栅极驱动电路及开关电源的制作方法

本发明涉及集成电路领域，具体涉及一种栅极驱动电路及开关电源。

背景技术：

1、相关技术中，开关电源通常通过控制栅极驱动电路中上下功率管的交替开关将输入电压转换为目标电压输出，具体地，当上功率管导通、下功率管关闭时，输入电压的正半周传递到输出负载，当上功率管关闭、下功率管导通时，输入电压的负半周传递到输出负载，通过上功率管和下功率管的交替工作，实现了由输入电压向目标电压的电能转换。而随着开关电源功率密度的不断提升、开关电源所驱动的负载逐渐变大，对于栅极驱动电路而言，下功率管的耗能也会随之增加，从而增大了晶体管的负担，甚至造成晶体管的损坏。

技术实现思路

1、本技术实施例的主要目的在于提出一种栅极驱动电路及开关电源，能够降低下功率管的能耗和损耗率。

2、第一方面，本技术实施例提供一种栅极驱动电路，包括：

3、上功率管，所述上功率管的漏极与输入电压源连接，所述输入电压源用于生成输入电压信号；

4、下功率管，所述下功率管为双栅器件，所述下功率管包括第一栅极和第二栅极，所述第一栅极用于调节所述下功率管的源极、漏极之间的电流大小，所述第二栅极用于控制所述下功率管的源极、漏极之间的导通状态；

5、输出电路，所述输出电路与所述下功率管连接，所述输出电路用于生成输出反馈信号；

6、栅极控制电路，所述栅极控制电路与所述输入电压源、所述输出电路连接，所述栅极控制电路用于根据所述输入电压信号和所述输出反馈信号控制所述下功率管的开关，以使所述第一栅极在所述第二栅极之后开启、所述第一栅极在所述第二栅极之前关断。

7、根据本技术实施例第一方面提供的栅极驱动电路，至少具有如下有益效果：本技术实施例将双栅器件作为下功率管，下功率管包括第一栅极和第二栅极，为了确保下功率管的正确开启与关闭，栅极控制电路根据输入电压信号、输出反馈信号控制下功率管的导通状态，以使第一栅极在第二栅极之后开启、第一栅极在第二栅极之前关断。在第二栅极开启之后，下功率管的源极、漏极之间导通，即下功率管导通，之后开启第一栅极，能够增加流经下功率管的载流子浓度，进而减小下功率管的导通电阻，降低下功率管的能耗，并降低晶体管的损耗率。另外，本技术对第一栅极、第二栅极的开关顺序的设置能够保证下功率管正常开启，并保证下功率管的安全性。

8、在一实施例中，所述栅极控制电路包括：

9、第一晶体管，所述第一晶体管的漏极与所述输入电压源连接；

10、第二晶体管，所述第二晶体管的漏极与所述第一晶体管的源极连接，所述第二晶体管的源极接地，且所述第二晶体管的漏极与所述第一栅极连接；

11、自举电容，所述自举电容的一端与驱动电压装置连接，所述自举电容的另一端与所述第一晶体管的源极连接；

12、开启判定模块，所述开启判定模块与所述输入电压源、所述输出电路连接，所述开启判定模块用于根据所述输入电压信号和所述输出反馈信号，生成开启判定信号；

13、死区调节模块，所述死区调节模块与所述开启判定模块连接，所述死区调节模块用于根据所述开启判定信号调节所述第一栅极开启的死区时间，得到死区控制信号；

14、第一驱动模块，所述第一驱动模块的输入端与所述死区调节模块连接，所述第一驱动模块的输出端与所述第一晶体管的栅极连接，所述第一驱动模块用于根据所述死区控制信号，控制所述第一晶体管的开关；

15、第二驱动模块，所述第二驱动模块的输入端与所述死区调节模块连接，所述第一驱动模块的输出端与所述第二晶体管的栅极连接，所述第二驱动模块用于根据所述死区控制信号，控制所述第二晶体管的开关。

16、在一实施例中，所述开启判定模块包括：

17、第一生成模块，所述第一生成模块用于根据脉冲信号生成前置驱动信号；

18、反馈检测模块，包括第一比较器，所述第一比较器的正向输入端为第一预设阈值信号的输入接口，所述第一比较器的反向输入端与所述输出电路连接，所述反馈检测模块用于根据所述第一预设阈值信号和所述输出反馈信号，生成反馈检测信号；

19、输入检测模块，包括第二比较器，所述第二比较器的正向输入端与所述输入电压源连接，所述第二比较器的反向输入端为第二预设阈值信号的输入接口，所述输入检测模块用于根据所述第二预设阈值信号和所述输入电压信号，生成过压检测信号；

20、延时处理模块，所述延时处理模块与所述第一生成模块连接，所述延时处理模块用于对所述前置驱动信号进行处理，生成第一控制信号，所述第一控制信号用于控制所述第二栅极的开关；

21、控制判定模块，所述控制判定模块的输入端分别与所述第一生成模块、所述反馈检测模块、所述输入检测模块、所述延时处理模块和所述自举电容连接，所述控制判定模块的输出端与所述死区调节模块连接，所述控制判定模块用于对所述前置驱动信号、所述反馈检测信号、关断信号、使能信号、低压域欠压信号、所述过压检测信号以及第一控制信号进行处理，生成开启判定信号，其中，所述低压域欠压信号用于表示所述自举电容的电压与第三预设阈值信号的大小关系。

22、在一实施例中，所述控制判定模块包括：

23、第一或门，所述第一或门的第一输入端与所述第一生成模块连接，所述第一或门的第二输入端与所述第一比较器的输出端连接；

24、第一非门，所述第一非门的输入端为所述低压域欠压信号的输入接口；

25、第二或门，所述第二或门的第一输入端为所述关断信号的输入接口，所述第二或门的第二输入端与所述第一非门的输出端连接，所述第二或门的第三输入端为所述低压域欠压信号的输入接口；

26、第二非门，所述第二非门的输入端与所述延时处理模块连接；

27、第三或门，所述第三或门的第一输入端与所述第二比较器的输出端连接，所述第三或门的第二输入端与所述第二非门的输出端连接；

28、第四或门，所述第四或门的第一输入端与所述第一或门的输出端连接，所述第四或门的第二输出端与所述第二或门的输出端连接，所述第四或门的第三输出端与所述第三或门的输出端连接。

29、在一实施例中，所述第一生成模块包括信号缓冲子模块和第三非门，所述信号缓冲子模块用于对所述脉冲信号进行缓冲处理，所述第三非门的输入端与所述缓冲子模块连接，所述第三非门的输出端与所述控制判定模块连接。

30、在一实施例中，所述第一驱动模块包括：

31、电压域转化子模块，所述电压域转化子模块与所述死区调节模块连接，所述电压域转化子模块用于将所述死区控制信号转化为高压域控制信号；

32、高压域欠压检测子模块，所述高压域欠压检测子模块的第一输入端与所述驱动电压装置连接，所述高压域欠压检测子模块的第二输入端与所述第一晶体管的源极连接，所述高压域欠压检测子模块的第三输入端为第三预设阈值信号的输入接口，所述高压域检测子模块用于比较所述自举电容的电压和所述第三预设阈值信号，并根据比较结果生成高压域欠压信号；

33、与非门，所述与非门的第一输入端与所述高压域欠压检测子模块连接，所述与非门的第二输入端与所述电压域转化子模块连接，所述与非门的输出端与所述第一晶体管的栅极连接，所述与非门用于对所述高压域控制信号、所述高压域欠压信号进行处理，生成第一驱动信号。

34、在一实施例中，所述第一驱动模块还包括驱动增强子模块，所述驱动增强子模块设置于所述与非门、所述第一晶体管之间，所述驱动增强子模块用于对所述第一驱动信号进行增强。

35、在一实施例中，所述第二驱动模块包括：

36、低压域欠压检测子模块，所述低压域欠压检测子模块的第一输入端与所述驱动电压装置连接，所述低压域欠压检测子模块的第二输入端接地，所述低压域欠压检测子模块的第三输入端为第三预设阈值信号的输入接口，所述低压域检测子模块用于比较所述自举电容的电压和所述第三预设阈值信号，并根据比较结果生成低压域欠压信号；

37、与门，所述与门的第一输入端与所述死区调节模块连接，所述与门的第二输入端与所述低压域欠压检测子模块连接，所述与门的输出端与所述第二晶体管的栅极连接，所述与门用于对所述死区控制信号、所述低压域欠压信号进行处理，生成第二驱动信号。

38、在一实施例中，所述第二驱动模块还包括第二驱动增强子模块，所述驱动增强子模块设置于所述与门、所述第二晶体管之间，所述第二驱动增强子模块用于对所述第二驱动信号进行增强。

39、第二方面，本技术实施例提供一种开关电源，包括第一方面任一项所述的栅极驱动电路。

40、由于本技术实施例第二方面的开关电源应用第一方面任一项所述的栅极驱动电路，因此具有本技术实施例第一方面的所有有益效果。