用于驱动晶体管的系统和方法_2

文档序号:9633540阅读:来源:国知局
过在公共节点220和晶体管202的源极节点S之间耦合电压源210,驱动电路204的共模输出可以被设置为对应于晶体管202的随时间变化的阈值Vth(t)或者任何其他依赖于时间的电压。在电压源206和208的输出跟踪晶体管202的阈值电压的一些实施例中,正电压源206的电压VP和负电压源208的电压VN可以被选择而不考虑晶体管202的阈值变化。在这种实施例中,VP和VN的最小值可以根据切换动态(switching dynamics)来选择。
[0026]例如,在一个实施例中,电压源206和208均被设置为产生大约3V的电压,并且电压源210被配置为提供接近晶体管202的阈值电压的电压。因此,如果晶体管202的阈值电压接近大约-5V,则电压源210提供大约-5V的电压,电压源206的正端提供大约-2V的电压,并且电压源208的负端提供大约-8V的电压。在可选实施例中,可以根据特定系统及其规格来使用其他电压电平。
[0027]可使用本领域已知的功率电路来实施电压源206和208。例如,切换模式电源、电源调节器、电池以及其他电源电路和系统可用于实施电压源206和208。例如,可以使用本领域已知的各种偏置电路和/或电源电路来实施电压源210。在一些实施例中,可以使用晶体管202的复制件来实现电压源210以产生接近晶体管202的阈值Vth的电压。可以使用本领域已知的驱动电路来实施驱动电路204,诸如来自Infineon EiceDRIVER家族的驱动器或者Texas Instruments UCC27x系列驱动器。
[0028]图3示出了根据本发明实施例的切换驱动系统300。如图所示,晶体管复制件电路306生成依赖于时间的电压V (t),其耦合至浮置电源302的共模端VCM。在一个实施例中,浮置电源302在终端VP处产生一电压,该电压大于终端VCM处的电压的电压电位,并且在终端VN处产生一电压,该电压小于终端VCM处的电压的电压电位。有效地,终端VP和VN处的电压跟踪由晶体管复制件电路306所产生的电压V (t)。
[0029]在一个实施例中,通过使用具有与晶体管202类似的结构和/或器件几何形状的晶体管,晶体管复制件电路306产生接近和/或与晶体管202的阈值电压相关的电压V (t)。电压V(t)可随时间变化以跟踪阈值相对于温度、漂移效应和可影响晶体管复制件电路306中的晶体管和复制器件的阈值的其他参数变化的变化。在可选实施例中,可以通过晶体管复制件电路306外的其他类型的电路来产生电压V (t)。
[0030]驱动电路304具有耦合至浮置电源302的终端VP和VN的电源端。在一个实施例中,驱动电路根据驱动电路304的输入VSW处的切换信号交替地在晶体管202的栅极连接G处施加浮置电源302的终端VP和VN处的电压。例如,在一个实施例中,当输入VSW处的信号为逻辑HIGH时,驱动电路304施加浮置电源302的终端VP处的电压,而当输入VSW处的信号为逻辑LOW时,驱动电路304施加浮置电源302的终端VN处的电压。可选地,可以反转输入VSW的逻辑状态(sense)与施加给晶体管202的栅极的电压之间的关系。在一些实施例中,驱动电路304的输出可以在其电源连接与其输出端之间引入压降。
[0031]图4示出了根据本发明又一实施例的切换驱动系统400,其中,使用晶体管414的中心抽头绕组416和418来实施浮置电源。在一个实施例中,绕组416和418可以是切换模式电源(诸如反激式变换器)的变压器的次级和/或辅助绕组。在一些实施例中,变压器414可以包括耦合至初级侧切换模式电源电路装置(为了简化说明未示出)的初级绕组430。这种初级侧切换模式电源电路装置的实施和操作可以使用本领域已知的电路和方法来实施。
[0032]切换驱动系统400包括晶体管202以及被配置为向晶体管202的栅极施加切换信号VSW的驱动电路402。晶体管202可以是任何类型的晶体管,其例如具有正阈值电压或负阈值电压。驱动电路402的正电源端422经由二极管410耦合至变压器414的绕组416,并且驱动电路402的负电源端424经由二极管412耦合至变压器414的绕组418。二极管410和412整流变压器414的绕组416和418中的电流。在一些实施例中,二极管410和412可以使用操作为同步整流器的切换晶体管来实施。耦合至二极管410和412的电容器406和408提供过滤和衰减电源波纹。
[0033]单位增益缓冲放大器404被配置为将电压V (t)缓冲至变压器414的中心抽头连接432。例如,电压V(t)可以表示接近晶体管202的阈值的电压。可选地,电压V(t)可以是任何依赖于时间的电压。在许多实施例中,V(t)的时间变化与切换瞬变相比较慢。然后,耦合在晶体管202的源极节点S和单位增益缓冲放大器404的输出之间的电容器C阻挡共模电源分量V (t),但提供用于快速切换瞬变的低阻抗路径。
[0034]以单位增益反馈结构示出的放大器404可以使用跨导放大器、运算放大器或本领域已知的其他类型的放大器来实施。在可选实施例中,可以使用单位增益结构外的其他放大器结构。例如,可以使用具有小于I或大于I的增益的放大器。在一些实施例中,可以省略放大器404。应该理解,系统400仅仅是许多示例性实施例中一种,其可以用于实施示例性晶体管驱动电路和系统。在可选实施例中,可以使用其他电路架构和拓扑。
[0035]图5示出了用于基于被驱动的切换晶体管的复制件来生成依赖于时间的电压v(t)的示例性实施例的电路。如图所示,复制件晶体管508以二极管连接结构耦合,其漏极耦合至其栅极。电压源506可以耦合在复制件晶体管508的漏极和栅极之间以适应常导通器件的负阈值。电流源504耦合至复制件晶体管508并且提供偏置电流。根据各个实施例,复制件晶体管508的源极节点S耦合至与被驱动的切换晶体管(图3和图4中的晶体管202)的源极相同的节点,或者耦合至具有与切换晶体管的源极相同或相似电压的节点。
[0036]在一个实施例中,复制件晶体管508具有与驱动切换晶体管类似的结构。例如,如果切换晶体管为GaN HEMT,则复制件晶体管508也为GaN HEMT。在一些实施例中,复制件晶体管的几何形状还可以与切换晶体管的几何形状相匹配。例如,切换晶体管可以使用η个单位器件来构建,而复制件晶体管可以使用一个或两个单位器件来实施。在这种实施例中,电流源504的电流仅需要处于切换晶体管的电流的I/η的等级,以使得V(t)跟踪切换晶体管的阈值。在一些实施例中,复制件晶体管508的单位器件可以与切换晶体管一起协同定位以增强匹配性能。通过协同定位复制件晶体管508和主切换晶体管,可以将切换晶体管的温度变化应用于复制件晶体管508。
[0037]应该理解,图5的电路仅是可用于产生切换晶体管的阈值电压的近似值的电路的许多实例中的一种。在可选实施例中,在共同未决申请(代理案号INF 2014 P 50933 US)的序列号_中描述的电路和系统可用于产生阈值电压的近似值。
[0038]图6示出了驱动切换晶体管的示例性方法600的流程图。例如,可以结合本文公开的各个所示实例来使用本方法。在一个实施例中,在步骤602中,浮置电源的共模控制端被基于切换晶体管的阈值的电压偏置。在步骤604中,通过利用浮置电源的第一电压驱动切换晶体管的控制端来导通切换晶体管,并且在步骤606中,通过利用浮置电源的第二电压驱动切换晶体管的控制端来关断切换晶体管。
[0039]根据一个实施例,一种用于驱动切换晶体管的控制端的电路包括驱动器,驱动器包括被配置为耦合至切换晶体管的控制端的输出端、被配置为耦合至浮置电源的第一端的第一电源端、被配置为耦合至浮置电源的第二端的第二电源端以及被配置为接收切换信号的切换输入端。该电路还包括偏置电路,其具有被配置为耦合至浮置电源的共模控制端的输出端,其中偏置电压被配置为提供依赖于时间的电压。在一些实施例中,该电路还包括浮置电源。
[0040]在一个实施例中,浮置电源包括:第一线圈;第一二极管,耦合在浮置电源的第一端和第一线圈
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1