一种功率驱动集成电路

本发明属于集成电路，具体涉及一种功率驱动集成电路。

背景技术：

1、随着能源的日趋紧张，对于能源如何进行合理利用被提上了日程，开关电源因其功耗低、效率高等优点得到了广泛的应用。对于开关电源芯片，功率半导体器件在开关过程中会产生较大的dv/dt和di/dt，使得开关节点产生电压振铃问题，从而产生严重的电磁干扰(emi，electromagnetic interference)，是影响整个芯片工作稳定性的主要因素，同时由于功率半导体器件通常工作在大电压和大电流的情况下，其开通和关断损耗将极大的提高整个芯片的功耗。因此在设计开关电源芯片时，emi和功耗之间存在权衡问题。

2、现有技术采用低di/dt和高dv/dt的策略，能在emi和功耗之间实现最佳平衡。然而，目前的困难在于如何独立地控制di/dt和dv/dt。从图1可知，在t2时刻密勒平台的起点标志着di/dt段的终点和dv/dt段的起点。若在t2时刻之前用低的栅极驱动强度，则能实现低di/dt，在t2时刻之后采用高的栅极驱动强度，则能实现高dv/dt。因此，检测密勒平台的起点并自适应地调整栅极驱动强度是关键。

3、然而，实现有效的密勒平台跟踪是非常困难的。首先，密勒平台代表功率半导体器件导通电流的最小栅源电压，因此，密勒平台会随着负载电流和功率输入电压的变化而变化，故需要动态检测电路来检测密勒平台。其次，现代许多开关电源芯片的工作频率超过兆赫兹，检测密勒平台的时间被限制在几纳秒甚至亚纳秒以内，故需要高速、即时地检测。然而，传统的密勒平台采样方式很难满足上述两个要求。如图2a-图2b所示，功率半导体器件的栅源电压vgsh或源极电流ihs可以通过微分器来检测，当它过零点时，将识别到密勒平台的起点，但是这种方法的准确性高度依赖计算和处理时间，限制了它在高频中的应用。如图3a-图3b所示，为了在高频中应用，可以采用基于逻辑门的快速比较器来即时预测密勒平台起点，该方法最大限度地减小了检测延时，但是它的检测精度会受到负载电流和功率输入电压变化的影响。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种功率驱动集成电路。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明提供了一种功率驱动集成电路包括：密勒平台检测电路、三个电流源、一个开关和一个功率管；

3、其中，三个电流源和开关受逻辑时序控制开启或关闭，所述密勒平台检测电路用于根据所述功率管是否进入密勒平台以改变所述逻辑时序，从而控制所述功率管栅极的驱动电流随功率管的导通过程变化而变化。

4、有益效果：

5、本发明模拟功率管的开启导通过程，提供了一种功率驱动集成电路，该电路包括：密勒平台检测电路、三个电流源、一个开关和一个功率管；三个电流源和开关受逻辑时序控制开启或关闭，所述密勒平台检测电路用于根据功率管是否进入密勒平台以改变所述逻辑时序，从而控制所述功率管栅极的驱动电流随功率管的导通过程变化而变化。由于本发明的电路在功率半导体器件导通过程中的不同阶段采用不同的驱动强度，因此实现在emi和功耗之间实现最佳平衡。

6、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种功率驱动集成电路，其特征在于，包括：密勒平台检测电路、三个电流源、一个开关和一个功率管；

2.根据权利要求1所述的功率驱动集成电路，其特征在于，所述三个电流源的正端均连接第一电压(vbst)，负端均连接功率管(mh)的栅极、开关(s1)的第一端以及所述密勒平台检测电路的输入端，第一个电流源的控制端连接开关(s1)的控制端，开关(s1)的第二端连接第二电压(vsw)，第二个电流源和第三个电流源的控制端连接所述密勒平台检测电路的输出端，所述功率管的源极连接第二电压(vsw)，漏极连接第三电压(vin)。

3.根据权利要求2所述的功率驱动集成电路，其特征在于，三个电流源分别为i1、i2和i3，电流源i1的控制端连接逻辑电平ctr1，并通过逻辑电平ctr1受逻辑时序控制；电流源i2的控制端连接逻辑电平ctr2，并通过逻辑电平ctr2受逻辑时序控制，电流源i3的控制端连接逻辑电平ctr3，并通过逻辑电平ctr3受逻辑时序控制。

4.根据权利要求3所述的功率驱动集成电路，其特征在于，所述功率管的导通过程按照所述逻辑时序分为三个阶段，分为t0-t2的阶段、t2-t4的阶段和t4之后的阶段，在三个阶段对应的逻辑时序不同。

5.根据权利要求4所述的功率驱动集成电路，其特征在于，

6.根据权利要求2所述的功率驱动集成电路，其特征在于，所述密勒平台检测电路包括微分电路、采样保持电路、开关管n1、电容c1-c2、比较器cmp1-cmp3；

7.根据权利要求6所述的功率驱动集成电路，其特征在于，所述微分电路包括电阻r1、r2以及电容c3；所述电阻r1的第一端连接电容c3的第一端，所述电容c3的第二端连接至电阻r2的第一端，并作为所述微分电路的输出端；电阻r1的第二端连接至电阻r1的第二端，并连接第二电压(vsw)；

8.根据权利要求6所述的功率驱动集成电路，其特征在于，所述采样保持电路包括：反相器h1-h3、开关管n2-n3，开关管p1-p2；

技术总结
本发明提供了一种功率驱动集成电路，该电路包括：密勒平台检测电路、三个电流源、一个开关和一个功率管；三个电流源和开关受逻辑时序控制开启或关闭，密勒平台检测电路用于根据功率管是否进入密勒平台以改变逻辑时序，从而控制功率管栅极的驱动电流随功率管的导通过程变化而变化。由于本发明的电路在功率半导体器件导通过程中的不同阶段采用不同的驱动强度，因此实现在EMI和功耗之间实现最佳平衡。

技术研发人员：励勇远,韦昌霖,过伟,朱光前,钱利波,朱樟明
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16