自适应栅极驱动器的制作方法

文档序号:20271430发布日期:2020-04-03 19:04阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于功率金属氧化物半导体场效应晶体管(功率mosfet)的自适应栅极驱动器,所述自适应栅极驱动器包括:

栅极驱动器电路,所述栅极驱动器电路连接到所述功率mosfet的栅极,所述栅极驱动器电路电驱动所述栅极以在导通状态与关断状态之间切换所述功率mosfet;

负载感测电路,所述负载感测电路被配置为在所述功率mosfet被切换到所述导通状态时感测通过所述功率mosfet的电流;和

控制器,所述控制器耦接到所述负载感测电路和所述栅极驱动器电路,所述控制器被配置为将所述电流与负载阈值进行比较,并且在确定所述电流超过所述负载阈值时,随着所述功率mosfet从所述导通状态转变到所述关断状态,将所述栅极驱动器电路的驱动强度从正常负载水平降低到重负载水平,以便延长所述功率mosfet的切换周期以减小所述功率mosfet上的电压振铃。

2.根据权利要求1所述的自适应栅极驱动器,其中在没有所述降低的情况下,所述功率mosfet上的电压振铃包括超过与所述功率mosfet的击穿电压相关的阈值的电压过冲。

3.根据权利要求1所述的自适应栅极驱动器,其中:

所述栅极驱动器电路包括并联连接到所述功率mosfet的所述栅极的大晶体管和小晶体管;

所述栅极驱动器电路的所述驱动强度分别对应于所述大晶体管和所述小晶体管的导通状态和关断状态;

在确定所述电流超过所述负载阈值时,所述控制器将脉冲信号施加到所述栅极驱动器电路的所述大晶体管并将阶跃信号施加到所述栅极驱动器电路的所述小晶体管,所述脉冲信号的上升沿在近似所述功率mosfet的所述切换周期的开始时发生,并且所述脉冲信号的下降沿在与所述功率mosfet的所述切换周期的米勒平台区域相对应的时间发生;以及

在确定所述电流未超过所述负载阈值时,所述控制器将阶跃信号施加到所述栅极驱动器电路的所述大晶体管并将阶跃信号施加到所述栅极驱动器电路的所述小晶体管。

4.一种开关模式转换器系统,包括:

高侧功率mosfet(hs-fet),所述高侧功率mosfet在漏极处耦接到输入电压并在源极处耦接到负载;

负载感测电路,所述负载感测电路被配置为在所述hs-fet处于导通状态时感测所述hs-fet中的电流;

控制器,所述控制器耦接到所述负载感测电路,所述控制器基于所感测的电流来确定负载状况;和

hs-fet栅极驱动器电路,所述hs-fet栅极驱动器电路耦接到所述控制器并耦接到所述hs-fet的栅极,其中所述hs-fet栅极驱动器电路由所述控制器配置为当所述负载状况被确定为重负载状况时,在切换周期期间将所述hs-fet栅极驱动器电路的驱动强度从正常负载水平降低到重负载水平以延长所述切换周期,以便减小所述hs-fet上的电压应力。

5.根据权利要求4所述的开关模式转换器系统,其中所述开关模式转换器系统包括同步降压转换器,所述同步降压转换器包括:

低侧功率mosfet(ls-fet),所述低侧功率mosfet在其漏极处耦接到所述负载并在所述ls-fet的源极处耦接到地;和

ls-fet栅极驱动器电路,所述ls-fet栅极驱动器电路耦接到所述控制器并耦接到所述ls-fet的栅极,其中所述ls-fet栅极驱动器电路由所述控制器配置为在所述hs-fet处于关断状态时将所述ls-fet切换到导通状态以及在所述hs-fet处于导通状态时将所述ls-fet切换到关断状态。

6.根据权利要求4所述的开关模式转换器系统,其中:

当所感测的电流在负载阈值以下时,所述负载状况被确定为正常负载状况;并且

当所感测的电流在所述负载阈值以上时,所述负载状况被确定为所述重负载状况。

7.根据权利要求4所述的开关模式转换器系统,其中所述电压应力与所述hs-fet上的电压振铃中的与所述hs-fet的击穿电压相关的电压过冲相对应。

8.一种用于驱动功率mosfet的方法,所述方法包括:

在所述功率mosfet被切换到导通状态时感测通过所述功率mosfet的电流,所述功率mosfet由栅极驱动器电路导通,所述栅极驱动器电路被配置为在切换周期期间驱动所述功率mosfet的栅极;

将所感测的电流与负载阈值进行比较以检测重负载状况;以及

在检测到所述重负载状况时,控制所述栅极驱动器电路以在所述切换周期期间将驱动强度从正常负载水平减小到重负载水平,以在所述重负载状况期间减小所述功率mosfet上的电压应力。

9.根据权利要求8所述的用于驱动所述功率mosfet的方法,其中:

所述栅极驱动器电路包括并联连接到所述功率mosfet的所述栅极的大晶体管和小晶体管,并且其中在所述切换周期期间将所述驱动强度从所述正常负载水平减小到所述重负载水平包括:将所述大晶体管从导通状态转变到关断状态;并且

所述控制所述栅极驱动器电路以在所述切换周期期间将所述驱动强度从所述正常负载水平减小到所述重负载水平包括:

在所述切换周期的开始时:

将脉冲信号施加到所述栅极驱动器电路的所述大晶体管,

所述脉冲信号的上升沿在所述功率mosfet的切换周期的开始时发生,并且所述脉冲信号的下降沿在与所述功率mosfet的切换周期的米勒平台区域相对应的时间发生;以及

将阶跃信号施加到所述栅极驱动器电路的所述小晶体管。

10.根据权利要求8所述的用于驱动所述功率mosfet的方法,其中所述电压应力与所述功率mosfet上的电压振铃中的与所述功率mosfet的击穿电压相关的电压过冲相对应。

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