根据实施例，开关驱动器包括被配置为耦合至第一开关的控制节点的第一开关驱动器、被配置为耦合至第二开关的控制节点的第二驱动器、以及被配置为耦合至引导电容器的第一端子和第二端子。第一端子被耦合至第一开关驱动器的引导输入，第二端子被配置为耦合至第一开关和第二开关的输出。开关驱动器还包括耦合至第一端子和第二端子的电压测量电路以及被配置为在电压测量电路指示引导电容器两端的电压低于第一阈值时激活第二开关驱动器的控制电路。
【技术实现步骤摘要】
用于开关驱动器的系统和方法相关申请的交叉引用本专利申请要求于2013年9月18日提交的且题为“用于开关驱动器的系统和方法”的美国临时申请No.61/879,515的优先权，该申请的全部内容通过引用合并于此。
本公开大体涉及一种电子设备，更具体地，涉及一种用于开关驱动器的系统和方法。
技术介绍
电源系统广泛用在从计算机到汽车的多种电子应用中。一般而言，通过操作载有电感器或变压器的开关进行DC/DC、DC/AC和/或AC/DC转换产生电源系统中的电压。例如降压变换器的DC-DC转换器用在使用多个电源的系统中。例如在汽车系统中，以5V电源电压标称地操作的微控制器可以使用开关式电源(例如降压变换器)来从12V汽车电池产生本地5V电源。这种电源可以通过驱动电感器工作，该电感器使用耦合至DC电源的高端(highside)开关晶体管。通过改变在开关晶体管处于导电状态期间的脉冲宽度控制电源的输出电压。开关式电源转换器设计中的重要事项包括电源系统的可靠性和效率。由于晶体管开关损耗、开关晶体管的导通电阻、无源设备的串联电阻以及布线和互联的电阻损耗，在开关式电源的操作期间功率可能损失。这种损失不仅会降低电源系统的效率，而且还可能导致散热，该散热对电源上的多种部件造成压力和/或为开关式电源附近的其他电路和部件产生热应力。
技术实现思路
根据实施例，开关驱动器包括被配置为耦合至第一开关的控制节点的第一开关驱动器、被配置为耦合至第二开关的控制节点的第二驱动器、以及被配置为耦合至引导电容器的第一端子和第二端子。第一端子被耦合至第一开关驱动器的引导输入，第二端子被配置为耦合至第一开关和第二开关的输出。开关驱动器还包括耦合至第一端子和第二端子的电压测量电路以及被配置为在电压测量电路指示引导电容器两端的电压低于第一阈值时激活第二开关驱动器的控制电路。附图说明为了更全面的理解本专利技术及其优点，现在将结合附图参考以下说明，在附图中：图1图示一个实施例降压转换器；图2图示一个实施例降压转换器的波形图；图3图示另一实施例时序图；图4a-图4d图示实施例开关系统；图5a-图5b图示实施例脉冲生成电路；图6图示实施例系统的波形图；以及图7a-图7e图示波形图，其示出了实施例系统的多种操作场景。除相反说明以外，不同附图中相应的数字和标记通常是指对应的部件。绘制附图以清楚地图示优选实施例的相关方面，但不一定是成比例地绘制。为了更清楚地图示某些实施例，表示相同结构、材料或处理步骤的变型的字母可能跟在附图标记后面。具体实施方式下面详细讨论本专利技术优选实施例的构成和使用。但应当理解的是，本专利技术提供能够在各种具体场景实施的多个可用的专利技术构思。讨论的具体实施例仅为说明构成和使用本专利技术的具体方式的示例，不限制本专利技术的范围。将关于具体场景中的开关式电源系统的优选实施例来描述本专利技术。本专利技术的实施例也可以应用在使用升压开关驱动器的其他系统和包括其他电路的应用中，系统诸如为通用电源系统、电机控制系统、配电系统、照明系统，以及其他电路。本专利技术的实施例还可以用于产生多相功率转换器的开关信号以及产生用于电荷泵(chargepump)的开关信号。图1图示根据本专利技术的实施例的开关式电源系统100。如图所示，开关式电源系统100配置为降压转换器。在操作过程中，外部DC电压施加到与高端开关晶体管M1的漏极耦合的节点Vin。通过周期性地开关高端开关晶体管M1和低端开关晶体管M2，而使得电感电流IL流过电感器122和功率负载104。由于开关式电源系统100配置为降压变换器，节点Vout处的DC电压将低于节点Vin处的施加电压。通过使经过高端开关晶体管M1和低端开关晶体管M2的损失最小化，可以防止热瞬态并保持高端开关晶体管M1和低端开关晶体管M2的可靠性。此外，可将开关式电源系统100的效率保持为高。使通过高端开关晶体管M1和低端开关晶体管M2的损失最小化的一个方式是驱动高端开关晶体管M1和低端开关晶体管M2的栅极，使得晶体管M1和M2在欧姆区内可靠地运作。对于低端开关晶体管M2，这可以通过施加例如电源电压VDD给晶体管M2的栅极实现。但对于高端开关晶体管M1，高端开关驱动信号VGHIGH将超过输入电压VIN以便使晶体管M1适当地增强。在一个实施例中，引导电容器(bootcapacitor)124被用于升压高端开关晶体管M1的栅极。在一些情形中，例如在非常低的操作频率或高端开关晶体管M1和低端开关晶体管M2保持在高阻抗状态期间，引导电容器124可以通过寄生漏电路径放电，该寄生漏电路径由漏电阻Rleak表示。但如果引导电容器124放电，则引导电容器124的升高高端开关晶体管M1的能力减弱，由此增加了晶体管M1的导通电阻并潜在地增加晶体管M1的功率损耗。在本专利技术的一个实施例中，监测引导电容器124两端的电压Vc。如果电压Vc降低到预定阈值以下，以一系列的短脉冲激活晶体管M2直到引导电容器124再次被充电为止，由此使得高端开关晶体管M1的导通状态电阻即使在一段时间不工作之后也低。开关式电源系统100包括开关驱动器102，该开关驱动器102耦合至高端开关晶体管M1和低端开关晶体管M2，高端开关晶体管M1和低端开关晶体管M2由开关控制电路118驱动。高端驱动器110和低端驱动器112都由本领域公知的高端和低端驱动器电路实现。当开关式电源系统100被配置为降压转换器时，在替换的实施例中，开关式电源系统100可以配置为升压转换器或其他开关式电源拓扑。高端开关晶体管M1和低端开关晶体管M2通过电感器122耦合至负载104。电源控制器120可以监测输出电压Vout并获得脉冲宽度调制(PWM)或脉冲频率调制(PEM)信号Vpwm。Vpwm的频率可以在250kHz和2MHz之间；但是也可以使用该范围外的频率。在一些实施例中，Vpwm的脉冲宽度和/或频率可取决于输出电压Vout和电压Vref之间的电压差。在一个实施例中，引导电容器124用于向该高端开关晶体管M1提供升高的驱动电压。在这种情况下，当低端开关晶体管M2打开而高端开关晶体管M1关闭时，节点Vp被拉到地并且电源电压VDD通过节点Vboot施加到引导电容器124。在一些实施例中，VDD通过引导开关116施加到引导电容器124，引导开关116可以例如使用开关、二极管或本领域公知的其他电路实现。图1中，高端开关晶体管M1和低端开关晶体管M2图示为NMOS设备。但应当理解的是，也可以用其他设备类型实现高端和低端开关晶体管。可以使用例如PMOS设备、BJT设备、JFET设备、功率场效应管(MOSFET)和其他设备类型以及其组合。在这些实施例中，可以相应地调整各个驱动器的极性和信号强度、输入和输出电压、控制信号。在操作过程中，引导电容器124被充电至电源电压VDD，随后，当低端开关晶体管M2关闭并且高端开关晶体管M1打开时，Vp的升高电压迫使节点Vboot的电压增加到高于电源电压VDD。高端驱动器110使用电压Vboot而获得高端开关驱动信号VGHIGH，从而完全打开高端开关晶体管M1。换句话说，引导电容器124用于引导高端开关晶体管M1的栅极。通过升高高端开关晶体管M1的栅极处的高端开关驱动信号VGHIGH，高端开关晶体管M1可以完全打开以降低其串联电阻。在一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种开关驱动器，包括：第一开关驱动器，其被配置为耦合至第一开关的控制节点；第二驱动器，其被配置为耦合至第二开关的控制节点；第一端子和第二端子，其被配置为耦合至引导电容器，其中所述第一端子被耦合至所述第一开关驱动器的引导输入，并且所述第二端子被配置为耦合至所述第一开关和所述第二开关的输出；电压测量电路，其耦合至所述第一端子和所述第二端子；以及控制电路，其被配置为在所述电压测量电路指示引导电容器两端的电压低于第一阈值时激活所述第二开关驱动器。
【技术特征摘要】
2013.09.18 US 61/879,515;2014.08.26 US 14/469,0451.一种开关驱动器，包括：第一开关驱动器，其被配置为耦合至第一开关的控制节点；第二开关驱动器，其被配置为耦合至第二开关的控制节点；第一端子和第二端子，其被配置为耦合至引导电容器，其中所述第一端子被耦合至所述第一开关驱动器的引导输入，并且所述第二端子被配置为耦合至所述第一开关和所述第二开关的输出；电压测量电路，其耦合至所述第一端子和所述第二端子，所述电压测量电路被配置成测量跨所述引导电容器的电压；以及控制电路，其耦合至所述电压测量电路并且被配置为在所述电压测量电路指示引导电容器两端的电压低于第一阈值时激活所述第二开关驱动器。2.根据权利要求1所述的开关驱动器，其中：所述第一开关驱动器包括高端驱动器；以及所述第二开关驱动器包括低端驱动器。3.根据权利要求2所述的开关驱动器，还包括所述第一开关和所述第二开关，其中所述第一开关包括高端开关晶体管，并且所述第二开关包括低端开关晶体管。4.根据权利要求3所述的开关驱动器，其中所述高端开关晶体管包括第一n-沟道MOSFET，并且所述低端开关晶体管包括第二n-沟道MOSFET。5.根据权利要求1所述的开关驱动器，其中所述控制电路被配置成通过生成一系列脉冲来激活所述第二开关驱动器。6.根据权利要求1所述的开关驱动器，其中所述第一开关驱动器、所述第二开关驱动器、所述电压测量电路和所述控制电路被布置在第一集成电路上。7.根据权利要求6所述的开关驱动器，还包括所述第一开关和所述第二开关，其中所述第一开关和所述第二开关被布置在所述第一集成电路上。8.根据权利要求1所述的开关驱动器，其中所述控制电路还被配置成在所述电压测量电路指示所述引导电容器两端的电压高于第二阈值时不激活所述第二开关驱动器。9.根据权利要求8所述的开关驱动器，其中所述第一阈值与所述第二阈值不同。10.根据权利要求1所述的开关驱动器，还包括所述引导电容器。11.一种开关式电源，包括：高端驱动器，其耦合至高端开关晶体管；低端驱动器，其耦合至低端开关晶体管；引导电容器，其具有耦合到所述高端驱动器的...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·埃尤里，G·伯纳查雅，H·哈桑德，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：无
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。