功率管驱动控制系统的制作方法

本实用新型涉及电子电器技术领域，具体涉及一种功率管驱动控制系统。

背景技术：

在开关电源中，为避免桥式电路中上、下功率管直通而产生大电流导致器件损坏的现象的发生，通常采用死区控制的方式来避免上下功率管直通现象的发生，通常人为的加大实际所需的死区控制时间来适应精度偏差、工艺不稳定、电压及温度变化等所带来的影响。

目前，应用最多的功率管驱动控制电路，仅是通过检测功率管的阈值电压，反馈到逻辑控制电路，确保功率管不会发生直通现象，但是这种情况实现的只是静态的死区控制方式，不能真正实现的动态调整死区时间。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种功率管驱动控制系统，以实现动态调整功率管的死区时间，提高工作效率。

为实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种功率管驱动控制系统，包括：控制模块、第一状态检测模块、第二状态检测模块、第一动态调整模块、第二动态调整模块、第一驱动电路、第二驱动电路、和比较器；

第一目标功率管和所述控制模块分别与所述第一状态检测模块相连；

第二目标功率管和所述控制模块分别与所述第二状态检测模块相连；

所述控制模块、所述比较器、所述第一驱动电路分别与所述第一动态调整模块相连；

所述控制模块、所述比较器、所述第二驱动电路分别与所述第二动态调整模块相连；

所述第一驱动电路还与所述第一目标功率管相连，所述第二驱动电路还与所述第二目标功率管相连；

所述第一状态检测电路获取所述第一目标功率管的第一工作状态并反馈到所述控制模块，所述第二状态检测电路获取所述第二目标功率管的第二工作状态并反馈到所述控制模块；

所述控制模块根据所述第一工作状态生成所述第一目标功率管的第一控制信号，以及，根据所述第二工作状态生成所述第二目标功率管的第二控制信号；

所述比较器比较所述第一驱动电路的第一使能信号和所述第二驱动电路的第二使能信号得到时间差，并根据所述时间差通过所述第一动态调整模块调整第一延时时间或通过所述第二动态调整模块调整第二延时时间；

所述控制模块根据所述第一控制信号、所述第二控制信号、所述第一延时时间或所述第二延时时间，控制所述第一驱动电路和所述第二驱动电路，使得所述第一目标功率管和所述第二目标功率管处于不同的工作状态。

可选的，上述所述第一动态调整模块包括：第一快速关断通路和第一延时调整电路；

所述控制模块和所述第一驱动电路分别与所述第一快速关断通路相连；

所述比较器、所述控制模块、所述第一驱动电路分别与所述第一延时调整电路相连。

可选的，上述所述第二动态调整电模块包括：第二快速关断通路和第二延时调整电路；

所述控制模块和所述第二驱动电路分别与所述第二快速关断通路相连；

所述比较器、所述控制模块、所述第二驱动电路分别与所述第二延时调整电路相连。

可选的，上述所述第一延时调整电路包括第一加减计数器，所述第二延时调整电路包括第二加减计数器；

所述比较器、所述控制模块、所述第一驱动电路分别与所述第一加减计数器相连，所述比较器、所述控制模块、所述第二驱动电路分别与所述第二加减计数器相连；

所述第一加减计数器或所述第二加减计数器根据所述时间差调整所述第一延时时间或所述第二延时时间。

可选的，上述所述第一状态检测电路包括：第一状态机电路和第一检测电路；

所述第一状态机电路一端与所述控制模块相连，所述第一状态机电路的另一端与所述第一检测电路相连，所述第一检测电路还与所述第一目标功率管相连。

可选的，上述所述第二状态检测电路包括：第二状态机电路和第二检测电路；

所述第二状态机电路一端与所述控制模块相连，所述第二状态机电路的另一端与所述第二检测电路相连，所述第二检测电路还与所述第二目标功率管相连。

可选的，上述所述第一延时调整电路和所述第二延时调整电路均由数字延时单元、双向计数器和第一数字逻辑构成；

所述数字延时单元、所述双向计数器和所述第一数字逻辑用于调整所述第一目标功率管和/或所述第二目标功率管的不同工作状态时间。

可选的，上述所述第一状态机电路由第二数字逻辑构成；

所述第一状态机电路锁存所述第一目标功率管状态，并输出给所述控制模块。

可选的，上述所述第二状态机电路由第三数字逻辑构成；

所述第二状态机电路锁存所述第二目标功率管状态，并输出给所述控制模块。

可选的，上述所述第一驱动电路和所述第二驱动电路均由多级反相器和non-overlap驱动构成；

所述多级反相器和所述non-overlap驱动用于控制所述第一目标功率管和/或所述第二目标功率管导通或关断。

本实用新型采用的功率管驱动控制系统，设置有控制模块、第一状态检测模块、第二状态检测模块、第一动态调整模块、第二动态调整模块、第一驱动电路、第二驱动电路和比较器，第一状态检测电路获取第一目标功率管的第一工作状态并反馈到控制模块，第二状态检测电路获取第二目标功率管的第二工作状态并反馈到控制模块，控制模块根据第一工作状态生成第一目标功率管的第一控制信号，以及，根据第二工作状态生成第二目标功率管的第二控制信号，比较器比较第一驱动电路的第一使能信号和第二驱动电路的第二使能信号得到时间差，并根据时间差通过第一动态调整模块调整第一延时时间或通过第二动态调整模块调整第二延时时间，控制模块根据第一控制信号、第二控制信号、第一延时时间或第二延时时间，控制第一驱动电路和第二驱动电路，使得第一目标功率管和第二目标功率管处于不同的工作状态，即第一目标功率管导通第二目标功率管关断或第二目标功率管导通第一目标功率管关断的驱动控制信号在时序上尽可能接近，实现了真正意义上的动态调整死区时间。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种功率管驱动控制系统的结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的另一种功率管驱动控制系统的结构示意图。

图3是本实用新型实施例提供的一种功率管驱动各控制信号时序图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

图1是本实用新型实施例提供的一种功率管驱动控制系统的结构示意图。

如图1所示，本实施例的功率管驱动控制技术，包括：控制模块11、第一状态检测模块12、第二状态检测模块13、第一动态调整模块14、第二动态调整模块15、第一驱动电路16、第二驱动电路17和比较器18，其中，按照附图所示，定义图中A为第一目标功率管，定义图中B为第二目标功率管，第一目标功率管和控制模块11分别与第一状态检测模块12相连，第二目标功率管和控制模块11分别与第二状态检测13模块相连，控制模块11、比较器18、第一驱动电路16分别与第一动态调整模块14相连，控制模块11、比较器18、第二驱动电路17分别与第二动态调整模块15相连，第一驱动电路16还与第一目标功率管相连，第二驱动电路17还与第二目标功率管相连。第一状态检测电路12获取第一目标功率管的第一工作状态并反馈到控制模块11，第二状态检测13电路获取第二目标功率管的第二工作状态并反馈到控制模块11，控制模块11根据第一工作状态生成第一目标功率管的第一控制信号，以及，根据第二工作状态生成第二目标功率管的第二控制信号，比较器18比较第一驱动电路16的第一使能信号和第二驱动电路17的第二使能信号得到时间差，并根据时间差通过第一动态调整模块14调整第一延时时间或通过第二动态调整模块15调整第二延时时间，控制模块11根据第一控制信号、第二控制信号、第一延时时间或第二延时时间，控制第一驱动电路16和第二驱动电路17，使得第一目标功率管和第二目标功率管处于不同的工作状态，第一驱动电路16和第二驱动电路17均由多级反相器和non-overlap驱动构成，多级反相器和non-overlap驱动用于控制第一目标功率管和/或第二目标功率管导通或关断。

本实施例采用的功率管驱动控制系统，设置有控制模块11、第一状态检测模块12、第二状态检测模块13、第一动态调整模块14、第二动态调整模块15、第一驱动电路16、第二驱动电路17和比较器18，第一状态检测电路12获取第一目标功率管的第一工作状态并反馈到控制模块11，第二状态检测电路13获取第二目标功率管的第二工作状态并反馈到控制模块11，控制模块11根据第一工作状态生成第一目标功率管的第一控制信号，以及，根据第二工作状态生成第二目标功率管的第二控制信号，比较器18比较第一驱动电路16的第一使能信号和第二驱动电路17的第二使能信号得到时间差，并根据时间差通过第一动态调整模块14调整第一延时时间或通过第二动态调整模块15调整第二延时时间，控制模块11根据第一控制信号、第二控制信号、第一延时时间或第二延时时间，控制第一驱动电路和第二驱动电路，使得第一目标功率管和第二目标功率管处于不同的工作状态，即第一目标功率管导通第二目标功率管关断或第二目标功率管导通第一目标功率管关断的驱动控制信号在时序上尽可能接近，实现了真正意义上的动态调整死区时间。

在一个具体实现过程中，定义图1中A管为第一目标功率管，B管为第二目标功率管，在开关电源中，为了避免第一目标功率管和第二目标功率管直通而产生大电流导致器件损坏的发生，通常都会采用死区控制的方式来避免第一目标功率管、第二目标功率管管直通现象的发生。以第一目标功率管导通、第二目标功率管关断为例，在控制逻辑发出第一目标功率管导通、第二目标功率管关断的控制信号以后，第二目标功率管的控制信号直接通过第二动态调整电路到第二驱动电路进而控制第二目标功率管关断，当控制信号传送到第二驱动电路时，反馈到比较器，同时第一状态检测电路将第一目标功率管的状态反馈到控制模块，第一驱动电路将控制信号反馈到比较器，比较器比较第一驱动电路和第二驱动电路的时间差，通过第一动态调整电路调整延时时间，使得确保在第二目标功率管关闭后开启第一目标功率管，而且中间的间隔时间几乎为零，通过比较器和第一动态调整电路，能够使得动态调整死区时间，并且精确度可以达到1ns以下，可以有效控制死区时间，在开关电源大功率应用中既能确保功率管的安全导通和关断，又能够降低功耗，增加效率，上述仅为第一目标功率管导通第二目标功率管关断的举例说明，其第二目标功率管导通、第一目标功率管关断的实现方式与其原理相同，在此不再做详细介绍说明，在本实施例中优先选用数字比较器，数字比较器由数字逻辑和触发器构成，能够保证精确度更高，其他形式的比较器只要最终的实现目的与本方案的目的相同，均属于本实施例的保护范围。

图2是本实用新型实施例提供的另一种功率管驱动控制系统的结构示意图。

如图2所示，本实施例在上述实施例的基础上，进一步地，第一动态调整模块包括：第一快速关断通路141和第一延时调整电路142，控制模块11和第一驱动电路16分别与第一快速关断通路141相连，比较器18、控制模块11、第一驱动电路16分别与第一延时调整电路142相连。对应地，第二动态调整电路15包括：第二快速关断通路151和第二延时调整电路152，控制模块11和第二驱动电路17分别与第二快速关断通路151相连，比较器18、控制模块11、第二驱动电路17分别与第二延时调整电路152相连。

具体地，将第一动态调整模块分为两种情况，使得在需要对第一目标功率管关断时直接通过第一快速关断通路将控制信号传递至第一驱动电路，在需要导通第一目标功率管时反馈信号通过比较器之后，通过第一延时调整电路调整延时时间，使得在不同功能时进行不同的选择，既能够保证效率，也增加了其准确性。与之相对应的，在需要第二目标功率管关闭，第一目标功率管导通时，同样的原理，两种不同的通道能够使得效率更高，也更加的稳定，不易受到温度、电压、工艺变化等情况的影响，具有很强的通用性。

进一步地，第一延时调整电路包括第一加减计数器，第二延时调整电路包括第二加减计数器，比较器、控制模块、第一驱动电路分别与第一加减计数器相连，比较器、控制模块、第二驱动电路分别与第二加减计数器相连，第一加减计数器或第二加减计数器根据时间差调整第一延时时间或第二延时时间，第一延时调整电路和第二延时调整电路均由数字延时单元、双向计数器和第一数字逻辑构成，数字延时单元、双向计数器和第一数字逻辑用于调整第一目标功率管和/或所述第二目标功率管的不同工作状态时间。在比较器分析比较得到时间差以后，第一延时调整电路通过第一加减计数器调整延时间，而且加减计数器能够保证不会一味的增加延时时间，在具体根据时间差自动的可以增加或缩短延时时间，实现了真正意义上的动态调整，与现有的只会固定延时时间相比，具有明显的优势，在提高了工作效率的基础上，还有效延长了其使用寿命。

进一步地，如图2所示，第一状态检测电路包括：第一状态机电路121和第一检测电路122，第一状态机电路121一端与控制模块11相连，第一状态机电路121的另一端与第一检测电路122相连，第一检测电路122还与第一目标功率管相连；对应地，第二状态检测电路13包括：第二状态机电路131和第二检测电路，第二状态机电路一端与控制模块相连，第二状态机电路的另一端与第二检测电路132相连，第二检测电路132还与第二目标功率管相连，其中，第一状态机电路121由第二数字逻辑构成，第一状态机电路121锁存第一目标功率管状态，并输出给控制模块11，第二状态机电路121由第三数字逻辑构成，第二状态机电路121锁存第二目标功率管状态，并输出给控制模块11。

将第一状态检测电路12精分为第一状态机电路121和第一检测电路122，也是为了保证对其第一目标功率管的状态检测及输出更加准确，更准确也就能保证更加安全，减少温度、电压等对其的影响，更好的完成对第一目标功率管的状态检测，第一状态机电路121由数字逻辑构成，锁存功率管的状态并输出到控制模块11，将对第一目标功率管的检测和状态锁存输出分开进行，能够更好的保证效率，也能更好的在故障时对其进行检测。将第二状态检测电路13分为第二状态机电路131和第二检测电路132的目的与原理与第一状态检测电路12描述的相同，在此不做详细介绍。

图3是本实用新型实施例提供的一种功率管驱动各控制信号时序图。

如图3所示，在一个具体实现过程中，如果是PWM上升沿信号，则控制信号Lforce经由第二目标功率管的第二快速关断通路直接到第二驱动电路，控制信号Hforce则由逻辑控制模块、比较器、第一延时调整电路、状态机电路、第一状态机电路共同产生，并且输出给第一驱动电路，进而控制第二目标功率管关断第一目标功率管导通，并且保证了在第二目标功率管关断后第一目标功率管才会导通，而且两者之间的时间间隔会在第一延时调整电路的作用下保持动态调整，精确到1ns，大大地缩短了死区时间。

如果是PWM下降沿信号，则控制信号Hforce经由第一目标功率管的第一快速关断通路直接接到第一驱动电路，控制信号Lforce则由控制模块、比较器、第二延时调整电路、第二状态机电路共同产生，并且输出给第二驱动电路，进而控制第一目标功率管关断第二目标功率管导通，并且保证了在第一目标功率管关断后第二目标功率管才会导通，而且两者之间的时间间隔会在第二延时调整电路的作用下保持动态调整，精确到1ns，大大地缩短了死区时间。

第一检测电路和第二检测电路，进行阈值检测第一目标功率管和第二目标功率管管栅极的导通和关断的状态，将该信号反馈给对应的第一状态机电路和第二状态机电路，经由第一状态机电路、第二状态机电路输出到控制模块，比较器通过比较第一使能信号和第二使能信号的时间差自动调整第一延时调整电路或第二延时调整电路，采用加减计数器调整延时时间，使第一目标功率管导通、第二目标功率管关断或者第二目标功率管导通、第一目标功率管关断驱动信号在时序上尽可能接近，这种方法无论前向延时随着工艺、电源电压和温度等发生怎样的变化，死区时间都能很好的控制到一个较小的数值，并且完全避免了上下管直通的发生，真正的做到了动态调整功率管栅极的死区时间，实现了自适应动态调整。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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实用新型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。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。