CN107634649A - 一种开关器件驱动电路、方法及电压转换电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开关器件驱动电路、方法及电压转换电路。开关器件驱动电路包括：控制电路及电流提供电路；其中，所述控制电路，配置为在开关器件开过程中，产生三个不同的控制信号；所述电流提供电路，配置为响应每个控制信号，向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，使得在开过程中所述开关器件的栅源电压的变化与所述开关器件的栅源电压模板曲线相匹配；和/或，所述控制电路，配置为在所述开关器件关过程中，产生第一控制信号；所述电流提供电路，配置为响应所述第一控制信号，分为两个阶段或三个阶段向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，使得在关过程中所述开关器件的栅源电压的变化与所述开关器件的栅源电压模板曲线相匹配。
Description
技术领域
本发明涉及电子领域，尤其涉及一种开关器件驱动电路、方法及电压转换电路。
背景技术
近年来，随着电力电子器件技术的进步，尤其是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOFET)等高频开关器件的出现，使得电力电子装置越来越小型化和高性能化。
然而，当应用在高频下时，MOSFET的开关动作会使得功率调节器的开关节点产生电压的振铃问题，从而产生严重的电磁干扰(EMI，ElectroMagnetic Interference)，进而影响其它装置的正常工作，甚至会影响MOSFET的使用寿命。
虽然，解决此类问题有些常规的解决方法，但是这些常规的解决方法中，有的需要额外增加外部器件，使得功率调节器的体积较大，有的会增加功率损耗，效率不高。
发明内容
为解决现有存在的技术问题，本发明实施例提供一种开关器件驱动电路、方法及电压转换电路。
本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种开关器件驱动电路，包括：控制电路及电流提供电路；其中，
所述控制电路，配置为在开关器件开过程中，产生三个不同的控制信号；所述电流提供电路，配置为响应每个控制信号，向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，使得在开过程中所述开关器件的栅源电压的变化与所述开关器件的栅源电压模板曲线相匹配；
和/或，
所述控制电路，配置为在所述开关器件关过程中，产生第一控制信号；所述电流提供电路，配置为响应所述第一控制信号，分为两个阶段或三个阶段向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，使得在关过程中所述开关器件的栅源电压的变化与所述开关器件的栅源电压模板曲线相匹配。
上述方案中，所述控制电路，配置为在所述开关器件开过程中，当所述开关器件的栅源电压未达到第一阈值时，输出第二控制信号；当所述开关器件的栅源电压大于所述第一阈值且未达到第二阈值时，输出第三控制信号；当所述开关器件的栅源电压大于所述第二阈值时，输出第四控制信号；
所述电流提供电路，配置为当接收到所述第二控制信号时，响应所述第二控制信号，利用电流源向所述开关器件的栅极输出所述第二控制信号对应的驱动电流；当接收到所述第三控制信号时，响应所述第三控制信号，利用电流源向所述开关器件的栅极输出所述第三控制信号对应的驱动电流；当接收到所述第四控制信号时，响应所述第四控制信号，利用电流源向所述开关器件的栅极输出所述第一控制信号对应的驱动电流。
上述方案中，所述电流提供电路，配置为当接收到所述第二控制信号时，利用第一电流源和第二电流源向所述开关器件的栅极输出对应的驱动电流；当接收到所述第三控制信号时，利用所述第一电流源向所述开关器件的栅极输出对应的驱动电流；当接收到所述第四控制信号时，利用所述第一电流源和第三电流源向所述开关器件的栅极输出对应的驱动电流。
上述方案中，所述电流提供电路，配置在所述开关器件关过程中，利用三个MOS管分为两个阶段向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流。
上述方案中，所述三个MOS管包括：第一MOS管、第二MOS管及第三MOS管；第二MOS管与第三MOS管串联；
在所述开关器件关过程中，所述电流提供电路利用流经第一MOS管的第一电流和流经所述第二MOS管和第三MOS管的第二电流为所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流；所述第一电流为恒定电流；所述第二电流与所述开关器件的栅源电压的平方成正比关系。
本发明实施例还提供了一种电压转换电路，所述电压转换电路包括开关器件，设置在所述电压转换电路输入到输出通路上，所述电压转换电路还包括上述任一开关器件驱动电路。
本发明实施例又提供了一种开关器件驱动方法，包括：
在开关器件开过程中，产生三个不同的控制信号，以向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，使得在开过程中所述开关器件的栅源电压的变化与所述开关器件的栅源电压模板曲线相匹配；
和/或，
在所述开关器件关过程中，产生第一控制信号，以至少分为两个阶段向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，使得在关过程中所述开关器件的栅源电压的变化与所述开关器件的栅源电压模板曲线相匹配。
上述方案中，所述在开关器件开过程中，产生三个不同的控制信号，以向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，包括：
当所述开关器件的栅源电压未达到第一阈值时，输出第二控制信号，以利用电流源向所述开关器件的栅极输出所述第一控制信号对应的驱动电流；当所述开关器件的栅源电压大于所述第一阈值且未达到第二阈值时，输出第三控制信号，以利用电流源向所述开关器件的栅极输出所述第三控制信号对应的驱动电流；当所述开关器件的栅源电压大于所述第二阈值时，输出第四控制信号，以利用电流源向所述开关器件的栅极输出所述第一控制信号对应的驱动电流。
上述方案中，当接收到所述第二控制信号时，利用第一电流源和第二电流源向所述开关器件的栅极输出对应的驱动电流；当接收到所述第三控制信号时，利用所述第一电流源向所述开关器件的栅极输出对应的驱动电流；当接收到所述第四控制信号时，利用所述第一电流源和第三电流源向所述开关器件的栅极输出对应的驱动电流。
上述方案中，所述在所述开关器件关过程中，产生第一控制信号，以分为两个阶段或三个阶段向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，包括：
利用利用流经第一MOS管的第一电流和流经串联的MOS管和第三MOS管的第二电流为所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流；所述第一电流为恒定电流；所述第二电流与所述开关器件的栅源电压的平方成正比关系。
本发明实施例提供的开关器件驱动电路、方法及电压转换电路，在开关器件开过程中，产生三个不同的控制信号，以向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，使得在开过程中所述开关器件的栅源电压的变化与所述开关器件的栅源电压模板曲线相匹配；和/或，在所述开关器件关过程中，产生第一控制信号，以分为两个阶段或三个阶段向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，使得在关过程中所述开关器件的栅源电压的变化与所述开关器件的栅源电压模板曲线相匹配。在开关器件打开过程中，采用三段式向开关器件的栅极输出驱动电流；在开关器件关断过程中，采用两段式或三段式向开关器件的栅极输出驱动电流，从而使得开关器件的栅源电压能够与模板曲线匹配，进而大大降低了EMI，且大大提高开关器件的开关速度，降低了功耗。
附图说明
在附图(其不一定是按比例绘制的)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所讨论的各个实施例。
图1为MOSFET导通过程的波形示意图；
图2为MOSFET关断过程的波形示意图；
图3为本发明实施例开关器件驱动电路结构示意图；
图4为本发明实施例电压转换电路结构示意图；
图5为本发明应用实施例电路结构示意图；
图6为本发明应用实施例开关器件导通阶段驱动电流波形示意图；
图7为本发明应用实施例开关器件关断阶段驱动电流波形示意图；
图8为未采用本发明实施例方案的buck电路仿真结果；
图9为采用本发明实施例方案的buck电路仿真结果。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明再作进一步详细的描述。
发明人在实现本发明的过程中，发现通常解决开关节点电压的振铃问题的方法有以下两种：
第一种方法，在开关节点加入缓冲电路(snubber电路)，snubber电路中的电阻和电容都比较大，无法在芯片中集成，这就需要额外的外部器件，使得功率调节器的体积很大。
第二种方法，降低栅极驱动电路的驱动电流，但是较慢的开关速度会增加功率损耗，效率不高。
另一方面，考虑到MOSFET的特性，如图1所示，MOSFET开过程可以包括：开通延迟阶段(t0<t<t1)、电流换流及米勒平台阶段(t1<t<t3)以及米勒效应结束至开关完全导通阶段(t>t3)三个阶段。而MOSFET关过程可以理解为开过程的逆过程，所以如图2所示，MOSFET关过程可以包括：导通到米勒平台阶段(t5<t<t6)、米勒平台及电流换流阶段(t6<t<t8)以及闭合延迟阶段(t8<t)，可以分阶段输出驱动电流，以实现开关器件的开关。
基于此，在本发明的各种实施例中：在开关器件开过程中，产生三个不同的控制信号，以向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，使得在开过程中所述开关器件的栅源电压的变化与所述开关器件的栅源电压模板曲线相匹配；和/或，在所述开关器件关过程中，产生第一控制信号，以分为两个阶段或三个阶段向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，使得在关过程中所述开关器件的栅源电压的变化与所述开关器件的栅源电压模板曲线相匹配。
本发明实施例提供的方案，在开关器件打开过程中，采用三段式向开关器件的栅极输出驱动电流；在开关器件关断过程中，采用两段式或三段式向开关器件的栅极输出驱动电流，从而使得开关器件的栅源电压能够与模板曲线匹配，进而大大降低了EMI，且大大提高开关器件的开关速度，降低了功耗。
需要说明的是，本文所用的第一、第二……仅表示不同位置的元件，不对元件的参数或功能进行限定；或者表示不同的参数，但不对参数的大小进行限定。
本发明实施例提供的开关器件驱动电路，如图3所示，该电路包括：控制电路31及电流提供电路32；其中，
在开关器件开过程中，所述控制电路31产生三个不同的控制信号；所述电流提供电路32响应每个控制信号，向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，使得在开过程中所述开关器件的栅源电压的变化与所述开关器件的栅源电压模板曲线相匹配。
另外，在所述开关器件关过程中，所述控制电路31产生第一控制信号；所述电流提供电路32响应所述第一控制信号，分为两个阶段或三个阶段向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，使得在关过程中所述开关器件的栅源电压的变化与所述开关器件的栅源电压模板曲线相匹配。
实际应用时，所述开关器件可以为MOSFET。
本发明实施例提供的方案，在开关器件打开过程中，采用三段式向开关器件的栅极输出驱动电流；在开关器件关断过程中，采用两段式或三段式向开关器件的栅极输出驱动电流，从而使得开关器件的栅源电压能够与模板曲线匹配，所以在电流换流及米勒平台阶段能够有效地防止开关节点的电压产生振铃现象，进而大大降低了EMI；而在延迟阶段和米勒效应结束至开关完全导通阶段(或者开关导通到米勒效应结束阶段)大大提高开关器件的开关速度，降低了功耗。
如图1所示，开关器件的开过程包括：开通延迟阶段、电流换流及米勒平台阶段以及米勒效应结束至开关完全导通阶段三个阶段。其中，
当t0<t<t1阶段，为开关器件的开通延迟阶段，即开关器件栅源电压由0V上升到开关器件的阈值电压VTH阶段，在这个阶段开关器件自身无电压电流的变化，应该加快开关的速度，因此可以向开关器件的栅极输出较大的驱动电流。
t1<t<t3阶段为电流换流及米勒平台阶段。其中，t1<t<t2阶段为电流换流阶段，即开关器件的电流由0A上升到最终输出电流IO阶段。在t2<t<t3阶段，开关器件的漏源电压VDS是下降的；电流换流阶段和密勒平台阶段分别为电流的变化阶段和电压的变化阶段，在这个阶段，为了防止电流和电压的变化速率过快导致开关节点电压产生振铃，从而对功率调节器中的其他部件产生EMI，需要向开关器件的栅极输出较小的驱动电流。
t>t3阶段为密勒效应结束到开关完全导通阶段，在这个阶段，需要快速将开关器件完全打开，以减小功率损耗，提高效率，因此需要向开关器件的栅极输出较大的驱动电流。
基于此，在一些实施例中，在所述开关器件开过程中，当所述开关器件的栅源电压未达到第一阈值时，所述控制电路31输出第二控制信号；所述电流提供电路32响应所述第二控制信号，利用电流源向所述开关器件的栅极输出所述第二控制信号对应的驱动电流。
当所述开关器件的栅源电压大于所述第一阈值且未达到第二阈值时，所述控制电路31输出第三控制信号；所述电流提供电路32响应响应所述第三控制信号，利用电流源向所述开关器件的栅极输出所述第三控制信号对应的驱动电流。
当所述开关器件的栅源电压大于所述第二阈值时，所述控制电路31输出第四控制信号；所述电流提供电路32响应响应所述第四控制信号，利用电流源向所述开关器件的栅极输出所述第一控制信号对应的驱动电流。
其中，当所述开关器件的栅源电压未达到第一阈值时，说明所述开关器件处于开通延迟阶段，所以所述第二控制信号对应的驱动电流是大电流。
当所述开关器件的栅源电压所述第一阈值且未达到第二阈值时，说明所述开关器件处于电流换流及米勒平台阶段，即电流和电压发生变化的阶段，所以所述第三控制信号对应的驱动电流是小电流。
当所述开关器件的栅源电压大于所述第二阈值时，说明所述开关器件处于密勒效应结束到开关完全导通阶段，此时米勒效应结束，所以所述第二控制信号对应的驱动电流是大电流。
因此，所述第二控制信号对应的驱动电流及所述第四控制信号对应的驱动电流均大于所述第三控制信号对应的驱动电流。
这里，实际应用时，所述第一阈值、第二阈值可以根据需要来设置，设置时需要考虑所述开关器件的尺寸大小。举个例子来说，假设所述开关器件的阈值电压为VTH，对应的米勒平台电压为VGP，可以设置所述第一阈值为VTH，可以设置第二阈值为比VGP稍微大一点的电压值。
在开关器件打开过程中，采用三段式向开关器件的栅极输出驱动电流，当所述开关器件的栅源电压大于所述第一阈值且未达到第二阈值时，向开关器件的栅极输出小的驱动电流，所以在电流换流及米勒平台阶段能够有效地防止开关节点的电压产生振铃现象，进而大大降低了EMI；而在延迟阶段和米勒效应结束至开关完全导通阶段，即当所述开关器件的栅源电压未达到第一阈值，以及所述开关器件的栅源电压大于所述第二阈值时，向所述开关器件的栅极输出大的驱动电流，这样能够大大提高开关器件的开关速度，降低了功耗。
如图2所示，开关器件的关过程包括：导通到米勒平台阶段、米勒平台及电流换流阶段以及闭合延迟阶段。其中，
t5<t<t6阶段，为开关器件的导通到密勒平台阶段，在这个阶段，需要快速将开关器件关闭，以减小功率损耗，提高效率，因此需要向开关器件的栅极输出较大的驱动电流。
t6<t<t8阶段为电流换流及米勒平台阶段。其中，t6<t<t7为密勒平台阶段，在该阶段，开关器件的漏源电压VDS是上升的；t7<t<t8阶段为电流换流阶段，即开关器件的电流由最终输出电流IO下降到0A的阶段；电流换流阶段和密勒平台阶段分别为电流的变化阶段和电压的变化阶段，在这个阶段，为了防止电流和电压的变化速率过快导致开关节点电压产生振铃，从而对功率调节器中的其他部件产生EMI，需要向开关器件的栅极输出较小的驱动电流。
t8<t阶段为开关器件闭合延迟阶段，即开关器件栅源栅源电压由开关器件栅源的阈值电压VTH下降到0V阶段，在这个阶段开关器件自身无电压电流的变化，应该加快开关的速度，因此可以向开关器件的栅极输出较大的驱动电流。
基于此，在一些实施例中，在所述开关器件关过程中，所述电流提供电路32利用三个MOS管分为两个阶段向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流。
具体地，所述三个MOS管包括：第一MOS管、第二MOS管及第三MOS管；第二MOS管与第三MOS管串联；
在所述开关器件关过程中，所述电流提供电路32利用流经第一MOS管的第一电流和流经所述第二MOS管和第三MOS管的第二电流为所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流；所述第一电流为恒定电流；所述第二电流与所述开关器件的栅源电压的平方成正比关系。
在开关器件关断过程中，采用两段式向开关器件的栅极输出驱动电流，利用第二电流与开关器件的栅源电压的关系，在电流换流及米勒平台阶段，开关器件的栅源电压已经下降，而第二电流与栅源电压成指数关系，所以第二电流将更小了，使得第一电流和第二电流的总和变小，从而使得输出的驱动电流就变小，进而能够有效地防止开关节点的电压产生振铃现象，进而大大降低了EMI；而在导通至米勒平台阶段，栅源电压开刚开下降，而第二电流与栅源电压成指示关系，所以第一电流和第二电流的总和还是大电流，向所述开关器件的栅极输出大的驱动电流，这样能够大大提高开关器件的开关速度，降低了功耗。
本发明实施例的方案可以应用于电压转换电路，比如boost电路，buck电路等。其中，boost电路可以包括同步和异步boost电路；相应地，buck电路可以包括：同步和异步buck电路。
其中，当应用于电压转换电路时，尤其是直流(DC)到DC的电压转换电路时，所述开关器件设置在所述电压转换电路输入到输出通路上，此时，如图4所示，该电压转换电路包括：开关器件41。当然该电压转换电路还包括图3所示的开关器件驱动电路。
图3所示的开关器件驱动电路已在上文详述，这里不再赘述。
下面结合一个应用实施例对本发明再作进一步纤细的描述。
在本应用实施例中，电压转换电路为同步buck电路。如图5所示，buck电路的基本组成包括：电感L、MOS管(为MOSFET)MNP、MOS管LS及电容Cout。当然，还有一个驱动器LSDriver为第二NMOS管LS提供驱动电压或电流。
其中，第一MOS管MNP为功率开关器件。
如图5所示，控制电路31，包括：反相器INV1，比较器CMP1和CMP2；
电流提供电路32，包括：电流源I1、I2、I3以及低压的MOS管(为MOSFET)MN1、MN2、MN3。
其中，实际应用时，MNP为功率管，其电压可以为16V，20V，30V及以上；MOS管MN1、MN2、MN3为低压管，即普通的MOS管，其电压可以为5V或6V等。
假设第一阈值VTHL为MOS管MNP的阈值电压VTH，第二阈值VTHH大于MOS管MNP米勒平台电压VGP。
在以下的描述中，将电流源I1的电流称为I1；将电流源I2的电流称为I2；将电流I3的电流称为I3；将流经MOS管MN1的电流称为I4；将流程流经MOS管MN2、MN3的电流称为I5。
图5所示的电路的工作原理为：
当需要打开MOS管MNP时，反相器INV1接收到高电压信号，经过反相后，输出低电压信号至电流源I1，致使电流源I1导通；同时输出的低电压信号致使MOS管MN1、MN2、MN3关断；此后在MOS管MNP打开的过程中：
当MOS管MNP的栅源电压VGS小于第一阈值VTHL时，比较器CMP1输出高电压信号，致使电流源I2导通；同时比较器CMP2输出低电压信号，致使电流源I3关闭，在该阶段由电流源I1、I2向MOS管MNP的栅极输出驱动电流。该阶段对应图1所示的开通延迟阶段，即t0<t<t1阶段。如图6所示，该阶段向MOS管MNP的栅极输出的驱动电流为I1+I2；
当MOS管MNP的栅源电压VGS大于第一阈值VTHL且小于第二阈值VTHH时，比较器CMP1输出低电压信号，致使电流源I2关闭；同时比较器CMP2输出低电压信号，致使电流源I3关闭，在该阶段由电流源I1向MOS管MNP的栅极输出驱动电流。该阶段对应图1所示的电流换流及米勒平台阶段，即t1<t<t4阶段。如图6所示，该阶段向MOS管MNP的栅极输出的驱动电流为I1；
当MOS管MNP的栅源电压VGS大于第二阈值VTHH时，比较器CMP1输出低电压信号，致使电流源I2关闭；同时比较器CMP2输出高电压信号，致使电流源I3导通，在该阶段由电流源I1和电流源I3向MOS管MNP的栅极输出驱动电流。该阶段对应图1所示的密勒效应结束到开关完全导通阶段，即t4<t阶段如图6所示，该阶段向MOS管MNP的栅极输出的驱动电流为I1+I3。
从上面描述的过程可以看出，所述电流提供电路32包含三个电流源，当接收到所述第二控制信号(即MOS管MNP的栅源电压VGS小于第一阈值VTHL时，比较器CMP1输出的高电压信号以及比较器CMP2输出的低电压信号)时，利用第一电流源和第二电流源(对应上述的电流源I1和I2)向开关器件(即MOS管MNP)的栅极输出对应的驱动电流(I1+I2)；当接收到所述第三控制信号(即当MOS管MNP的栅源电压VGS大于第一阈值VTHL且小于第二阈值VTHH时，比较器CMP1输出的低电压信号以及比较器CMP2输出的低电压信号)时，利用所述第一电流源向所述开关器件的栅极输出对应的驱动电流(I1)；当接收到所述第四控制信号(即当MOS管MNP的栅源电压VGS大于第二阈值VTHH时，比较器CMP1输出的低电压信号以及比较器CMP2输出的高电压信号)时，利用所述第一电流源和第三电流源(对应上述的电流源I3)向所述开关器件的栅极输出对应的驱动电流(I1+I3)。
在MOS管MNP打开的过程中，在MOS管MNP的开通延迟阶段，向MOS管MNP的栅极输出了大电流(即I1+I2)，这样能够大大提高开关器件的开关速度；在电流换流及米勒平台阶段，向MOS管MNP的栅极输出了小电流(即I1)，所以在电流换流及米勒平台阶段能够有效地防止开关节点的电压产生振铃现象，进而大大降低了EMI；在米勒效应结束至开关完全导通阶段，又向MOS管MNP的栅极输出了大电流(即I1+I3)这样能够大大提高开关器件的开关速度，降低了功耗。
其中，实际应用时，如果第二阈值VTHH大于并且接近于MOS管MNP米勒平台电压VGP，则t4就接近于t3，所得到的输出电流即为理想的三段驱动电流波形，具有干扰小，低损耗的特点。
当需要关断MOS管MNP时，反相器INV1接收到低电压信号，经过反相后，输出高电压信号至电流源I1，致使电流源I1关断；同时输出的高电压信号致使MOS管MN1、MN2、MN3导通；此后在MOS管MNP关断的过程中：
MOS管MN1、MN2、MN3导通后，向MOS管MNP的栅极输出的驱动电流为：I4+I5。
具体地，结合图2，则有：
t5<t<t6阶段，向MOS管MNP的栅极输出的驱动电流为I4+I5(t5～t6)；
t6<t<t7阶段，向MOS管MNP的栅极输出的驱动电流为I4+I5(t6～t7)；
t7<t<t8阶段，向MOS管MNP的栅极输出的驱动电流为I4+I5(t7～t8)；
t>t8阶段，向MOS管MNP的栅极输出的驱动电流为I4+I5。
其中，导通后，MOS管MN1的VGS保持不变，所以MOS管MN1在MOS管MNP关断期间流过的电流为恒定的电流。由于MOS管MN2在此期间一直工作在饱和区，所以I5和MOS管MNP的栅源电压VGS的平方成比例因此结合图7，可以得出：
在t5～t6阶段，即导通到密勒平台阶段，由于MOS管MNP的栅源电压VGS还比较大，而I5与栅源电压VGS成指数关系，所以I5比较大，因此此阶段向MOS管MNP的栅极输出的驱动电流较大，这样能够大大提高开关器件的开关速度，降低了功耗，提高了效率。
在t6～t8阶段，即电流换流及米勒平台阶段，由于MOS管MNP的栅源电压VGS已经下降，而I5与栅源电压VGS成指数关系，所以I5比较小，因此此阶段向MOS管MNP的栅极输出的驱动电流较小，所以在电流换流及米勒平台阶段能够有效地防止开关节点的电压产生振铃现象，进而大大降低了EMI。
其中，β是与工艺相关的参数。
从上面描述的过程可以看出，所述电流提供电路32利用MOS管MN1、MN2、MN3三个MOS管实现了采用两段式向MOS管MNP输出驱动电流的目的。具体来说，在MOS管MNP的导通至米勒平台阶段，向MOS管MNP的栅极输出了大电流，这样能够大大提高开关器件的开关速度，降低了功耗；在电流换流及米勒平台阶段，向MOS管MNP的栅极输出了小电流，所以在电流换流及米勒平台阶段能够有效地防止开关节点的电压产生振铃现象，进而大大降低了EMI。
利用三个管达到了兼顾低的EMI，低功率损耗的目的。在关断开关器件的过程中，该栅极驱动方法的输出驱动电流为两段式驱动，其电路简单，易于实现。
基于上述电路，本发明实施例还提供了一种开关器件驱动方法，所述方法包括：
步骤在开关器件开过程中，产生三个不同的控制信号，以向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，使得在开过程中所述开关器件的栅源电压的变化与所述开关器件的栅源电压模板曲线相匹配。
其中，在所述开关器件关过程中，产生第一控制信号，以至少分为两个阶段向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，使得在关过程中所述开关器件的栅源电压的变化与所述开关器件的栅源电压模板曲线相匹配。
在一些实施例中，所述在开关器件开过程中，产生三个不同的控制信号，以向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，包括：
当所述开关器件的栅源电压未达到第一阈值时，输出第二控制信号，以利用电流源向所述开关器件的栅极输出所述第一控制信号对应的驱动电流；当所述开关器件的栅源电压大于所述第一阈值且未达到第二阈值时，输出第三控制信号，以利用电流源向所述开关器件的栅极输出所述第三控制信号对应的驱动电流；当所述开关器件的栅源电压大于所述第二阈值时，输出第四控制信号，以利用电流源向所述开关器件的栅极输出所述第一控制信号对应的驱动电流。
在一些实施例中，当接收到所述第二控制信号时，利用第一电流源和第二电流源向所述开关器件的栅极输出对应的驱动电流；当接收到所述第三控制信号时，利用所述第一电流源向所述开关器件的栅极输出对应的驱动电流；当接收到所述第四控制信号时，利用所述第一电流源和第三电流源向所述开关器件的栅极输出对应的驱动电流。
在一些实施例中，所述在所述开关器件关过程中，产生第一控制信号，以分为两个阶段或三个阶段向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，包括：
利用利用流经第一MOS管的第一电流和流经串联的MOS管和第三MOS管的第二电流为所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流；所述第一电流为恒定电流；所述第二电流与所述开关器件的栅源电压的平方成正比关系。
同时，为了更好地说明采用本发明实施例的技术方案，能够有效地保护所述开关器件所在的电路，采用未包含本发明实施例方案及包含本发明实施例方案的buck电路进行了仿真实验。图8为未包含本发明实施例方案的buck电路(未示出)仿真结果，图9为包含本发明实施例方案的buck电路(图5所示的电路)仿真结果。从图中可以看出，未采用本发明实施例方案的buck电路启动过程中，SW节点(开关(switching)节点)的波形振荡的幅度比较大，且振荡持续的时间比较长；而采用本发明实施例方案的buck电路启动过程中，SW节点的波形振荡的幅度比较小，且振荡持续的时间比较短；而波形振荡的幅度越小，且振荡持续的时间越短，则说明EMI的性能越好，即从这些仿真结果中可以看出，采用本发明实施例的技术方案，可以有效地降低EMI。在图8和图9中，VGS_HS表示图5所示电路MOS管MNP的栅源电压，I_gate表示图5所示电路MOS管MNP栅极的充电电流，IL表示流经电感L的电流。
需要说明的是：本发明实施例所记载的技术方案之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种开关器件驱动电路，其特征在于，所述电路包括：控制电路及电流提供电路；其中，
所述控制电路，配置为在开关器件开过程中，产生三个不同的控制信号；所述电流提供电路，配置为响应每个控制信号，向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，使得在开过程中所述开关器件的栅源电压的变化与所述开关器件的栅源电压模板曲线相匹配；
和/或，
所述控制电路，配置为在所述开关器件关过程中，产生第一控制信号；所述电流提供电路，配置为响应所述第一控制信号，分为两个阶段或三个阶段向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，使得在关过程中所述开关器件的栅源电压的变化与所述开关器件的栅源电压模板曲线相匹配。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述控制电路，配置为在所述开关器件开过程中，当所述开关器件的栅源电压未达到第一阈值时，输出第二控制信号；当所述开关器件的栅源电压大于所述第一阈值且未达到第二阈值时，输出第三控制信号；当所述开关器件的栅源电压大于所述第二阈值时，输出第四控制信号；
所述电流提供电路，配置为当接收到所述第二控制信号时，响应所述第二控制信号，利用电流源向所述开关器件的栅极输出所述第二控制信号对应的驱动电流；当接收到所述第三控制信号时，响应所述第三控制信号，利用电流源向所述开关器件的栅极输出所述第三控制信号对应的驱动电流；当接收到所述第四控制信号时，响应所述第四控制信号，利用电流源向所述开关器件的栅极输出所述第一控制信号对应的驱动电流。
3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，
所述电流提供电路，配置为当接收到所述第二控制信号时，利用第一电流源和第二电流源向所述开关器件的栅极输出对应的驱动电流；当接收到所述第三控制信号时，利用所述第一电流源向所述开关器件的栅极输出对应的驱动电流；当接收到所述第四控制信号时，利用所述第一电流源和第三电流源向所述开关器件的栅极输出对应的驱动电流。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，
所述电流提供电路，配置在所述开关器件关过程中，利用三个MOS管分为两个阶段向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述三个MOS管包括：第一MOS管、第二MOS管及第三MOS管；第二MOS管与第三MOS管串联；
在所述开关器件关过程中，所述电流提供电路利用流经第一MOS管的第一电流和流经所述第二MOS管和第三MOS管的第二电流为所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流；所述第一电流为恒定电流；所述第二电流与所述开关器件的栅源电压的平方成正比关系。
6.一种电压转换电路，其特征在于，所述电压转换电路包括开关器件，设置在所述电压转换电路输入到输出通路上，所述电压转换电路还包括如权利要求1至5任一项所述的开关器件驱动电路。
7.一种开关器件驱动方法，其特征在于，所述方法包括：
在开关器件开过程中，产生三个不同的控制信号，以向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，使得在开过程中所述开关器件的栅源电压的变化与所述开关器件的栅源电压模板曲线相匹配；
和/或，
在所述开关器件关过程中，产生第一控制信号，以至少分为两个阶段向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，使得在关过程中所述开关器件的栅源电压的变化与所述开关器件的栅源电压模板曲线相匹配。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在开关器件开过程中，产生三个不同的控制信号，以向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，包括：
当所述开关器件的栅源电压未达到第一阈值时，输出第二控制信号，以利用电流源向所述开关器件的栅极输出所述第一控制信号对应的驱动电流；当所述开关器件的栅源电压大于所述第一阈值且未达到第二阈值时，输出第三控制信号，以利用电流源向所述开关器件的栅极输出所述第三控制信号对应的驱动电流；当所述开关器件的栅源电压大于所述第二阈值时，输出第四控制信号，以利用电流源向所述开关器件的栅极输出所述第一控制信号对应的驱动电流。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当接收到所述第二控制信号时，利用第一电流源和第二电流源向所述开关器件的栅极输出对应的驱动电流；当接收到所述第三控制信号时，利用所述第一电流源向所述开关器件的栅极输出对应的驱动电流；当接收到所述第四控制信号时，利用所述第一电流源和第三电流源向所述开关器件的栅极输出对应的驱动电流。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述在所述开关器件关过程中，产生第一控制信号，以分为两个阶段或三个阶段向所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流，包括：
利用利用流经第一MOS管的第一电流和流经串联的MOS管和第三MOS管的第二电流为所述开关器件的栅极输出相应的驱动电流；所述第一电流为恒定电流；所述第二电流与所述开关器件的栅源电压的平方成正比关系。
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