、根据本公开实施例的驱动控制电路，通过检测开关电源电路的输出电流(也即输出的负载电流)并将输出电流转换为电压信号，再根据电压信号控制开关电路电源中开关驱动器的驱动能力，相当于基于输出电流的大小，动态调整开关驱动器的驱动能力，也即动态调整开关管的开启速度和关闭速度，这样无论负载电流如何变化，都可以使开关节点sw处的电压波动都稳定在一个安全的阈值附近，也即使电压波形更稳定，那么此时开关节点sw处电压的上升速度和下降速度(也即开关管的开启速度和关闭速度)，或者说开关驱动器的驱动能力，可以认为是开关电源电路当前可以接受的最大值，从而在保证开关电源电路内部器件安全的基础上，获得较低功耗同时降低效率损失，实现对电源开关电路中开关管的开启速度和关闭速度的较优处理。

13、根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。