用于操作开关调节器的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子技术领域，更具体地，涉及用于操作开关调节器的系统。
【背景技术】
[0002]汽车电子产品不同于消费电子产品。对于汽车电子产品来说，每个集成电路(IC)必须进行电磁兼容测试，这在本领域通常称为“EMC测试”。消费电子产品的EMC要求远不及汽车电子产品的EMC那么严格。更具体地，IC不应该通过寄生电感在其供电线或总线中引入太多的噪声。当通过IC的供电侧过快地引入电流(di/dt)时，IC会由于接合线中的寄生电感而经历大量的电压噪声。对于汽车电子产品来说，这种噪声会导致故障或损伤1C。
[0003]朝向更小功率、便携式设备的趋势驱动用于有效转换功率的技术和需求。现在的IC开关调节器是小的、灵活的且允许递升(升压)或递降(降压)操作。开关调节器通常相对于传统的线性调节器来说是更优选的，这是因为它们源于更小的磁性、电容性和散热的部件的高效率和高功率密度的特性。这些开关调节器可以由开关、二极管、电感器和电容器的各种配置来构造。
[0004]开关调节器与线性调节器相比最大的限制是它们的输出噪声、电磁和射频干扰发射和外部支持部件的适当选择。EMC是用于电子控制单元的一个基本要求，并且低传导发射测试对于IC的发展来说是必不可少的，以确保电池或供电线中的噪声被很好地控制。一种特定类型的开关调节器(降压开关调节器)使用两个电源开关(诸如功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))以选择性地将电感器耦合至高功率电源和低功率电源。开关调节器中的快速切换电流由于寄生电感而在接合线处引入电压振铃(voltage ringing) ο例如，每2ns具有IA的导线电流的接合线中的2nH寄生电感将产生IV的电压振铃，如以下等式所表示的:
[0005]V = L*di/dt = 2nH*lA/2ns = IV。
[0006]为了减少电压振铃，需要减少寄生电感或者电流转换速率。
[0007]减少开关调节器中的寄生电感的一种传统方式是在电源与高侧开关调节器MOSFET以及低侧开关调节器MOSFET与地之间连接多条接合线。但是使用附加线占用了 IC上昂贵的空间，并且会要求附加的芯片管脚，它们均增加了 IC的成本。
【实用新型内容】
[0008]提供本部分来以简化形式引入概念选择，在以下【具体实施方式】部分将进一步的进行描述。本部分不用于确定所要求主题的关键特征或重要特征。也不用于具体地将所有实施例限于特定特征。
[0009]—个实施例的目的在于提供一种用于操作使用耦合至低侧开关的高侧开关的开关调节器的系统。该系统包括:源极跟随电路，被配置为当低侧开关截止时向高侧开关的栅极提供电流受限信号。开关感测电路被配置为感测二极管中的反向恢复的完成，并且在二极管中的反向恢复完成时向高侧开关的栅极提供输出信号。
[0010]在一个实施例中，源极跟随电路和开关感测电路根据时钟信号进行计时。
[0011]在一个实施例中，源极跟随电路包括与所述高侧开关相匹配的栅极源电压发生器，其限制高侧开关的栅极电压和最大电流。
[0012]在一个实施例中，在高侧开关的栅极处接收电流受限信号发起导通高侧开关，来允许以高侧开关中限制的最大电流完成低侧开关的主体二极管的反向恢复。
[0013]在一个实施例中，开关感测电路被配置为感测所述第二晶体管终端处的电压，并在第二晶体管终端处所感测的电压表示完成二极管的反向恢复时开始通过电流发生器对高侧开关的栅极充电以实现SW的开关节点的可控电压转换速率。
[0014]在一个实施例中，开关感测电路包括多个晶体管，多个晶体管用于在完成二极管的反向恢复时生成输出信号。
[0015]在一个实施例中，开关感测电路被配置为感测所述第二晶体管终端处的电压，并且在第二晶体管终端处感测的电压表示二极管具有在阈值电压内的电压时生成输出信号，其中阈值电压不同于二极管的反向恢复的完成时的电压。
[0016]在一个实施例中，电流受限信号发起导通高侧开关，并且开关感测电路的输出信号继续导通高侧开关。
[0017]本实用新型的另一实施例的目的在于提供一种用于操作开关调节器的系统。该系统包括:高侧开关，接收输入电压；低侧开关，耦合至高侧开关；二极管，与低侧开关的两个终端交叉耦合；以及开关感测电路，被配置为感测二极管中的反向恢复的完成。在完成二极管中的反向恢复时，开关感测电路向高侧开关的栅极提供第一输出信号，该输出信号用于使高侧开关生成开关输出。
[0018]另一实施例的目的在于提供一种用于操作开关调节器的系统，开关调节器包括耦合至低侧开关的高侧开关，低侧开关耦合至二极管。该系统包括:源极跟随电路，被配置为在二极管开始完成反向恢复时向高侧开关的栅极提供电流受限信号；开关感测电路，被配置为感测二极管中的反向恢复的完成，并在完成二极管中的反向恢复时向高侧开关的栅极提供输出信号；以及栅极充电电路，被配置为在二极管的反向恢复完成之后向所述高侧开关的栅极提供栅极充电信号。此外，栅极充电信号用于使高侧开关完全导通。
[0019]在一个实施例中，低侧开关包括肖特基二极管。
[0020]在一个实施例中，一个或多个时钟信号同步由源极跟随电路提供的电流受限信号、由开关感测电路提供的输出信号和/或由栅极充电电路提供的栅极充电信号。
[0021]在一个实施例中，栅极充电信号的电流值大于由源极跟随电路提供的电流受限信号和由开关感测电路提供的输出信号的电流值。
【附图说明】
[0022]以下参照附图详细描述本实用新型，其中:
[0023]图1是根据一个实施例的同步开关调节器的示意图；
[0024]图2是根据一个实施例的在具有NMOS开关的开关调节器的供电线中减少振铃和传导发射的驱动器电路装置的框图和示意图；以及
[0025]图3是根据一个实施例的在具有NMOS开关的开关调节器的供电线中减少振铃和传导发射的驱动器电路装置的示意图。
【具体实施方式】
[0026]本文利用特征性来描述本实用新型的主题以满足法定要求。但是描述本身不用于限制本专利的范围。相反，所要求的主题还可以以其他方式来具体化或者包括结合其他现有或未来的技术与本文描述类型的不同步骤或步骤组合。此外，尽管术语“步骤”和/或“框”在本文可用于表示所使用方法的不同元素，但该术语不应解释为本文所公开各个步骤之间的任何特定顺序，除非明确描述了各个步骤的顺序。
[0027]图1示出了同步开关调节器100，其包括高侧开关(Ml) 102和低侧开关(M2) 104，每一个都包括η型MOSFET。可选实施例可以包括其他类型的晶体管或电开关元件。高侧开关102的漏极耦合至输入电压(Vin) 106并经历标示为Lbh 108的寄生电感。低侧开关104的源极耦合至地(GND) 110并经历标示为Lbl 112的寄生电感。二极管116和118分别耦合在高侧开关102和低侧开关104的源极和漏极之间。开关102和104都被实施为同步整流器。
[0028]寄生电感Lbh 108和Lbl 112在图1至图3中被示为电感器，但是实际上，这些寄生电感不是分立部件。相反，寄生电感Lbh 108和Lbl 112分别表示在Vin 106与开关102之间以及开关104与地110之间的接合线中所经历的寄生电感。为了表明此特点，在附图中以虚线框示出寄生电感Lbh 108和Lbl 112，表示它们不是实际的电感器而是在所示电路装置中感觉到的寄生电感。本文的实施例进行操作以减小寄生电感Lbh 108和Lbl 112。
[0029]高侧开关102被栅极驱动信号电压Vghs 124驱动。Vghs被提供给高侧开关102的栅极。类似地，栅极驱动信号电压Vgls 126被施加至低侧开关104的栅极。施加于高侧开关102和低侧开关104的信号被可选地施加于高侧开关102或低侧开关104以在开关节点SW 128处提供降低的平均电压。
[0030]为了表示负载，电感器114被示出耦合至节点SW 128，其中节点SW 128位于高侧开关102的源极和低侧开关104的漏极之间。在电感器114的所示侧拉出输出电压(Vout)。在一个实施例中，电容器122连接至电感器114的另一端和地(GND) 110，并用于从电感器114的输出中去除噪声，在所示输出节点处产生降低的Vout 120。
[0031]当低侧开关104截止且高侧开关102导通过快或者在其栅极处提供有大量电流时，开关调节器100经历显著的寄生电感Lbh 108和Lbl 112。为了避免交叉传导，一个实施例在本文称为“消隐(blanking)时间”的小段时间期