技术摘要：
本发明提供一种二极管电流旁路控制电路及其控制方法，所述控制电路包括：主模块、二极管电流感应模块及驱动模块，所述主模块包括主开关管及主二极管，主二极管并联于主开关管的源、漏两端；所述二极管电流感应模块连接于主二极管的两端，用于感应流经主二极管的电流； 全部
背景技术：
随着社会对高效和环保越来越重视，功率MOSFET、IGBT、SiC、GaN等不断提升效率 的功率器件得到不断发展，如何增加效率、减小发热成为工程师为之努力的目标。 功率MOSFET、IGBT、SiC、GaN等在功率电源或作为主开关管使用时，在这些主开关 关断周期内广泛涉及到大电流从体二极管或续流二极管流过；如功率MOSFET在开关电源使 用时，开关切换期间，大电流从功率MOSFET的体二极管流过；又如便携式设备电池中，保护 所使用的MOSFET在过压保护和欠压保护期间，大电流放电和充电电流都将全部从MOSFET分 离器件的体二极管流过；还如在高效节能的直流电机驱动应用中IGBT/SiC/GaN等功率开关 管会额外增加续流二极管，以便在上下桥驱动主开关管关断时达到数十上百安培的电流从 续流二极管流过，以驱动电机正常工作。 由于流过体二极管或续流二极管的大电流往往会导致发热，甚至因衬底电流过大 导致逻辑混乱，从而使电路无法正常工作；因此，如何减小这种负面效应，长久以来都是工 程师不断摸索的方向。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种二极管电流旁路控制 电路及其控制方法，用于解决现有技术中在主开关管关断周期内大电流流过体二极管或续 流二极管而导致的发热问题及因大电流引入衬底而导致的电路失控问题。 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种二极管电流旁路控制电路，所 述控制电路包括：主模块、二极管电流感应模块及驱动模块， 所述主模块包括主开关管及主二极管，所述主二极管并联于所述主开关管的源、 漏两端； 所述二极管电流感应模块连接于所述主二极管的两端，用于感应流经所述主二极 管的电流； 所述驱动模块连接于所述二极管电流感应模块的输出端及所述主开关管的栅端， 用于产生与所述感应电流呈比例的驱动电流以驱动所述主开关管导通； 其中，所述主模块、所述二极管电流感应模块及所述驱动模块构成负反馈环路，实 现减小所述主二极管的电流至设定电流值。 可选地，所述二极管电流感应模块包括感应二极管，其通过使所述感应二极管两 端的电压正相关或等于所述主二极管两端的电压，实现通过所述感应二极管感应流经所述 主二极管的电流。 可选地，所述二极管电流感应模块包括：误差放大器、源跟随管及感应二极管，所 5 CN 111555740 A 说 明 书 2/10 页 述误差放大器的同相输入端连接于所述主二极管的阳极端，所述误差放大器的反相输入端 连接于所述源跟随管的源端及所述感应二极管的阳极端，所述误差放大器的输出端连接于 所述源跟随管的栅端，所述源跟随管的漏端作为所述二极管电流感应模块的输出端，所述 感应二极管的阴极端连接于所述主二极管的阴极端。 可选地，所述二极管电流感应模块包括：偏置电流源、第一共栅管、第二共栅管、感 应开关管及感应二极管，所述偏置电流源的输入端接入电源电压，所述偏置电流源的输出 端连接于所述第一共栅管的漏端，所述第一共栅管的源端连接于所述主二极管的阳极端， 所述第一共栅管的栅端连接于所述第一共栅管的漏端及所述第二共栅管的栅端，所述第二 共栅管的漏端作为所述二极管电流感应模块的输出端，所述第二共栅管的源端连接于所述 感应开关管的源端及所述感应二极管的阳极端，所述感应开关管的栅端连接于所述感应开 关管的源端，所述感应开关管的漏端连接于所述感应二极管的阴极端及所述主二极管的阴 极端。 可选地，所述二极管电流感应模块还包括：第一电阻，所述第一电阻连接于所述第 一共栅管的源端和所述主二极管的阳极端之间。 可选地，所述二极管电流感应模块还包括：第一电阻及第二电阻，所述第一电阻连 接于所述第一共栅管的源端和所述主二极管的阳极端之间，所述第二电阻连接于所述第二 共栅管的源端和所述感应二极管的阳极端之间。 可选地，所述驱动模块包括：第一电流镜像管、第二电流镜像管及驱动电阻，所述 第一电流镜像管的源端连接于所述第二电流镜像管的源端并接入电源电压，所述第一电流 镜像管的漏端连接于所述二极管电流感应模块的输出端，所述第一电流镜像管的栅端连接 于所述第一电流镜像管的漏端及所述第二电流镜像管的栅端，所述第二电流镜像管的漏端 连接于所述驱动电阻的一端，同时作为所述驱动模块的输出端，所述驱动电阻的另一端接 入主开关管的开关控制信号。 可选地，所述驱动模块包括：第一电流镜像管、第二电流镜像管、采样电阻、NMOS驱 动管及PMOS驱动管，所述第一电流镜像管的源端连接于所述第二电流镜像管的源端并接入 电源电压，所述第一电流镜像管的漏端连接于所述二极管电流感应模块的输出端，所述第 一电流镜像管的栅端连接于所述第一电流镜像管的漏端及所述第二电流镜像管的栅端，所 述第二电流镜像管的漏端连接于所述采样电阻的一端、所述NMOS驱动管的栅端及所述PMOS 驱动管的栅端，所述采样电阻的另一端连接于所述主开关管的源端，所述NMOS驱动管的漏 端接入电源电压，所述NMOS驱动管的源端连接于所述PMOS驱动管的源端，同时作为所述驱 动模块的输出端连接于所述主开关管的栅端，所述PMOS驱动管的漏端连接于所述主开关管 的源端；其中，所述PMOS驱动管的阈值电压小于所述主开关管的阈值电压。 可选地，所述驱动模块还包括：PMOS开关管，其源端接入电源电压，其漏端连接于 所述NMOS驱动管的栅端，其栅端接入PMOS开关管的开关控制信号。 可选地，所述驱动模块包括：第一电流镜像管、第二电流镜像管、采样电阻、第一三 极管及第二三极管，所述第一电流镜像管的源端连接于所述第二电流镜像管的源端并接入 电源电压，所述第一电流镜像管的漏端连接于所述二极管电流感应模块的输出端，所述第 一电流镜像管的栅端连接于所述第一电流镜像管的漏端及所述第二电流镜像管的栅端，所 述第二电流镜像管的漏端连接于所述采样电阻的一端、所述第一三极管的基极及所述第二 6 CN 111555740 A 说 明 书 3/10 页 三极管的基极，所述采样电阻的另一端连接于所述主开关管的源端，所述第一三极管的集 电极接入电源电压，所述第一三极管的发射极连接于所述第二三极管的发射极，同时作为 所述驱动模块的输出端连接于所述主开关管的栅端，所述第二三极管的集电极连接于所述 主开关管的源端；其中，所述第二三极管的导通电压小于所述主开关管的阈值电压。 可选地，所述驱动模块还包括：PMOS开关管，其源端接入电源电压，其漏端连接于 所述第一三极管的基极，其栅端接入PMOS开关管的开关控制信号。 可选地，所述控制电路还包括：电流门限模块，连接于所述二极管电流感应模块及 所述驱动模块之间，用于比较感应电流和设定门限电流，并在所述感应电流小于所述设定 门限电流时关闭所述驱动模块，在所述感应电流大于所述设定门限电流时开启所述驱动模 块。 可选地，所述电流门限模块包括：门限电流源，所述门限电流源的输入端接入电源 电压，所述门限电流源的输出端连接于所述二极管电流感应模块的输出端及所述驱动模块 的输入端。 本发明还提供了一种二极管电流旁路控制方法，用于对主模块中并联于主开关管 源、漏两端的主二极管进行旁路控制，所述控制方法包括： 基于二极管电流感应模块感应流经所述主二极管的电流； 驱动模块根据所述感应电流产生与其呈比例的驱动电流以驱动所述主开关管导 通； 其中，所述主模块、所述二极管电流感应模块及所述驱动模块构成负反馈环路，实 现减小所述主二极管的电流至设定电流值。 可选地，基于二极管电流感应模块感应流经所述主二极管电流的方法包括：通过 使所述二极管电流感应模块中感应二极管两端的电压正相关或等于所述主二极管两端的 电压，实现感应流经所述主二极管的电流。 可选地，基于二极管电流感应模块感应流经所述主二极管的电流之后，所述控制 方法还包括：比较感应电流和设定门限电流，并在所述感应电流小于所述设定门限电流时 关闭所述驱动模块，在所述感应电流大于所述设定门限电流时开启所述驱动模块。 如上所述，本发明的一种二极管电流旁路控制电路及其控制方法，利用主模块、二 极管电流感应模块及驱动模块构建的负反馈环路控制开启主开关管以旁路、调节主二极管 电流，实现减小主二极管电流至设定电流值，从而将主二极管电流控制在限定范围内。本发 明具有负反馈属性，也可添加开启门限(即设定门限电流)，以自动实现开启或关闭电路，同 时本发明电路结构简单、易实现。 附图说明 图1显示为本发明实施例一所述二极管电流旁路控制电路的实现方式。 图2显示为本发明所述二极管电流旁路控制电路中二极管电流感应模块的另一种 实现方式。 图3显示为本发明所述二极管电流旁路控制电路中驱动模块的另一种实现方式。 图4显示为本发明所述二极管电流旁路控制电路中驱动模块的另一种实现方式。 图5显示为本发明所述二极管电流旁路控制电路中驱动模块的另一种实现方式。 7 CN 111555740 A 说 明 书 4/10 页 图6显示为本发明所述二极管电流旁路控制电路中驱动模块的另一种实现方式。 图7显示为本发明实施例二所述二极管电流旁路控制电路的实现方式。 元件标号说明 101 主模块 102 二极管电流感应模块 103 驱动模块 104 比较检测模块
