变换器及其自举驱动电路的制作方法

本申请涉及开关电源，具体涉及一种变换器及其自举驱动电路。

背景技术：

1、近年来，我国各大行业迅速发展，对电力供应的需求越来越高。作为能量源和用电器之间的桥梁，开关电源得到了广泛的应用。直流-直流(dc-dc，direct current-directcurrent)功率变换器是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，是一种重要的开关电源。功率变换器通常包括串联的主开关管和同步开关管，二者的连接节点上连接有电感，主开关管和同步开关管通过控制电感的充放电来控制功率变换器实现电能传输电感。主开关管和同步开关管由驱动电路输出的驱动信号控制导通和关断。且主开关管和同步开关管由于内阻的存在，在导通时会有较大的导通损耗，极大地影响了功率变换器的转换效率。

2、在一定的驱动电压范围内，开关管的驱动电压与导通电阻呈反比关系，即随着驱动电压的升高，导通电阻会降低。因此为了降低导通电阻提升转换效率，通常希望获得较大的驱动电压。可以采用包含电容的调压电路来控制驱动电路输出的驱动信号的电压大小。但是为了达到较高的驱动电压，调压电路内置的电容的容值非常大，芯片占用面积大，不利于芯片的集成化和小型化，且放电深度提升受限。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本申请提供了一种变换器及其自举驱动电路，以解决现有技术中的问题。

2、根据本发明的一方面，提供一种变换器的自举驱动电路，所述变换器包括串联连接的主功率管和续流管，所述主功率管和所述续流管的中间节点上连接有电感，所述自举驱动电路包括：连接在所述变换器的输入端和负极端之间的第一充电支路、连接在所述主功率管的栅极和所述输入端之间的第一放电支路、以及第一电容，其中，所述第一充电支路导通时，所述第一电容的正极连接所述输入端、负极连接所述负极端，为所述第一电容充电，所述第一放电支路导通时，所述第一电容的正极连接所述栅极、负极连接所述输入端，所述第一电容放电。

3、可选地，所述负极端的电压为负压。

4、可选地，所述自举驱动电路还包括：连接在所述输入端和接地端之间的第二充电支路、连接在所述栅极和所述输入端之间的第二放电支路、以及第二电容，其中，所述第二充电支路导通时，所述第二电容的正极连接所述输入端、负极连接所述接地端，为所述第二电容充电，所述第二放电支路导通时，所述第二电容的正极连接所述栅极、负极连接所述输入端，所述第二电容放电。

5、可选地，所述自举驱动电路还包括：第三放电支路，所述第三放电支路连接在所述栅极和所述主功率管的源极之间，所述第三放电支路导通使所述主功率管的寄生电容电压放电，且所述第三放电支路的导通时刻与所述主功率管的关断时刻同步。

6、可选地，所述续流管导通期间，所述第一充电支路和/或所述第二充电支路导通，所述续流管关断后，所述第一放电支路和/或所述第二放电支路导通以驱动所述主功率管导通。

7、可选地，所述自举驱动电路还包括：稳压支路，所述稳压支路连接在所述主功率管的源极和所述栅极之间。

8、可选地，所述自举驱动电路还包括：预充电支路，所述预充电支路连接在所述输入端和所述栅极之间，所述预充电支路在所述第一电容和/或所述第二电容放电之前为所述主功率管的寄生电容充电。

9、可选地，所述预充电支路、所述第一充电支路、所述第一放电支路、第三放电支路、第二充电支路和第二放电支路的导通和断开均由对应支路上的开关控制，且所述开关实现单刀单掷开关或单刀双掷开关功能，所述开关包括晶体管、三极管或逻辑门。

10、可选地，所述第一电容为高压电容，所述第二电容为低压电容。

11、可选地，所述变换器输出负压时，所述变换器的输出端为所述负极端。

12、可选地，所述变换器输出正压时，所述负极端为负压转换电路的输出端，所述负压转换电路将所述变换器的输出电压转换为负压输出。

13、可选地，所述自举驱动电路还包括：第三电容，所述第一充电支路导通时所述第一电容和所述第三电容并联，所述第一放电支路导通时所述第一电容和所述第三电容串联。

14、根据本发明的另一方面，提供一种变换器，包括串联连接的主功率管和续流管，所述主功率管和所述续流管的中间节点上连接有电感，其中，所述变换器还包括：上述的自举驱动电路，向所述主功率管提供第一驱动信号。

15、本发明提供的变换器及其自举驱动电路，将电容连接在不同的位置以构成不同的充电支路和放电支路。首先使充电支路导通，电容连接在变换器的输入端和负极端之间，以对电容充电；然后使放电支路导通，电容连接在输入端和主功率管的栅极之间，将电容上存储的电荷与主功率管的寄生电容共享，以将主功率管栅极的电压抬升，以为变换器的主功率管提供较高的驱动信号。在充电支路和放电支路切换过程中，电容的下极板即负极由较低的电压变换为较高的电压，从而电容的上极板即正极的电压得到大幅抬升，驱动电压抬升快，放电深度得到提升，也可以减小电容的容值和面积，降低成本，节省功耗，提高转换效率。

16、进一步地，同时设置两个储能电容，形成两条相似的充电支路和两条放电支路，使得后续两个电容放电时，与寄生电容共享的电荷增多，更快提升驱动电压，降低导通电阻。从而在达到相同驱动电压的条件下，可以分别减小每个储能电容的容值，进一步缩小电容的面积，缩小芯片的体积，使芯片更易实现小型化。

17、进一步地，两个储能电容分别为高压电容和低压电容，可以同时利用高压电容和低压电容的优势，在缩小电容面积的同时保证足够的驱动电压，同时也兼顾了成本。而且可以通过选择导通的支路来选择同时采用两个储能电容存储电荷或者只单独采用某一个储能电容提供驱动信号，提升了自举驱动电路的适用范围。

18、进一步地，设置了第三电容，在第一充电支路导通时第一电容和第三电容并联，而在第一放电支路导通时第一电容和第三电容串联。通过调节第一电容和第三电容之间的串并联关系，使得第三电容在充电阶段存储的电荷在放电阶段也可以与寄生电容共享，从而更快地提升驱动电压，降低导通电阻。

19、应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

技术特征：

1.一种变换器的自举驱动电路，所述变换器包括串联连接的主功率管和续流管，所述主功率管和所述续流管的中间节点上连接有电感，所述自举驱动电路包括：

2.根据权利要求1所述的自举驱动电路，其中，所述负极端的电压为负压。

3.根据权利要求2所述的自举驱动电路，还包括：

4.根据权利要求2所述的自举驱动电路，还包括：

5.根据权利要求3所述的自举驱动电路，其中，所述续流管导通期间，所述第一充电支路和/或所述第二充电支路导通，所述续流管关断后，所述第一放电支路和/或所述第二放电支路导通以驱动所述主功率管导通。

6.根据权利要求2所述的自举驱动电路，还包括：

7.根据权利要求3所述的自举驱动电路，还包括：

8.根据权利要求7所述的自举驱动电路，其中，所述预充电支路、所述第一充电支路、所述第一放电支路、第三放电支路、第二充电支路和第二放电支路的导通和断开均由对应支路上的开关控制，且所述开关实现单刀单掷开关或单刀双掷开关功能，所述开关包括晶体管、三极管或逻辑门。

9.根据权利要求3所述的自举驱动电路，其中，所述第一电容为高压电容，所述第二电容为低压电容。

10.根据权利要求2所述的自举驱动电路，其中，所述变换器输出负压时，所述变换器的输出端为所述负极端。

11.根据权利要求2所述的自举驱动电路，其中，所述变换器输出正压时，所述负极端为负压转换电路的输出端，所述负压转换电路将所述变换器的输出电压转换为负压输出。

12.根据权利要求1或2所述的自举驱动电路，还包括：

13.一种变换器，包括串联连接的主功率管和续流管，所述主功率管和所述续流管的中间节点上连接有电感，其中，所述变换器还包括：

技术总结
本申请公开了一种变换器及其自举驱动电路，变换器包括串联连接的主功率管和续流管，主功率管和续流管的中间节点上连接有电感，自举驱动电路包括：连接在变换器的输入端和负极端之间的第一充电支路、连接在主功率管的栅极和输入端之间的第一放电支路、以及第一电容，其中，第一充电支路导通时，第一电容的正极连接输入端、负极连接负极端，为第一电容充电，第一放电支路导通时，第一电容的正极连接栅极、负极连接输入端，第一电容放电。该自举驱动电路通过第一充电支路对第一电容充电，而通过第一放电支路抬升主功率管栅极的电压，以驱动主功率管，整体的电路结构简单，内置电容的面积小，放电深度大，导通电阻低，驱动能力强。

技术研发人员：李盛峰,陈智荣
受保护的技术使用者：杰华特微电子（深圳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21