偏斜率受控驱动器电路的制作方法
【技术领域】
[0001]此通常涉及电子电路，且特定地说涉及偏斜率受控驱动器电路。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)照明的迅速增长导致大量集成电路装置将受控功率提供到LED0在许多应用中，LED输出强度需要实时改变。此功能通常称为调光控制。实现LED的调光控制的一种方法是脉宽调制。脉宽调制涉及短时段内的实质上恒定LED电流的换向或启动、停止及重启。为了避免闪烁效果，此启动-重启循环是以大约200Hz或更快的频率来执行，这使得LED电流的启动及重启对人眼是不可检测的。LED的表观亮度由通过LED的时间平均电流确定。因此，LED的调光与调光波形的占空比成比例。
[0003]图1是经由脉宽调制实现调光的LED功率切换电路的电路图。电流源110将电流供应到LED 120及MOSFET开关130。通过使得施加于栅极的电压Vs为低或高来关断及接通电源开关控制到LED 120的电流。当开关130关断时，电流Iinput流过LED 120。当开关130接通时，电流匕_流过开关130，将电流分流使其远离LED 120。因此，LED的调光是由栅极控制信号Vti的占空比来控制。
[0004]此接通及关断电源开关130对于减小电磁发射来说是软性的。栅极控制信号Vs中及通过LED 120的电流1_中的硬边缘导致不需要的频率谐波。各种应用符合不同的电磁干扰标准，因此其调节栅极控制信号Vti的变化速率及LED电流的变化速率。
[0005]常规地，偏斜率受控栅极驱动器电路适用于驱动电源开关130以实现软接通及软关断。图2是常规的偏斜率受控栅极驱动器电路200的电路图。偏斜率受控栅极驱动器电路200包含PMOS晶体管S3210及NMOS晶体管S4220。S3210及S4220的栅极耦合在一起以接收控制脉S3210及S4220的漏极耦合在一起以提供栅极控制信号Vs。此栅极控制信号Vti可经提供到图1的开关130的栅极以控制开关接通/关断。偏斜率控制由电流源11230及12240提供。电流源11230控制栅极控制信号Vs的上升速率，且电流源12240控制Vti的下降速率。Vti的上升速率取决于开关S3210的栅极的电容及电流Il的值。类似地，Vti的下降速率取决于开关S4220的栅极的电容及电流12的值。因此，Il及12经选择以提供栅极控制信号Vti的所需上升及下降速率。此还可通过替换电阻器代替Il及12或通过使用与栅极控制信号Vti串联的电阻器来实施。当栅极驱动器电路200调节栅极控制信号Vs的偏斜率时(这实现开关130的软接通/关断)，其使LED120中的电流脉冲展宽，从而产生输入脉冲与LED 130接通的实际持续时间之间的差。
[0006]图3是经提供到栅极驱动器电路200的输入控制脉冲V.、栅极控制信号Vti及通过LED 120的电流1_之间的关系的时序图。在VCTRl输入下降310之后，栅极电压Vs以受控偏斜率缓慢地上升。Vti的上升速率由电流源11230控制。随着栅极控制信号V 在点320处上升高于电源开关130的接通/关断阈值VTH，开关130开始导通，且LED120中的电流随着大部分电流1_‘流入开关130中而开始下降。当1_下降到零(在点330处)且开关电流达到峰值时，跨开关130的漏极-源极电压Vds开始下降。在V:^放电的时间期间，栅极控制信号Vs保持平坦。此被称为米勒平坦区且在图3中的340处示出。在点350处，Vs在Vds下降到其最小值之后再次开始上升，这完全接通开关130。在开关130的关断期间，操作颠倒且电流源12240控制栅极控制信号Vti的下降速率。
[0007]因此，常规的偏斜率受控栅极驱动器电路(例如栅极驱动器电路200)导致LED中的电流脉冲展宽，从而产生输入脉冲与LED接通的实际持续时间之间的实质差。因为极小持续时间的脉冲不能实现，所以减小调光分辨率。
【发明内容】
[0008]在所描述的实例中，一种偏斜率受控晶体管驱动器电路可操作以驱动晶体管。所述电路产生晶体管驱动器信号，所述晶体管驱动器信号在上升时实质上以阶梯方式上升直到达到第一阈值电压电平为止，因此所述晶体管驱动器信号以受控偏斜率上升。当所述晶体管驱动器信号上升超出大于所述第一阈值电压电平的第二阈值电压电平时，所述晶体管驱动器信号实质上以阶梯方式上升。
[0009]在一个实施例中，偏斜率受控晶体管驱动器电路产生栅极控制信号，所述栅极控制信号实质上以阶梯方式上升直到达到第一阈值电压电平为止，因此所述栅极控制信号以受控偏斜率上升。当所述栅极控制信号上升超出大于所述第一阈值电压电平的第二阈值电压电平时，所述栅极控制信号实质上再次以阶梯方式上升。
[0010]在一个实施例中，所述偏斜率受控栅极驱动器电路维持第一阈值电压电平及大于所述第一阈值电压电平的第二阈值电压电平。所述栅极驱动器电路经配置以产生栅极控制信号，所述栅极控制信号实质上以阶梯方式下降直到达到所述第二阈值电压电平为止，其中在所述栅极控制信号下降到所述第二阈值电压电平之后，所述栅极控制信号以受控偏斜率下降直到达到所述第一阈值电压电平为止，因此所述栅极控制信号实质上以阶梯方式下降。
[0011]另一实施例涉及包含第一及第二场效晶体管、电流源、开关及控制逻辑的偏斜率受控栅极驱动器电路。所述第一及第二场效晶体管的栅极耦合在一起以接收控制脉冲输入，且所述第一及第二场效晶体管的漏极耦合在一起以提供栅极控制信号。所述电流源经耦合以将电流供应到所述第一场效晶体管的源极。所述开关耦合到与所述电流源并联的第一场效晶体管的源极。所述控制逻辑经耦合以接收栅极控制信号且将开关控制信号提供到开关。所述控制逻辑维持第一阈值电压电平及大于所述第一阈值电压电平的第二阈值电压电平。如果所述栅极控制信号的电压小于所述第一及第二阈值电压电平，那么开关控制信号接通所述开关。如果所述栅极控制信号的电压大于第一阈值电压电平但小于第二阈值电压电平，那么开关控制信号关断所述开关。如果所述栅极控制信号的电压大于所述第一和第二阈值电压电平，那么开关控制信号接通所述开关。
【附图说明】
[0012]图1是经由脉宽调制实现调光的常规LED功率切换电路的电路图。
[0013]图2是常规的偏斜率受控栅极驱动器电路的电路图。
[0014]图3是经提供到图2的栅极驱动器电路、栅极控制信号及通过图1的LED的电流之间的关系的时序图。
[0015]图4是说明性实施例的偏斜率受控栅极驱动器电路的电路图。
[0016]图5是经提供到图4的栅极驱动器电路、栅极控制信号及通过被驱动的LED的电流之间的关系的时序图。
[0017]图6是用于驱动场效晶体管的栅极的技术的流程图。
【具体实施方式】
[0018]说明性实施例提供被驱动的晶体管的软接通及软关断，同时减小栅极控制信号\的展宽及经提供到LED的电流脉冲的后续展宽。
[0019]图4是说明性实施例的偏斜率受控栅极驱动器电路400的电路图。电路400包含PMOS晶体管S3410及NMOS晶体管S4420。S3410及S4420的栅极耦合在一起以接收控制脉冲VCT『 S3410及S4420的漏极耦合在一起以提供栅极控制信号Vs。此栅极控制信号Vs可提供到开关(例如图1的开关130)的栅极以控制开关接通/关断。为了清楚起见，图4中没有示出由栅极控制信号Vs控制的开关。偏斜率控制由电流源11430及12440提供。电路400进一步包含PMOS晶体管S1450、NMOS晶体管S2455及控制逻辑460。控制逻辑460基于栅极控制信号与两个阈值电压电平Vthi及V TH2的关系来控制开关450及455。第一阈值电压Vthi小于第二阈值电压V TH2，且Vthi及V TH2两者均大于栅极控制信号V <；的“低”值但小于Vs的“高”值。在图4的实例中，控制逻辑460包含比较器465及470、反相器475、NOR门480及反相器490。
[0020]图5是经提供到栅极驱动器电路400的输入控制脉冲VCTRl、栅极控制信号Vs及通过被驱动的LED(例如图1的LED 120)的电流1_之间的关系的时序图。在初始状态中，输入控制信号为高，栅极控制信号Vti为低，且被驱动的晶体管(例如图1的NMOS电源开关130)处于“关断”状态中。在此初始状态中，V^V?^。因为Vthi^，所以比较器465的输出是逻辑“O”且反相器475的输出是逻辑“I”。因为VTH2>Ve，所以比较器470的输出是逻辑“O”。因为到NOR门480的输入是“O”及“1”，所以NOR门480的输出是逻辑“0”，从而接通PMOS开关S1450。随着输入控制脉冲VCT%从高变为低(在