一种SiCMOSFET驱动电路、控制芯片和开关电源的制作方法

本发明涉及sic mosfet驱动，具体涉及一种sic mosfet驱动电路、控制芯片和开关电源。

背景技术：

1、pwm驱动技术是一种重要的电子控制技术，被广泛应用于电机控制、电源管理和照明控制等各种领域中，其主要原理为通过一个比较器将一个参考信号与一个锯齿波信号进行比较，从而产生一个宽度可调的脉冲信号，而通过调节方波信号的脉冲宽度来实现对被控对象的控制，其中被控对象大多为基于硅基的mosfet，通过控制硅基的mosfet的通断来控制输出电压大小。

2、在现有pwm驱动的电路架构中，其几乎都是用于驱动基于硅基的mosfet（下面简称硅基mosfet ），不适用于驱动基于sic的mosfet（下面简称sic mosfet）。与硅基mosfet 相比，sic mosfet 具有导通电阻低、能量损耗低、电流密度高和可实现高频开关等优势。但是在实际使用时，正是由于sic mosfet的开关速度快和电压变化速度快，因此很容易造成栅极串扰，一旦栅极串扰电压δvgs超过sic mosfet阈值电压vth时，sic mosfet存在误开风险，这种情况下，sic mosfet容易损坏。

技术实现思路

1、鉴于背景技术的不足，本发明是提供了一种sic mosfet驱动电路、控制芯片和开关电源，所要解决的技术问题是现有sic mosfet在进行pwm控制时容易因栅极串扰出现误开启的情况，容易损坏。

2、为解决以上技术问题，第一方面，本发明提供了如下技术方案：一种sic mosfet驱动电路，包括上开关单元、下开关单元、负压电荷泵、钳压单元、电平转换单元和信号处理单元；

3、所述上开关单元的输入端用于输入电源电压，所述上开关单元的输出端与下开关单元的输出端电连接，所述下开关单元的输入端与所述负压电荷泵的负压输出端电连接；

4、所述电平转换单元与所述负压电荷泵的负压输出端电连接，基于输入的控制信号将负压电荷泵输出的负压和电源电压切换输出，所述电平转换单元的电压输出端分别与所述下开关单元的控制端和信号处理单元的输入端电连接，所述信号处理单元用于对输入的信号进行反相，所述信号处理单元的输出端分别与所述钳压单元和上开关单元的控制端电连接。

5、在第一方面的某种实施方式中，所述上开关单元包括三极管q1和三极管q2，所述三极管q1的集电极与三极管q2的集电极电连接，为上开关单元的输入端，三极管q1的基极为上开关单元的控制端，三极管q1的发射极与三极管q2的基极电连接，三极管q2的发射极为上开关单元的输出端。

6、在第一方面的某种实施方式中，所述下开关单元包括mos管m1，mos管m1的漏极为下开关单元的输出端，mos管m1的栅极为下开关单元的控制端，mos管m1的源极为下开关单元的输入端。

7、在第一方面的某种实施方式中，所述钳压单元包括钳压二极管，所述电平转换单元的电压输出端与钳压二极管的负极电连接，钳压二极管的正极接地。

8、在第一方面的某种实施方式中，所述信号处理单元包括反相器，反相器的输入端为信号处理单元的输入端，反相器的输出端为信号处理单元的输出端。

9、在第一方面的某种实施方式中，所述电平转换单元包括反相器inv1、mos管p1、mos管p2、mos管n1和mos管n2；

10、mos管p1的源极和mos管p2的源极电连接，用于接入电源，mos管p1的栅极与反相器inv1的输出端电连接，反相器inv1的输入端用于输入所述控制信号，且与mos管p2的栅极电连接；mos管p1的漏极分别与mos管n1的漏极和mos管n2的栅极电连接，mos管p2的漏极为电平转换单元的电压输出端，分别与mos管n2的漏极和mos管n1的栅极电连接，mos管n1的源极和mos管n2的源极均与所述负压电荷泵的负压输出端电连接。

11、在第一方面的某种实施方式中，所述负压电荷泵包括mos管p3、mos管p4、mos管n3和mos管n4；

12、mos管p3的源极用于接入工作电压，mos管p3的漏极与mos管n3的漏极电连接，mos管n3的源极用于接地，mos管p4的漏极用于接地，mos管p4的源极与mos管n4的源极电连接；

13、mos管p3的漏极和mos管p4的源极用于与电容c5两端电连接；mos管n3的源极和mos管n4的漏极用于与电容c6两端电连接，mos管n3的源极为所述负压输出端；mos管p3的栅极、mos管p4的栅极、mos管n3的栅极和mos管n4的栅极分别输入控制时钟信号。

14、第二方面，本发明提供了一种控制芯片，所述控制芯片上设有上述的一种sicmosfet驱动电路，所述控制芯片上还设有vcc引脚、out引脚、vee引脚、c+引脚、c-引脚和gnd引脚；

15、所述上开关单元的输入端与所述vcc引脚电连接，所述上开关单元的输出端与所述out引脚电连接，所述下开关单元的输入端与所述vee引脚电连接，所述mos管p3漏极与所述c+引脚电连接，所述mos管p4的漏极与c-引脚电连接。

16、在第二方面的某种实施方式中，所述控制芯片上还设有ldo单元、振荡器、最大占空比设置单元、逻辑单元、过流保护单元、pwm输出单元、斜坡电压产生单元、rs触发器、比较器、电阻r1、电阻r2、电阻r3、压降单元、电阻r4和mos管m2；

17、所述控制芯片上还设有vin引脚、cs引脚、rt引脚、comp引脚和fb引脚；

18、所述ldo单元与所述vin引脚电连接，基于vin引脚输入的外部电压产生电源电压和基准电压；所述振荡器与所述rt引脚电连接，分别用于向斜坡电压产生单元、最大占空比设置单元和rs触发器的s端提供时钟信号，所述斜坡电压产生单元的电压输出端分别与pwm输出单元的正输入端、过流保护单元和电阻r4一端电连接，电阻r4另一端分别与cs引脚和mos管m2的漏极电连接，mos管m2的源极与gnd引脚电连接；pwm输出单元的负输入端分别与电阻r2一端和电阻r3一端电连接，电阻r3另一端接地，电阻r2另一端与压降单元的输出端电连接，压降单元的输入端分别与电阻r1一端、comp引脚和比较器的输出端电连接，电阻r1另一端用于输入5v电压，比较器的正输入端输入1.25v电压，比较器的负输入端与fb引脚电连接；最大占空比设置单元、pwm输出单元的输出端和过流保护单元的输出端与逻辑单元电连接，逻辑单元与rs触发器的r端电连接，rs触发器的q端用于向电平转换单元输入控制信号。

19、第三方面，本发明提供了一种开关电源，包括上述的控制芯片，还包括电容c1、电容c2、电感l1、电容c3、电容c4、二极管d1、电阻r5、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电容c5、电容c6和sic mosfet管m3；

20、vin引脚分别与电容c1一端和电感l1一端电连接，电容c1另一端接地，电感l1另一端分别与二极管d1的正极和sic mosfet管m3的漏极电连接，sic mosfet管m3的栅极与out引脚电连接，sic mosfet管m3的源极通过电阻r6接地，二极管d1的阴极分别与电容c4一端和电阻r7一端电连接，电容c4另一端接地，电阻r7另一端分别与电阻r8一端、fb引脚和电容c2一端电连接，电容c2另一端与comp引脚电连接，电阻r8另一端接地；rt引脚通过电阻r5接地，c+引脚通过电容c5与c-引脚电连接，vee引脚通过电容c6接地。

21、本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：在实际使用时，当需要输出高电平信号时，通过钳压单元可以使上开关单元的输出端的电压钳位至目标电压；当需要输出低电平信号时，通过负压电荷泵提供负压，通过电平转换单元和信号处理单元将上开关单元的输出端设置为负压，从而保证sic mosfe在关断期间不会受到栅极串扰出现误开启。