用于对半桥进行操作的电路和方法
【技术领域】
[0001]各个实施例总体上涉及用于对半桥进行操作的电路和方法。
【背景技术】
[0002]半桥可以包括彼此串联连接的两个开关。该开关之一将负载连接至例如接地电位的第一基准电位，另外一个开关则可以将负载连接至例如电源电位的第二基准电位。该负载可以交替连接至第一基准电位和第二基准电位。如果该开关导通，则在第一基准电位和第二基准电位在此同时互相连接并且会有大的电流流动。
[0003]在两个开关都没有导通的期间可能在负载连接至第一基准电位或第二基准电位中的任一个之前引入死区时间。然而，该死区时间会降低半桥以其进行操作的开关频率。
【发明内容】
[0004]提供了一种用于对半桥进行操作的电路。该电路可以包括第一乘法器电路。该第一乘法器电路可以被配置为将第一信号乘以第一因数以提供导通信号。该导通信号可以被配置为导通该半桥的第一开关。该第一乘法器电路可以进一步被配置为将该第一信号乘以第二因数以提供关断信号。该关断信号可以被配置为关断该半桥的第二开关。该第一因数和第二因数可以被选择为使得第二开关在第一开关导通之前被关断。
[0005]另外，提供了一种集成电路。该集成电路可以包括半桥电路和半桥驱动器电路。该半桥电路可以包括彼此串联耦合的第一开关和第二开关。该第一开关和第二开关可以具有相反极性的多数载流子。该半桥驱动器电路可以被配置为将第一电流乘以第一因数以提供第一导通电流。该第一导通电流可以被配置为导通第一开关。该半桥驱动器电路可以进一步被配置为将该第一电流乘以第二因数以提供第一关断电流。该第一关断电流可以被配置为关断第二开关。该半桥驱动器电路可以进一步被配置为将第二电流乘以第三因数以提供第二导通电流。该第二导通电流可以被配置为导通第二开关。该半桥驱动器电路可以进一步被配置为将该第二电流乘以第四因数以提供第二关断电流。该第二关断信号可以被配置为关断第一开关。该第一电流和第二电流可以交替提供。该第一因数和第二因数可以被选择为使得第二开关在第一开关导通之前被关断。该第三因数和第四因数可以被选择为使得第一开关在第二开关导通之前被关断。
[0006]再另外地，提供了一种用于对半桥进行操作的方法。该方法可以包括提供第一信号；对该第一信号进行缩放以提供第一导通信号，其中该第一导通信号可以被配置为导通该半桥的第一开关；将该第一导通信号应用于第一开关；对该第一信号进行缩放以提供第一关断信号，其中该第一关断信号可以被配置为关断该半桥的第二开关；并且将该第一关断信号应用于第二开关。该第一导通信号和第一关断信号可以进行缩放而使得该第一关断信号在该第一导通信号导通第一开关之前关断第二开关。
【附图说明】
[0007]在附图中，同样的附图标记总体上贯穿不同附图而指代相同的部分。附图并非必然依据比例，而是总体上强调对本发明原则的图示。在图中，附图标记最左侧的(多个)数字可以识别该附图标记首次出现的附图。相同的数字可以贯穿附图指代同样的特征和组件。在以下描述中，参考随后的附图对本发明的各个实施例进行描述，其中:
[0008]图1示出了电路的实施例；
[0009]图2示出了电路的另一个实施例；
[0010]图3示出了波形的实施例；
[0011]图4A和4B示出了电路的又另一个实施例；以及
[0012]图5示出了方法的实施例。
【具体实施方式】
[0013]以下详细描述对附图进行参考，该附图通过图示示出了本发明可以在其中进行实践的具体细节和实施例。
[0014]词语“示例性”在这里意味着“用作示例、实例或说明”。在这里被描述为“示例性”的任何实施例或设计并非必然要被理解为相比其它实施例或设计是优选或有利的。
[0015]图1示出了用于控制半桥的电路100的实施例。半桥103可以包括第一开关104和第二开关105。第一开关104和第二开关105例如可以是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS-FET);然而，它们也可以是其它类型的晶体管，例如双极晶体管或功率开关元件。第一开关104可以具有第一导通类型，例如η型。第二开关105可以具有与第一导通类型相反的第二导通类型，例如P型。换句话说，第一开关104和第二开关105可以具有相反极性的多数载流子。
[0016]例如第一开关104的源极端子或发射极端子的第一受控端子111可以耦合至例如接地端的第一基准电位N。例如第二开关105的源极端子或发射极端子的第一受控端子112可以耦合至例如供电电压的第二基准电位P。例如第一开关104的漏极端子或集电极端子的第二受控端子110可以耦合至例如第二开关105的漏极端子或集电极端子的第二受控端子114。换句话说，第一开关104和第二开关105可以彼此串联耦合。负载例如可以在第一开关104的第二受控端子110和第二开关105的第二受控端子114互相耦合的节点Q处耦合在第一开关104和第二开关105之间。
[0017]在各个实施例中，电路100可以包括第一乘法器电路102。第一乘法器电路102可以被用来对半桥103进行控制，例如，其可以将节点Q从第二基准电位P断开连接并且可以将节点Q连接至第一基准电位N。
[0018]在各个实施例中，第一乘法器电路102可以具有输入107以及第一输出106和第二输出108。例如第一电流的第一信号IP可以被应用于输入107。第一输出106可以I禹合至第一开关104的例如栅极或基极的控制输入。第二输出108可以耦合至第二开关105的例如栅极或基极的控制输入。
[0019]第一乘法器电路102可以被配置为将在其输入107应用的第一信号IP乘以第一因数kl。信号kl.IP可以在第一输出106处提供。其可以是用于第一开关104的导通信号。换句话说，信号kl*IP可以使得第一开关104导通，也就是以低电阻通过电力。例如，如果第一开关104是NMOS晶体管，则信号kl.IP例如可以通过对其栅极电容进行充电而提高其栅极和源极之间的电压。
[0020]第一乘法器电路102可以进一步被配置为将在其输入107所应用的第一信号IP乘以第二因数k2。信号k2.IP可以在第二输出108提供。其可以是用于第二开关105的关断信号。换句话说，信号k2.IP可以使得第二开关105停止导通，也就是停止以低电阻通过电力。例如，如果第二开关105是PMOS晶体管，则信号k2.IP例如可以通过对其栅极电容进行放电而降低栅极和源极之间的电压。
[0021]在各个实施例中，第一因数kl和第二因数k2可以被选择为使得第二开关105在第一开关104导通之前被关断。以这种方式，防止了交叉电流或击穿。换句话说，第一开关104和第二开关105并不同时导通。因此，它们并不将第一基准电位P和第一基准电位N进行连接或短路。
[0022]在各个实施例中，第二因数k2可以被选择为大于第一因数kl。例如，假设第一开关104和第二开关105是MOSFET并且具有相同的栅极电容，则第二开关105的栅极电容可以比第一开关104的栅极电容更快地进行充电，原因在于电流k2.IP大于kl.IP。进一步假设第一开关104和第二开关105具有相同的激活阈值，例如阈值电压Vth，则第二开关105可以在第一开关104导通之前被关断。
[0023]PMOS晶体管可以具有比NMOS晶体管更低的导通性。为了对该较低的导通性进行补偿，可以使用具有比NMOS晶体管的横截面更大的横截面的PMOS晶体管。在这种情况下，PMOS晶体管可以具有大于NMOS晶体管的栅极电容。另外，PMOS晶体管可以具有不同于NMOS晶体管的激活阈值，例如阈值电压Vth。然而，第一因数kl和第二因数k2仍然可以被选择为使得第二开关105在第一开关104导通之前被关断。
[0024]由于信号kl.IP和信号k2.IP可以从相同的信号IP所得出，所以IP的任何改变都将同时影响到第一开关104的导通信号和第二开关105的关断信号。因此，信号IP的改变应当不会影响到防止交叉电流。
[0025]在各个实施例中，IP的选择会影响第一开关104被导通之前所需的时间以及第二开关105被关断之前所需的时间，因为信号kl.IP和k2.IP确定了相应栅极电容的充电有多快以及何时达到阈值电压Vth。因此，第一信号IP可以被用来设置其间没有电流通过第一开关104和第二开关105进行流动的死区时间的量。小的信号IP会导致大的死区时间而大的IP则会导致小的死区时间。与较大的死区时间相比，较小的死区时间可以允许半桥更尚的开关频率。
[0026]第一乘法器电路102可以导通第一开关104并关断第二开关105。然而，为了对半桥103进行操作，可能必须要与之相反，也就是说，关断第一开关104并导通第二开关105。为此，电路100可以包括第二乘法器电路122。第二乘法器电路122可以被用来控制半桥103，例如其可以将耦合至节点Q的负载从第一基准电位N断开连接并且将其连接至第二基准电位P。
[0027]在各个实施例中，第二乘法器电路122可以具有输入124以及第一输出126和第二输出128。例如第二电流的第二信号IN可以被应用于输入124。第一输出126可以I禹合至第一开关104的控制输入。第二输出128可以耦合至第二开关105的控制输入。
[0028]第二乘法器电路122可以被配置为将应用于其输入124的第二信号IN乘以第三因数k3。信号k3.IN可以在第二输出处128提供。其可以是用于第二开关105的导通信号。换句话说，信号k3.IN可以使得第二开关105导通，也就是利用低电阻通过电力。例如，如果第二开关105是PMOS晶体管，则信号k3.IN例如可以通过对其栅极电容进行充电而提高其栅极和源极之间的电压。
[0029]第二乘法器电路122可以进一步被配置为将应用于其输入124的第二信号IN乘以第四因数k4。信号k4.IN可以在第一输出126处提供。其可以是用于第一开关104的关断信号。换句话说，信号k4.IN可以使得第一开关104停止导通，也就是停止以低电阻通过电力。例如，如果第一开关104是NMOS晶体管，则信号k4.IN例如可以通过对其栅极电容进行放电而降低其栅极和源极之间的电压。
[0030]在各个实施例中，第三因数k3和第四因数k4可以被选择为使得第一开关104在第二开关105导通之前被关断。以这种方式，可以防止交叉电流。
[0031 ] 在各个实施例中，第四因数k4可以被选择为大于第三因数k3。例如，假设第一开关104和第二开关105是MOSFET并且具有相同的栅极电容，则第一开关104的栅极电容可以比第二开关105的栅极电容更快地进行放电，原因在于电流k4*IN大于k3*IN。进一步假设第一开关104和第二开关105具有相同的阈值电压Vth，则第一开关104可以在第二开关105导通之前被关断。
[0032]第三因数k3和第四因数k4可以被选择为使得第一开关10