用于开关驱动器的系统和方法

用于开关驱动器的系统和方法
【专利摘要】根据实施例，开关驱动器包括被配置为耦合至第一开关的控制节点的第一开关驱动器、被配置为耦合至第二开关的控制节点的第二驱动器、以及被配置为耦合至引导电容器的第一端子和第二端子。第一端子被耦合至第一开关驱动器的引导输入，第二端子被配置为耦合至第一开关和第二开关的输出。开关驱动器还包括耦合至第一端子和第二端子的电压测量电路以及被配置为在电压测量电路指示引导电容器两端的电压低于第一阈值时激活第二开关驱动器的控制电路。
【专利说明】用于开关驱动器的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求于2013年9月18日提交的且题为“用于开关驱动器的系统和方法”的美国临时申请N0.61/879，515的优先权，该申请的全部内容通过引用合并于此。

【技术领域】
[0003]本公开大体涉及一种电子设备，更具体地，涉及一种用于开关驱动器的系统和方法。

【背景技术】
[0004]电源系统广泛用在从计算机到汽车的多种电子应用中。一般而言，通过操作载有电感器或变压器的开关进行DC/DC、DC/AC和/或AC/DC转换产生电源系统中的电压。例如降压变换器的DC-DC转换器用在使用多个电源的系统中。例如在汽车系统中，以5V电源电压标称地操作的微控制器可以使用开关式电源(例如降压变换器)来从12V汽车电池产生本地5V电源。这种电源可以通过驱动电感器工作，该电感器使用耦合至DC电源的高端(high side)开关晶体管。通过改变在开关晶体管处于导电状态期间的脉冲宽度控制电源的输出电压。
[0005]开关式电源转换器设计中的重要事项包括电源系统的可靠性和效率。由于晶体管开关损耗、开关晶体管的导通电阻、无源设备的串联电阻以及布线和互联的电阻损耗，在开关式电源的操作期间功率可能损失。这种损失不仅会降低电源系统的效率，而且还可能导致散热，该散热对电源上的多种部件造成压力和/或为开关式电源附近的其他电路和部件产生热应力。


【发明内容】

[0006]根据实施例，开关驱动器包括被配置为耦合至第一开关的控制节点的第一开关驱动器、被配置为耦合至第二开关的控制节点的第二驱动器、以及被配置为耦合至引导电容器的第一端子和第二端子。第一端子被耦合至第一开关驱动器的引导输入，第二端子被配置为耦合至第一开关和第二开关的输出。开关驱动器还包括耦合至第一端子和第二端子的电压测量电路以及被配置为在电压测量电路指示引导电容器两端的电压低于第一阈值时激活第二开关驱动器的控制电路。

【专利附图】

【附图说明】
[0007]为了更全面的理解本发明及其优点，现在将结合附图参考以下说明，在附图中:
[0008]图1图示一个实施例降压转换器；
[0009]图2图示一个实施例降压转换器的波形图；
[0010]图3图不另一实施例时序图；
[0011]图4a-图4d图示实施例开关系统；
[0012]图5a-图5b图示实施例脉冲生成电路；
[0013]图6图示实施例系统的波形图；以及
[0014]图7a-图7e图示波形图，其示出了实施例系统的多种操作场景。
[0015]除相反说明以外，不同附图中相应的数字和标记通常是指对应的部件。绘制附图以清楚地图示优选实施例的相关方面，但不一定是成比例地绘制。为了更清楚地图示某些实施例，表示相同结构、材料或处理步骤的变型的字母可能跟在附图标记后面。

【具体实施方式】
[0016]下面详细讨论本发明优选实施例的构成和使用。但应当理解的是，本发明提供能够在各种具体场景实施的多个可用的发明构思。讨论的具体实施例仅为说明构成和使用本发明的具体方式的示例，不限制本发明的范围。
[0017]将关于具体场景中的开关式电源系统的优选实施例来描述本发明。本发明的实施例也可以应用在使用升压开关驱动器的其他系统和包括其他电路的应用中，系统诸如为通用电源系统、电机控制系统、配电系统、照明系统，以及其他电路。本发明的实施例还可以用于产生多相功率转换器的开关信号以及产生用于电荷泵(charge pump)的开关信号。
[0018]图1图示根据本发明的实施例的开关式电源系统100。如图所示，开关式电源系统100配置为降压转换器。在操作过程中，外部DC电压施加到与高端开关晶体管Ml的漏极耦合的节点Vin。通过周期性地开关高端开关晶体管Ml和低端开关晶体管M2，而使得电感电流IL流过电感器122和功率负载104。由于开关式电源系统100配置为降压变换器，节点Vout处的DC电压将低于节点Vin处的施加电压。通过使经过高端开关晶体管Ml和低端开关晶体管M2的损失最小化，可以防止热瞬态并保持闻端开关晶体管Ml和低端开关晶体管M2的可靠性。此外，可将开关式电源系统100的效率保持为高。
[0019]使通过闻端开关晶体管Ml和低端开关晶体管M2的损失最小化的一个方式是驱动高端开关晶体管Ml和低端开关晶体管M2的栅极，使得晶体管Ml和M2在欧姆区内可靠地运作。对于低端开关晶体管M2，这可以通过施加例如电源电压VDD给晶体管M2的栅极实现。但对于闻端开关晶体管Ml,闻端开关驱动/[目号VGHIGH将超过输入电压VIN以便使晶体管Ml适当地增强。在一个实施例中，引导电容器(boot capacitor) 124被用于升压高端开关晶体管Ml的棚极。
[0020]在一些情形中，例如在非常低的操作频率或高端开关晶体管Ml和低端开关晶体管M2保持在高阻抗状态期间，引导电容器124可以通过寄生漏电路径放电，该寄生漏电路径由漏电阻Rleak表示。但如果引导电容器124放电，则引导电容器124的升高高端开关晶体管Ml的能力减弱，由此增加了晶体管Ml的导通电阻并潜在地增加晶体管Ml的功率损耗。在本发明的一个实施例中，监测引导电容器124两端的电压Vc。如果电压Vc降低到预定阈值以下，以一系列的短脉冲激活晶体管M2直到引导电容器124再次被充电为止，由此使得高端开关晶体管Ml的导通状态电阻即使在一段时间不工作之后也低。
[0021]开关式电源系统100包括开关驱动器102，该开关驱动器102耦合至高端开关晶体管Ml和低端开关晶体管M2,闻端开关晶体管Ml和低端开关晶体管M2由开关控制电路118驱动。高端驱动器110和低端驱动器112都由本领域公知的高端和低端驱动器电路实现。当开关式电源系统100被配置为降压转换器时，在替换的实施例中，开关式电源系统100可以配置为升压转换器或其他开关式电源拓扑。高端开关晶体管Ml和低端开关晶体管M2通过电感器122耦合至负载104。电源控制器120可以监测输出电压Vout并获得脉冲宽度调制(PWM)或脉冲频率调制(PEM)信号Vpwm。Vpwm的频率可以在250kHz和2MHz之间；但是也可以使用该范围外的频率。在一些实施例中，Vpwm的脉冲宽度和/或频率可取决于输出电压Vout和电压Vref之间的电压差。
[0022]在一个实施例中，引导电容器124用于向该高端开关晶体管Ml提供升高的驱动电压。在这种情况下，当低端开关晶体管M2打开而高端开关晶体管Ml关闭时，节点Vp被拉到地并且电源电压VDD通过节点Vboot施加到引导电容器124。在一些实施例中，VDD通过引导开关116施加到引导电容器124，引导开关116可以例如使用开关、二极管或本领域公知的其他电路实现。
[0023]图1中，闻端开关晶体管Ml和低端开关晶体管M2图不为NM0S设备。但应当理解的是，也可以用其他设备类型实现高端和低端开关晶体管。可以使用例如PM0S设备、BJT设备、JFET设备、功率场效应管(M0SFET)和其他设备类型以及其组合。在这些实施例中，可以相应地调整各个驱动器的极性和信号强度、输入和输出电压、控制信号。
[0024]在操作过程中，引导电容器124被充电至电源电压VDD，随后，当低端开关晶体管M2关闭并且闻端开关晶体管Ml打开时，Vp的升闻电压迫使节点Vboot的电压增加到闻于电源电压VDD。高端驱动器110使用电压Vboot而获得高端开关驱动信号VGHIGH，从而完全打开高端开关晶体管Ml。换句话说，引导电容器124用于引导高端开关晶体管Ml的栅极。通过升闻闻端开关晶体管Ml的棚极处的闻端开关驱动/[目号VGHIGH,闻端开关晶体管Ml可以完全打开以降低其串联电阻。
[0025]在一些模式的操作中，例如在Vpwm的占空比很低时，或者在某些形式的突发模式操作中，闻端开关晶体管Ml和低端开关晶体管M2可以关闭长段时间。在不切换闻端开关晶体管Ml和低端开关晶体管M2的这些长段时间期间，引导电容器124可以通过表示为漏电阻Rleak的一个或多个寄生漏电路径放电。在一些情况下，引导电容器124须放电的时间越长，最终激活闻端开关晶体管Ml时可用于该闻端开关晶体管Ml的升闻驱动越低。在一些情况下，如果引导电容器124被有效地放电，高端开关晶体管Ml可以首先在线性区域中操作或可以完全不打开。由线性模式操作所引起的高端开关晶体管Ml的串联电阻的增加可能导致过多的功率损耗并可能影响开关式电源系统100的可靠性。
[0026]在一些常规系统中，高端开关驱动信号VGHIGH可以在活动周期之后的一个或多个开关周期被抑制，从而允许引导电容器124被再充电。例如高端开关驱动信号VGHIGH的第一周期可以被禁用，从而在激活低端开关晶体管M2之前激活高端开关晶体管M2，由此使得引导电容器124被完全充电。但是利用该方法可能导致当前互感器电流IL最初反转它的极性。
[0027]在本发明的实施例中，引导电容器124两端的电压Vc被比较器114监测。当电压Vc降到预定阈值以下时，开关控制电路118周期性地激活低端开关晶体管M2短的时间段。例如，在一个例子中，可以每300ns激活低端开关晶体管M2大约100ns的脉冲宽度，直到引导电容器124被再充电为止。通过使M2的脉冲宽度比信号Vpwm的脉冲宽度短，可以对引导电容器124再充电而不显著影响电感电流IL。
[0028]图2示出了图示开关式电源系统100的操作的波形图。在时间段130期间，由高端驱动器I1通过高端开关驱动系统VGHIGH激活高端开关晶体管M1，由此将输入电压Vin耦合至节点Vp。在时间段130期间，电感器122被充电，通过增加电感电流IL来示出。而后，在时间段132期间，不激活高端开关驱动信号VGHIGH，随后激活低端开关驱动信号VGLOW，由此将节点Vp耦合至地并使电感电流IL放电，通过降低电感电流IL来证明。在一些实施例中，开关式电源系统100可以以连续的导通模式(CCM)操作，在该连续的导通模式中低端驱动器112被充电或放电，以使得电感电流IL总是一个极性的。在其他实施例中，开关式电源系统100也可以或可替换地在不连续的导通模式(DCM)中操作，在该不连续的导通模式中高端开关晶体管Ml和低端开关晶体管M2都关闭一段时间，以防止电感电流IL的极性改变。在一些情况下，开关式电源系统100可以在高负载条件期间在CCM下操作并在轻负载条件期间在DCM下操作。
[0029]在时间段132期间，在节点Vp接地的同时，电压VBOOT可以被设置为电源电压VDD0因而在下个时间段130期间，随着节点Vp处的电压通过高端开关晶体管Ml被拉到VIN,电压VBOOT升高至例如约VIN+VDD。在引导开关116被实现为开关的实施例中，引导控制信号BOOT在时间段132期间高以对引导电容器124充电，在时间段130期间为低以从节点Vboot断开VDD。
[0030]如图所示，在时间段132期间，引导电容器124两端的电压Vc大约为VDD，而在时间段130期间电压Vc可以稍许降低。
[0031]图3图示波形图，其示出了在指定高端开关晶体管Ml和低端开关晶体管M2不被激活期间、开关式电源系统100的操作。如图所示，高端开关驱动信号VGHIGH和低端开关驱动/[目号VGLOW开始都低，由此将闻端开关晶体管Ml和低端开关晶体管M2置于闻阻抗状态。在一些实施例中，使开关晶体管的输出有效地三态化。在该状态下，归因于由图1中的漏电阻Rleak表示的一个或多个寄生放电路径，引导电容器124两端的电压Vc减小。
[0032]在一个实施例中，一旦电压Vc降到打开阈值Vtl以下，在高端开关晶体管Ml保持关闭的状态下，通过低端开关驱动信号VGLOW周期性地激活低端开关晶体管M2。在利用开关实现引导开关116的实施例中，引导开关控制电压BOOT在这些脉冲时间期间内也维持高(asserted)。低端开关驱动信号VGLOW继续受脉冲作用直到电压Vc超过关闭阈值Vth为止。在一个实例中，打开阈值Vtl设置为约3.7V并且关闭阈值Vth设置为约3.9V。作为替换，根据特定实施例和其特定需求，可以使用其他电压。通过使关闭阈值Vth和打开阈值Vtl不同，滞后可以被应用至低端开关驱动信号VGLOW的脉冲发生。在一些实施例中，关闭阈值Vth和打开阈值Vtl可以是相同的。
[0033]在一个实施例中，在时间段Tm打开低端开关驱动信号VGLOW并在时间段Irff关闭VGL0W。在一些实施例中，Tm可以具有大约50ns与300ns之间的脉冲宽度，Irff可以具有大约200ns和大约500ns之间的脉冲宽度。在本发明的替换的实施例中，Tm和Irff可以取这些范围以外的值。在一些实施例中，Tm小于电源使用的标称脉冲宽度的分数。在一些实施例中，该分数可以在电源的标称脉冲宽度的约1/50和约1/10之间。
[0034]图4图示根据本发明的实施例的开关系统200。如图所示，比较器114的输出耦合至脉冲发生器208。在一些实施例中，脉冲发生器208配置为生成与输入信号PWM的状态无关的脉冲序列(pulse train)。脉冲发生器208可以利用计数器实现，例如在本地或外部时钟或振荡器信号是可用的情况下。脉冲发生器208也可以利用环型振荡器、多振动器电路或本领域公知的其他脉冲发生电路实现。在一些实施例中，脉冲宽度、占空比和/或脉冲也可以利用例如数字接口(未示出)编程。在一个实施例中，逻辑门206被布置于比较器144的输出端与脉冲发生器208的输入端之间。在一个实例中，逻辑门206是AND门并用于在信号Tr1-state为高时激活脉冲发生器208。在一个实施例中，当高端开关晶体管Ml和低端开关晶体管M2都被指定为关闭时，由数字门逻辑210激活信号Tr1-state。
[0035]数字门逻辑210生成控制信号PWM_HS和PWM_LS，该控制信号分别基于输入信号PWM的状态而激活高端驱动器110和电源控制器120。数字门逻辑210也提供脉冲发生器208与高端驱动器110和电源控制器120之间的接口。例如当激活脉冲发生器208时，得到的脉冲序列用于激活信号BOOT并用于激活低端开关输入信号PWM_LS，该信号BOOT激活引导开关116，该低端开关输入信号PWM_LS通过电源控制器120激活低端开关晶体管M2。可以利用本领域公知的数字逻辑电路和方法实现数字门逻辑210。例如，可以利用传统门逻辑、标准单元逻辑、可编程逻辑或其他类型的逻辑实现数字门逻辑210。
[0036]在一个实施例中，驱动电路202可以例如在单个集成电路上实现，该单个集成电路具有:配置成耦合至输入PWM信号的引脚PWM，配置成耦合至引导电容器124的第一端子的引脚Β00Τ，配置成耦合至高端开关晶体管Ml的引脚GH，配置成耦合至开关晶体管Ml和M2的输出端的引脚PHASE，配置成耦合至电源的引脚VDRV，配置成耦合至低端开关晶体管M2的栅极的引脚GL，以及配置成耦合至参考节点的引脚VSSP，例如接地。在一些实施例中，可以在单个封装部中实现开关系统200，该单个封装部包括第一半导体裸片(die)上的驱动电路202、第二半导体裸片上的高端开关晶体管Ml和置于基板上的第三半导体裸片上的高端开关晶体管Ml。引导晶体管124和/或其他电路都可以置于基板中或基板上。在替换的实施例中，开关系统200可以置于单个集成电路上。在其他实施例中，可以使用其他系统分割。例如，开关晶体管Ml和M2可被布置在与驱动电路202相同的集成电路上，而引导电容器124像图4b所示的那样相对于系统232在外侧耦合至集成电路232。应当理解，本文公开的实施例中的任一个可被分割，使外部开关晶体管或开关晶体管布置在与对应的控制和/或驱动电路相同的集成电路上。在另一实施例中，脉冲发生器208、逻辑门206和UVL0引导比较器114中的一个或多个也可被分割成在同一集成电路232上或者在集成电路232的外部。
[0037]图4c图不根据本发明另一实施例的开关系统250。系统250与图4a所不的开关系统200类似，其具有实现为耦合在电源电压VDRV和节点BOOT之间的引导二极管252的引导开关116。图4d示出根据第一实施例的开关系统260，其还将引导开关实施为引导二极管252。然而，在开关系统260中，开关晶体管Ml和M2位于与驱动电路262相同的集成电路上。
[0038]图5a示出了可用于实现图4a-图4c的脉冲发生器208的脉冲发生电路的示意图。图5b示出了也可用于实现图4a-图4c的脉冲发生器208的张弛振荡器电路。应当理解的是图5a和5b的电路只是可以用于实现实施例的脉冲发生电路的两个具体电路示例。
[0039]图6图示显示在操作的不同阶段期间实施例开关系统的操作的波形图。信号PWM是PWM输入信号，Gate HS FET是低端开关晶体管的栅-源极电压，Gate LS FET是低端开关晶体管的栅-源极电压，VB00T是BOOT和PHASE引脚之间的差分电压(图4a_图4c)，以及BOOT比较器是比较器114的输出。如所示的，在正常操作期间，当信号PWM为高时，信号Gate HS FET为高，并且当信号PWM为低时，信号Gate LS FET为高。VBOOT图示为具有约Vth高的电压。在Tr1-state模式下，信号PWM设置为在其Tr1-state窗中(为对应的逻辑“高”电平电压的大约一半)，以发信号给开关驱动器以使三态化其输出为。替换的实施方式可以具有专用的引脚使得驱动器输出禁用。这样，Gate HS FET和Gate LS FET都为低。当BOOT降到阈值Vth low以下时，信号BOOT比较器变低，并且Gate LS EFT是脉冲式的，直到VBOOT超过Vth high为止。一旦信号PWM达到高状态或低状态，则重新开始正常操作。
[0040]图7a_图7e图示实施例开关系统的波形图。GH_Diff表示高端驱动器的栅-源极电压；GL表不低端驱动器的栅极电压；VB00T表不引导电容器两端的电压；PMW表不PWM输入信号并且PHASE表示开关的输出。此外，信号Β00Τ_0Κ是指示引导电压是否良好的状态信号。当引导电容器两端的电压降到阈值以下时，信号降低，并且激活脉冲刷新(refresh)模式以增加引导电容器两端的电压。当电容器两端的电压越过更高的阈值，Β00Τ_0Κ变高。但应当理解的是Β00Τ_0Κ和这里公开的其他信号也可以用有源低逻辑信号或本领域公知的其他逻辑表示实现。图7a图示引导电容器被周期性刷新的情形；图7b图示操作从三态模式转换到正常模式的情形；图7c图示三态模式下的引导电容器刷新的情形；图7d图示系统操作从进行三态模式下的刷新转换到正常操作模式下的高PWM脉冲的情形；以及图7e图示系统操作从进行三态模式下的刷新转换到正常模式下的低PWM脉冲的情形。应当理解的是，图7a_图7e的波形图仅为实施例开关系统的操作的多个实例中的几个。
[0041]应当理解的是当此处的实例指的是升高的高端驱动器时，相同的方法和技术也可以应用于用负压升高的一个或多个低端驱动器。
[0042]根据实施例，开关驱动器包括被配置为耦合至第一开关的控制节点的第一开关驱动器、被配置为耦合至第二开关的控制节点的第二驱动器、以及被配置为耦合至引导电容器的第一端子和第二端子。第一端子被耦合至第一开关驱动器的引导输入，第二端子被配置为耦合至第一开关和第二开关的输出。开关驱动器还包括耦合至第一端子和第二端子的电压测量电路以及被配置为在电压测量电路指示引导电容器两端的电压低于第一阈值时激活第二开关驱动器的控制电路。
[0043]根据实施例，第一开关驱动器包括高端驱动器；以及第二开关驱动器包括低端驱动器。开关驱动器还可包括第一开关和第二开关，使得第一开关是高端开关晶体管，并且第二开关是低端开关晶体管。在一些实施例中，高端开关晶体管包括第一 η-沟道M0SFET，并且低端开关晶体管包括第二 η-沟道M0SFET。
[0044]在实施例中，控制电路被配置成通过生成一系列脉冲来激活第二开关驱动器。在一个实施例中，第一开关驱动器、第二开关驱动器、电压测量电路和控制电路被布置在第一集成电路上。开关驱动器还可包括第一开关和第二开关，使得第一开关和第二开关被布置在第一集成电路上。
[0045]在各实施例中，控制电路还被配置成在电压测量电路指示弓I导电容器两端的电压高于第二阈值时不激活第二开关驱动器。在一些情况下，第一阈值与第二阈值不同。开关驱动器还可分割成使得还包括弓I导电容器。在一些实施例中，控制电路被配置成通过生成一系列脉冲来激活第二开关驱动器。
[0046]根据另一实施例，开关式电源包括:高端驱动器，其耦合至高端开关晶体管；低端驱动器，其耦合至低端开关晶体管；引导电容器，其具有耦合到高端驱动器的引导输入的第一端子和被配置为耦合至高端开关晶体管和低端开关晶体管的输出的第二端子；电压测量电路，其耦合至引导电容器的第一端子和第二端子；以及控制电路，其被配置为在电压测量电路指示引导电容器两端的电压低于第一阈值时激活低端驱动器。高端开关晶体管可利用第一 η-沟道MOSFET实施，并且低端开关晶体管可利用第二 η-沟道MOSFET实施。
[0047]在实施例中，控制电路包括:比较器，其具有耦合至引导电容器的输入；以及脉冲发生器，其包括耦合至比较器的输出的输入端和耦合至低端驱动器的输入的输出端。比较器可被配置成将引导电容器两端的电压与第一阈值相比较，并且在比较器检测到引导电容器两端的电压低于第一阈值时使输出信号有效。脉冲发生器可被配置成当比较器使输出信号有效时生成一些列脉冲。在一些实施例中，比较器被配置成在比较器检测到引导电容器两端的电压大于第二阈值时使输出信号无效。
[0048]在实施例中，开关式电源还包括电感器，电感器具有耦合至高端开关晶体管和低端开关晶体管的输出的第一端以及耦合至开关式电源的输出节点的第二端。
[0049]根据另一实施例，一种操作耦合至第一开关驱动器的输出的升压开关的方法包括:监测引导电容器两端的电压，引导电容器具有耦合至第一开关驱动器的第一端子，引导电容器被配置成向第一开关驱动器提供引导电压；以及激活耦合至第二开关的第二开关驱动器，第二开关具有耦合至第一开关的输出节点并且耦合至引导电容器的第二端子的输出节点。当引导电容器两端的电压小于第一阈值时，激活第二开关驱动器，其中激活包括向第二开关驱动器提供至少一个脉冲。
[0050]在实施例中，方法还包括当引导电容器两端的电压大于第二阈值时，不激活第二开关驱动器。在一些情况下，第二阈值大于第一阈值。在其他情况下，第二阈值可小于第一阈值和/或等于第一阈值。
[0051]实施例的优点包括确保升高的开关驱动器在即使不活动的时间段也被完全驱动的能力。通过完全驱动升高的开关驱动器，可以降低或避免通过开关的热损失。通过降低这些热损失，可以维持开关和其他电路部件的可靠性。此外，转换器能够对突然的负载变化迅速反应而不延迟。
[0052]实施例开关信号发生系统和方法也可以应用到多相电源系统的开关信号生成。例如，在一些实施例中，多相电源系统中的升高开关可以使用引导电容器和测量电路，以确定每个引导电容器两端的电压是否足以在低阻抗状态下驱动每个开关。实施例开关信号发生系统和方法也可以应用到例如用于电荷泵的开关信号的产生。
[0053]尽管已参照说明性实施例说明本发明，本说明书不意图被解释为限制意义。参考说明书，所说明的实施例的多种改变和组合以及本发明的其他实施例对于所属领域技术人员是显而易见的。
【权利要求】
1.一种开关驱动器，包括: 第一开关驱动器，其被配置为耦合至第一开关的控制节点； 第二驱动器，其被配置为耦合至第二开关的控制节点； 第一端子和第二端子，其被配置为耦合至引导电容器，其中所述第一端子被耦合至所述第一开关驱动器的引导输入，并且所述第二端子被配置为耦合至所述第一开关和所述第二开关的输出； 电压测量电路，其耦合至所述第一端子和所述第二端子；以及控制电路，其被配置为在所述电压测量电路指示引导电容器两端的电压低于第一阈值时激活所述第二开关驱动器。
2.根据权利要求1所述的开关驱动器，其中: 所述第一开关驱动器包括高端驱动器；以及 所述第二开关驱动器包括低端驱动器。
3.根据权利要求2所述的开关驱动器，还包括所述第一开关和所述第二开关，其中所述第一开关包括高端开关晶体管，并且所述第二开关包括低端开关晶体管。
4.根据权利要求3所述的开关驱动器，其中所述高端开关晶体管包括第一η-沟道MOSFET,并且所述低端开关晶体管包括第二 η-沟道M0SFET。
5.根据权利要求1所述的开关驱动器，其中所述控制电路被配置成通过生成一系列脉冲来激活所述第二开关驱动器。
6.根据权利要求1所述的开关驱动器，其中所述第一开关驱动器、所述第二开关驱动器、所述电压测量电路和所述控制电路被布置在第一集成电路上。
7.根据权利要求6所述的开关驱动器，还包括所述第一开关和所述第二开关，其中所述第一开关和所述第二开关被布置在所述第一集成电路上。
8.根据权利要求1所述的开关驱动器，其中所述控制电路还被配置成在所述电压测量电路指示所述引导电容器两端的电压高于第二阈值时不激活所述第二开关驱动器。
9.根据权利要求8所述的开关驱动器，其中所述第一阈值与所述第二阈值不同。
10.根据权利要求1所述的开关驱动器，还包括所述引导电容器。
11.根据权利要求1所述的开关驱动器，其中所述控制电路被配置成通过生成一系列脉冲来激活所述第二开关驱动器。
12.—种开关式电源,包括: 闻端驱动器，其稱合至闻端开关晶体管； 低端驱动器，其耦合至低端开关晶体管； 引导电容器，其具有耦合到所述高端驱动器的引导输入的第一端子和耦合至所述高端开关晶体管和所述低端开关晶体管的输出的第二端子； 电压测量电路，其耦合至所述引导电容器的所述第一端子和所述第二端子；以及控制电路，其被配置为在所述电压测量电路指示引导电容器两端的电压低于第一阈值时激活所述低端驱动器。
13.根据权利要求12所述的开关式电源，其中: 所述高端开关晶体管包括第一 η-沟道M0SFET，并且 所述低端开关晶体管包括第二 η-沟道M0SFET。
14.根据权利要求12所述的开关式电源，其中所述控制电路包括: 比较器，其具有耦合至所述引导电容器的输入；以及 脉冲发生器，其包括耦合至所述比较器的输出的输入端和耦合至所述低端驱动器的输入的输出端。
15.根据权利要求14所述的开关式电源，其中: 所述比较器被配置成将所述弓I导电容器两端的电压与所述第一阈值相比较，并且在所述比较器检测到所述引导电容器两端的电压低于所述第一阈值时使输出信号有效；以及所述脉冲发生器被配置成当所述比较器使所述输出信号有效时生成一系列脉冲。
16.根据权利要求15所述的开关式电源，其中所述比较器被配置成在所述比较器检测到所述引导电容器两端的电压大于第二阈值时使所述输出信号无效。
17.根据权利要求12所述的开关式电源，还包括电感器，所述电感器具有耦合至所述高端开关晶体管和所述低端开关晶体管的输出的第一端以及耦合至所述开关式电源的输出节点的第二端。
18.一种操作耦合至第一开关驱动器的输出的升压开关的方法，所述方法包括: 监测引导电容器两端的电压，所述引导电容器具有耦合至所述第一开关驱动器的第一端子，所述引导电容器被配置成向所述第一开关驱动器提供引导电压；以及 激活耦合至第二开关的第二开关驱动器，所述第二开关具有耦合至所述第一开关的输出节点并且耦合至所述引导电容器的第二端子的输出节点，其中当所述引导电容器两端的电压小于第一阈值时，激活所述第二开关驱动器，其中激活包括向所述第二开关驱动器提供至少一个脉冲。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括当所述引导电容器两端的电压大于第二阈值时，不激活所述第二开关驱动器。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第二阈值大于所述第一阈值。
【文档编号】H02M1/08GK104467369SQ201410472260
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月16日 优先权日:2013年9月18日
【发明者】J·A·埃尤里, G·伯纳查雅, H·哈桑德 申请人:英飞凌科技股份有限公司