自适应驱动控制电路及实现电路的制作方法

1.本发明涉及模拟驱动技术领域，尤其涉及一种自适应驱动控制电路及实现电路。


背景技术：

2.传统的模拟驱动一般都是开环设计，设备的很多重要参数受外部器件参数以及环境条件影响，导致系统稳定性受影响。在驱动控制领域，延迟和摆率是关键指标，摆率指标如何定义，需要在速度、效率、emi、可靠性等方面相互折中而决定，传统的驱动器件当驱动不同的功率mos，摆率大小会随之改变。
3.为了解决这个问题，目前方案有通过模拟反馈调节，此方案虽然能对摆率大小进行调节，但是存在一定的缺点：抗干扰能力差、可靠性差。


技术实现要素：

4.本发明提供一种自适应驱动控制电路及实现电路，以解决现有技术中自适应驱动的抗干扰能力差、可靠性差的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：
6.根据本发明的第一方面，提供一种自适应驱动控制电路，其包括：二进制可调上拉电流源、二进制可调下拉电流源；
7.所述二进制可调上拉电流源的输出端、所述二进制可调下拉电流源的输出端分别连接外部功率管的栅极；
8.所述二进制可调上拉电流源的电流、所述二进制可调下拉电流源的电流可调。
9.较佳地，所述外部功率管为外部低边功率管。
10.较佳地，还包括：上拉电阻，所述上拉电阻连接在所述外部低边功率管的漏极与供电电源之间。
11.较佳地，所述外部功率管为外部高边功率管。
12.较佳地，还包括：下拉电阻，所述下拉电阻连接在所述外部高边功率管与地之间。
13.较佳地，所述二进制可调上拉电流源、所述二进制可调下拉电流源为恒流源。
14.根据本发明的第二方面，提供一种自适应驱动控制实现电路，其包括：振荡器、逻辑控制单元、第一自适应驱动控制电路、第二自适应驱动控制电路、第一电阻；
15.所述振荡器的输出端连接所述逻辑控制单元的输入端，所述逻辑控制单元的输出端分别连接所述第一自适应驱动控制电路、所述第二自适应驱动控制电路；
16.所述第一自适应驱动控制电路包括：第一二进制可调上拉电流源、第一二进制可调下拉电流源；
17.所述第一二进制可调上拉电流源、所述第一二进制可调下拉电流源分别连接外部高边功率管的栅极；
18.所述第二自适应驱动控制电路包括：第二二进制可调上拉电流源，第二二进制可调下拉电流源；
19.所述第二二进制可调上拉电流源、所述第二二进制可调下拉电流源分别连接外部低边功率管的栅极；
20.所述外部高边功率管的源极通过所述第一电阻接地；
21.所述外部高边功率管与所述第一电阻之间的节点还连接所述外部低边功率管的漏极。
22.较佳地，还包括：自适应驱动延迟电路，所述外部高边功率管的源极与所述外部低边功率管的漏极之间的节点连接所述自适应驱动延迟电路的输入端；
23.所述自适应驱动延迟电路的输出端连接所述逻辑控制单元；
24.所述自适应驱动延迟电路用于辅助所述逻辑控制单元，以记录在预设时间差内，所述自适应驱动延迟电路的输入端的电压差。
25.较佳地，所述自适应驱动延迟电路包括：第一比较器、第二比较器；
26.所述外部高边功率管的源极与所述外部低边功率管的漏极之间的节点分别接所述第一比较器的一输入端、所述第二比较器的一输入端；
27.所述第一比较器的另一输入端接第一参考电压；所述第二比较器的另一输入端接第二参考电压；
28.所述第二参考电压大于所述第一参考电压；
29.所述第一比较器的输出端、所述第二比较器的输出端分别连接所述逻辑控制单元。
30.较佳地，所述外部高边功率管的型号与所述外部低边功率管的型号一致。
31.本发明提供的自适应驱动控制电路及实现电路，采用二进制可调上拉电流源、二进制可调下拉电流源，通过数模配合实现了恒定摆率控制，不会随着温度、外部功率管的不同而有所改变，电路结构简单，并且抗干扰能力强，可靠性强；并且可以实现自适应驱动延迟。
32.本发明的一可选方案中，驱动级电路部分和自适应驱动延迟是同一个电路，不存在电路切换问题，进而驱动电路可靠性更高。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本发明的一实施例的自适应驱动控制电路的示意图；
35.图2为本发明的一实施例的自适应驱动控制电路的示意图；
36.图3为本发明的另一实施例的自适应驱动控制电路的示意图；
37.图4为本发明的一实施例的自适应驱动控制实现电路的示意图；
38.图5为本发明的另一实施例的自适应驱动控制实现电路的示意图；
39.附图标记说明：
40.1-二进制可调上拉电流源，
41.2-二进制可调下拉电流源，
42.3-外部功率管，
43.31-外部高边功率管，
44.32-外部低边功率管；
45.4-振荡器，
46.5-逻辑控制单元，
47.6-第一自适应驱动控制电路，
48.61-第一二进制可调上拉电流源，
49.62-第一二进制可调下拉电流源；
50.7-第二自适应驱动控制电路，
51.71-第二二进制可调上拉电流源，
52.72-第二二进制可调下拉电流源；
53.8-自适应驱动延迟电路。
具体实施方式
54.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
55.在本发明说明书的描述中，需要理解的是，术语“上部”、“下部”、“上端”、“下端”、“下表面”、“上表面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
56.在本发明说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
57.在本发明的描述中，“多个”的含义是多个，例如两个，三个，四个等，除非另有明确具体的限定。
58.在本发明说明书的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
59.下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
60.一实施例中，提供一种自适应驱动控制电路，其包括：二进制可调上拉电流源1、二进制可调下拉电流源2，请参考图1；二进制可调上拉电流源1的输出端、二进制可调下拉电流源2的输出端分别连接外部功率管3的栅极。二进制可调上拉电流源用于开启外部功率管，二进制可调下拉电流源用于关闭外部功率管。二进制可调上拉电流源的电流、二进制可调下拉电流源的电流可调，可以分别控制外部功率管的开启、关闭速度，即可以调节摆率大
小。
61.本实施例中，二进制可调上拉电流源的输出端、二进制可调下拉电流源的输出端分别连接外部功率管的栅极是通过如下结构实现的：二进制可调上拉电流源的输出端与二进制可调下拉电流源的输出端相连，然后两者之间的节点连接外部功率管的栅极。
62.一实施例中，外部功率管为外部低边功率管，请参考图2。
63.一实施例中，还包括：上拉电阻r1，上拉电阻r1连接在外部低边功率管的漏极与供电电源vbus之间，请参考图2。
64.一实施例中，外部功率管为外部高边功率管，请参考图3。
65.一实施例中，还包括：下拉电阻r1，下拉电阻r1连接在外部高边功率管与地之间，请参考图3。
66.一实施例中，二进制可调上拉电流源、二进制可调下拉电流源为恒流源。
67.一实施例中，提供一种自适应驱动控制实现电路，其包括：振荡器4、逻辑控制单元5、第一自适应驱动控制电路6、第二自适应驱动控制电路7、第一电阻r1，请参考图4。其中，振荡器3的输出端连接逻辑控制单元4的输入端，逻辑控制单元4的输出端分别连接第一自适应驱动控制电路6、第二自适应驱动控制电路7；第一自适应驱动控制电路6包括：第一二进制可调上拉电流源61、第一二进制可调下拉电流源62；第一二进制可调上拉电流源61、第一二进制可调下拉电流源62分别连接外部高边功率管31的栅极。第二自适应驱动控制电路7包括：第二二进制可调上拉电流源71，第二二进制可调下拉电流源72；第二二进制可调上拉电流源71、第二二进制可调下拉电流源72分别连接外部低边功率管32的栅极。外部高边功率管的源极通过第一电阻r1接地；外部高边功率管与第一电阻之间的节点还连接外部低边功率管的漏极。
68.一实施例中，还包括：自适应驱动延迟电路8，请参考图5。外部高边功率管32的源极与外部低边功率管31的漏极之间的节点连接自适应驱动延迟电路8的输入端；自适应驱动延迟电路8的输出端连接逻辑控制单元5。自适应驱动延迟电路用于辅助逻辑控制单元，以记录在预设时间差内，自适应驱动延迟电路的输入端的电压差。逻辑控制单元可以根据预设时间差以及电压差来得出摆率值，进而可以根据摆率值来控制第一自适应驱动控制电路、第二自适应驱动控制电路的电流值，达到自适应配置摆率的目的。
69.现有技术中为了满足自适应驱动的延迟时间需要做不同的实现电路，进而增加了电路设计的复杂度。上述实施例中，在满足自适应驱动延迟时不需要做不同的电路，解决了现有技术中实现自适应驱动延迟时电路复杂的问题；并且驱动级电路部分和自适应驱动延迟是同一个电路，不存在电路切换问题，进而驱动电路可靠性更高。
70.一实施例中，自适应驱动延迟电路8包括：第一比较器cmp1、第二比较器cmp2，请参考图5。外部高边功率管的源极与外部低边功率管的漏极之间的节点分别接第一比较器cmp1的一输入端、第二比较器cmp2的一输入端。第一比较器的另一输入端接第一参考电压vref1；第二比较器的另一输入端接第二参考电压vref2；第二参考电压vref2大于第一参考电压vref1。第一比较器的输出端、第二比较器的输出端分别连接逻辑控制单元。
71.上述实施例的自适应驱动延迟的工作原理为：以高边驱动上拉摆率控制、低边驱动下拉摆率控制为例，通过两个比较器来检测第一电阻r1上的电压实现需要的摆率。例如在低边驱动处于下拉来状态，即外部低边功率管关闭，高边驱动处在上拉状态，即电流往外
部高边功率管的栅极流入，此时电阻r1上的电压开始往上升，当电压上升到vref1时，第一比较器翻转，此时逻辑控制单元会记录翻转时刻，随着电流持续往外部高边功率管的栅极流入，第一电阻r1的电压持续上升，当电压达到vref2时，当第二比较器开始翻转，此时逻辑控制单元会记录此时翻转时刻，通过两次记录的时间差，以及在此时间差第一电阻r1的电压上升的电压差，可以得出摆率值，根据所需要的摆率对比，自动调节驱动外部高边功率管、外部低边功率管的电流值。同理高边驱动下拉摆率控制以及低边驱动上下拉摆率控制原理类似。
72.下面对上述通过时间差、电压差得出摆率值的原理进行描述，摆率计算公式为：sr＝v/t，在工作电压已知情况，通过控制时间t大小，实现不同摆率大小，时间t＝cv/i，所以摆率也等同于sr＝i/c＝v/t，所以保持电压v和时间t恒定，i/c就是定值，所以无论外部功率管如何变化，即等效电容c如何，电流i都会自动随之变化以适应恒定的摆率。
73.一实施例中，外部高边功率管的型号与外部低边功率管的型号一致。外部高边功率管、外部低边功率管型号一致，这样在上下拉外部高边功率管、外部低边功率管时电流配置是一致的，即第一二进制可调上拉电流源、第二二进制可调上拉电流源的电流配置是一致的，第一二进制可调下拉电流源、第二二进制可调下拉电流源的电流配置也是一致的，这样减少了逻辑控制单元与驱动部分(第一自适应驱动控制电路、第二自适应驱动控制电路)的逻辑连接线，同时保证在摆率稳定时连接线是固定电平。
74.在本说明书的描述中，参考术语“一种实施方式”、“一种实施例”、“具体实施过程”、“一种举例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
75.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种自适应驱动控制电路，其特征在于，包括：二进制可调上拉电流源、二进制可调下拉电流源；所述二进制可调上拉电流源的输出端、所述二进制可调下拉电流源的输出端分别连接外部功率管的栅极；所述二进制可调上拉电流源的电流、所述二进制可调下拉电流源的电流可调。2.根据权利要求1所述的自适应驱动控制电路，其特征在于，所述外部功率管为外部低边功率管。3.根据权利要求2所述的自适应驱动控制电路，其特征在于，还包括：上拉电阻，所述上拉电阻连接在所述外部低边功率管的漏极与供电电源之间。4.根据权利要求1所述的自适应驱动控制电路，其特征在于，所述外部功率管为外部高边功率管。5.根据权利要求1所述的自适应驱动控制电路，其特征在于，还包括：下拉电阻，所述下拉电阻连接在所述外部高边功率管与地之间。6.根据权利要求1至5任一项所述的自适应驱动控制电路，其特征在于，所述二进制可调上拉电流源、所述二进制可调下拉电流源为恒流源。7.一种自适应驱动控制实现电路，其特征在于，包括：振荡器、逻辑控制单元、第一自适应驱动控制电路、第二自适应驱动控制电路、第一电阻；所述振荡器的输出端连接所述逻辑控制单元的输入端，所述逻辑控制单元的输出端分别连接所述第一自适应驱动控制电路、所述第二自适应驱动控制电路；所述第一自适应驱动控制电路包括：第一二进制可调上拉电流源、第一二进制可调下拉电流源；所述第一二进制可调上拉电流源、所述第一二进制可调下拉电流源分别连接外部高边功率管的栅极；所述第二自适应驱动控制电路包括：第二二进制可调上拉电流源，第二二进制可调下拉电流源；所述第二二进制可调上拉电流源、所述第二二进制可调下拉电流源分别连接外部低边功率管的栅极；所述外部高边功率管的源极通过所述第一电阻接地；所述外部高边功率管与所述第一电阻之间的节点还连接所述外部低边功率管的漏极。8.根据权利要求7所述的自适应驱动控制实现电路，其特征在于，还包括：自适应驱动延迟电路，所述外部高边功率管的源极与所述外部低边功率管的漏极之间的节点连接所述自适应驱动延迟电路的输入端；所述自适应驱动延迟电路的输出端连接所述逻辑控制单元；所述自适应驱动延迟电路用于辅助所述逻辑控制单元，以记录在预设时间差内，所述自适应驱动延迟电路的输入端的电压差。9.根据权利要求8所述的自适应驱动控制实现电路，其特征在于，所述自适应驱动延迟电路包括：第一比较器、第二比较器；所述外部高边功率管的源极与所述外部低边功率管的漏极之间的节点分别接所述第一比较器的一输入端、所述第二比较器的一输入端；
所述第一比较器的另一输入端接第一参考电压；所述第二比较器的另一输入端接第二参考电压；所述第二参考电压大于所述第一参考电压；所述第一比较器的输出端、所述第二比较器的输出端分别连接所述逻辑控制单元。10.根据权利要求7至9任一项所述的自适应驱动控制实现电路，其特征在于，所述外部高边功率管的型号与所述外部低边功率管的型号一致。

技术总结
本发明提供了一种自适应驱动控制电路及实现电路，包括：二进制可调上拉电流源、二进制可调下拉电流源；二进制可调上拉电流源的输出端、二进制可调下拉电流源的输出端分别连接外部功率管的栅极；二进制可调上拉电流源的电流、二进制可调下拉电流源的电流可调。实现电路包括：振荡器、逻辑控制单元、第一自适应驱动控制电路、第二自适应驱动控制电路、第一电阻；振荡器的输出端连接逻辑控制单元的输入端，逻辑控制单元的输出端分别连接第一自适应驱动控制电路、第二自适应驱动控制电路。本发明的自适应驱动控制电路及实现电路，抗干扰能力强，可靠性高。可靠性高。可靠性高。


技术研发人员：胡锦通 邵滨 刘涛
受保护的技术使用者：上海数明半导体有限公司
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/8/9