功率管驱动电路、功率管的驱动方法及电子设备与流程

本发明涉及电力电子，尤其涉及一种功率管驱动电路、功率管的驱动方法以及电子设备。

背景技术：

1、近些年来，晶体管在开关电源拓扑领域，尤其是在大功率电源领域、ac/dc开关电源等领域中被广泛应用。

2、目前常用的开关电源拓扑电路，包括：buck电路、boost电路、buck-boost电路、正激电路、反激电路、半桥式功率电路等等，被广泛地用于需要对电压进行变换的设备和系统中。

3、在实际的开关电源拓扑电路中，mosfet晶体管或igbt晶体管并不是一个理想的开关，它们有一定的内部寄生元件，如栅极电容、沟道电阻、寄生双极晶体管等。这些元件会影响器件的开关时间和性能。而栅极电容(cgs和cgd)是影响栅极驱动电流的主要因素，其中，栅极电容是指在栅极和源极之间形成导通通道所需的电荷量；在栅极被施加一个驱动电压时，其相当于给栅极电容充电，而在充电或放电过程中，需要一个栅极驱动电流(ig)给栅极电容充电或放电，以控制晶体管的开通或关断的时间。

4、现有的栅极驱动电流技术一般在不同的阶段对晶体管的栅极输出不同的栅极驱动电流以驱动开关管的通断，这些栅极驱动电流的电流值一般是一固定值。但是，在实际使用中，晶体管会存在温度漂移、电压漂移、或功率管老化(导致内部参数变化)等各种外部条件变化，这都会影响晶体管的开关时间和性能，在这种情况下，固定的栅极驱动电流不足以使得晶体管的开关时间稳定。

5、因而，如何在实际使用使得晶体管的开关时间和性能稳定，已成为业界目前亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种功率管驱动电路、功率管的驱动方法及电子设备，以解决如何使得晶体管的开关时间和性能稳定的问题。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种功率管驱动电路，用于对第一功率管以及第二功率管进行驱动，所述第一功率管的第一端耦接至一电源端，所述第一功率管的第二端耦接至所述第二功率管的第一端，所述第二功率管的第二端接地，该电路包括：

3、反馈模块，其第一端耦接至所述第一功率管的第二端，用于对所述第一功率管的第二端的电压与参考电压进行比较处理，以形成第一信号，其中，所述第一信号表征了所述第一功率管进入米勒平台的时间；

4、控制模块，包括计时模块、第一控制单元以及第二控制单元；其中：

5、所述计时模块用于接收一输入电平以及所述第一信号，并将所述输入电平以及所述第一信号进行计时处理，获得第一时长；其中，所述第一时长表征所述第一功率管在第一阶段的时长；其中的所述第一阶段表征所述第一功率管开始导通至开始进入米勒平台的阶段；

6、所述第一控制单元用于接收所述输入电平以及所述第一时长，并依据所述输入电平以及所述第一时长输出第一控制信号；其中，所述第一控制信号至少包括电流方向处理信息以及第一阶段电流值处理信息，所述第一控制单元依据所述第一时长调整所述第一阶段电流值处理信息，以使得所述第一功率管在所述第一阶段的开启或关断时长符合预设开启时长或预设关断时长的要求；

7、所述第二控制单元用于接收所述输入电平，并对所述输入电平进行取反处理，以形成第二输入电平，并依据所述第二输入电平输出第二控制信号；其中，所述第二控制信号至少包括电流方向处理信息以及充电时长处理信息；

8、栅极驱动模块，包括第一栅极驱动单元以及第二栅极驱动单元，其中：

9、所述第一栅极驱动单元用于接收所述第一控制信号，并依据所述第一控制信号控制所述第一功率管的通断，且至少依据所述第一控制信号形成第一驱动电流，并输出至所述第一功率管的栅极，其中，所述第一驱动电流用于控制所述第一功率管在所述第一阶段的开启或关断时长；

10、所述第二栅极驱动单元用于接收所述第二控制信号，并依据所述第二控制信号控制所述第二功率管的通断。

11、可选的，所述第一信号包括第一状态信号、第二状态信号以及第三状态信号，所述参考电压包括第一阈值电压以及第二阈值电压；对所述第一功率管的第二端的电压进行比较处理，以形成第一信号，具体为：

12、在所述第一功率管开启时，比较所述第一功率管的第二端的电压与第一阈值电压的大小，若所述第一功率管的第二端的电压小于所述第一阈值电压，则输出第一状态信号；

13、若所述第一功率管的第二端的电压大于所述第一阈值电压，则输出第二状态信号；

14、在所述第一功率管关断时，且比较所述第一功率管的第二端的电压与第二阈值电压的大小，若所述第一功率管的第二端的电压大于所述第二阈值电压，则输出第三状态信号；

15、若所述第一功率管的第二端的电压小于所述第二阈值电压，则输出第四状态信号；

16、其中，所述第一阈值电压为所述第一功率管开启时，所述第一功率管进入米勒平台时所述第一功率管的第二端的电压；所述第二阈值电压为所述第一功率管关断时，所述第一功率管进入米勒平台时所述第一功率管的第二端的电压。

17、可选的，所述输入电平包括第一电平以及第二电平，所述第一时长包括第一开启时长以及第一关断时长；将所述输入电平以及所述第一信号进行计时处理，获得第一时长，具体为：

18、所述计时模块被配置为用于在所述输入电平为第一电平时开始计时，并在接收到所述第二状态信号时停止计时，以执行一次计时操作，获得所述第一开启时长；

19、在所述输入电平为第二电平时开始计时，并在接收到所述第四状态信号时停止计时，以执行一次计时操作，获得所述第一关断时长。

20、可选的，依据所述输入电平以及所述第一时长输出第一控制信号，具体为：

21、在所述第一开启时长为预设开启时长，且所述第一关断时长为预设关断时长时：

22、若所述第一控制单元接收所述第一电平，则所述第一控制信号中的所述电流方向处理信息包括控制所述第一栅极驱动单元输出第一方向电流，所述第一阶段电流值处理信息包括控制所述第一栅极驱动单元输出第一电流值；

23、若所述第一控制单元接收所述第二电平，则所述第一控制信号中的所述电流方向处理信息包括控制所述第一栅极驱动单元输出第二方向电流，所述第一阶段电流值处理信息包括控制所述第一栅极驱动单元输出第二电流值；

24、在所述第一开启时长不等于所述预设开启时长，和/或所述第一关断时长不等于预设关断时长时：

25、所述第一控制单元用于调整所述第一控制信号中的所述第一阶段电流值处理信息，改变所述第一栅极驱动单元输出的电流大小，以使得所述第一功率管的所述第一开启时长和/或所述第一关断时长等于所述预设开启时长和/或所述预设关断时长。

26、可选的，调整所述第一控制信号中的所述第一阶段电流值处理信息，改变所述第一栅极驱动单元输出的电流大小，以使得所述第一功率管的所述第一开启时长和/或所述第一关断时长等于所述预设开启时长和/或所述预设关断时长，具体为：

27、比较所述第一开启时长和/或所述第一关断时长与所述预设开启时长和/或所述预设关断时长的大小，获得偏差时间，并依据所述偏差时间调整所述第一控制信号中的所述第一阶段电流值处理信息，使得所述第一功率管最终的所述第一开启时长和/或所述第一关断时长等于所述预设开启时长和/或所述预设关断时长。

28、可选的，所述第一控制单元通过pid控制算法调整所述第一控制信号中的所述第一阶段电流值处理信息。

29、可选的，所述第一栅极驱动单元还用于形成第二驱动电流以及第三驱动电流，用于依次在所述第一功率管处于第二阶段以及第三阶段的开启或关断时输出至所述第一功率管的栅极。

30、可选的，所述第一控制信号还包括第二阶段电流值处理信息以及第三阶段电流值处理信息。

31、可选的，所述第二控制单元还用于依据所述第二输入电平以及所述第一功率管在所述第一阶段的开启或关断时长输出所述第二控制信号。

32、根据本发明的第二方面，提供了一种功率管的驱动方法，利用本发明第一方面所述的功率管驱动电路对功率管进行驱动，该方法包括：

33、对所述第一功率管的第二端的电压与参考电压进行比较处理，以形成第一信号，其中，所述第一信号表征了所述第一功率管进入米勒平台的时间；

34、将所述输入电平以及所述第一信号进行计时处理，获得第一时长；其中，所述第一时长表征所述第一功率管在第一阶段的时长；

35、对所述第一功率管以及所述第二功率管的通断进行控制，其中：

36、对所述第一功率管的通断进行控制，执行以下步骤：

37、依据所述输入电平以及所述第一时长输出第一控制信号；其中，所述第一控制信号至少包括电流方向处理信息以及第一阶段电流值处理信息，所述第一控制单元依据所述第一时长调整所述第一阶段电流值处理信息，以使得所述第一功率管在所述第一阶段的开启或关断时长符合预设开启时长或预设关断时长的要求；

38、接收所述第一控制信号，并依据所述第一控制信号控制所述第一功率管的通断，且至少依据所述第一控制信号形成第一驱动电流，并输出至所述第一功率管的栅极，其中，所述第一驱动电流用于控制所述第一功率管在所述第一阶段的开启或关断时长；

39、对所述第二功率管的通断进行控制，执行以下步骤：

40、对所述输入电平进行取反处理，以形成第二输入电平，并依据所述第二输入电平输出第二控制信号；其中，所述第二控制信号至少包括电流方向处理信息以及充电时长处理信息；

41、依据所述第二控制信号控制所述第二功率管的通断。

42、根据本发明的第三方面，提供了一种充电设备，包括本发明第一方面任一项提供的功率管驱动电路。

43、本发明提供的功率管驱动电路、功率管的驱动方法以及电子设备中，通过反馈模块获得第一功率管进入米勒平台的时间，计时模块利用该时间以及输入电平获得第一功率管开始导通至开始进入米勒平台的阶段的第一时长，第一控制单元利用输入电平和第一时长输出第一控制信号，第二控制单元利用输入电平输出第一控制信号，第一栅极驱动单元以及第二栅极驱动单元分别接收第一控制信号以及第二控制信号，以分别控制第一功率管以及第二功率管的通断，且第一栅极驱动单元至少依据第一控制信号形成第一驱动电流，以控制第一功率管在第一阶段的开启或关断时长，从而能够在实际使用中，保证第一功率管的开关时间和性能稳定。