栅极能量回收制造技术

本发明专利技术涉及栅极能量回收。本发明专利技术的标的物的实施例包含一种设备(100)，其包括第一开关(110)、第二开关(112)、第三开关(108)及晶体管(114)。所述第一开关(110)耦合到第一电压装置(104)及所述晶体管(114)以选择性地将所述第一电压装置(104)电连接到所述晶体管(114)以将第一电荷提供到所述晶体管(114)。所述第二开关(112)耦合到第二电压装置(106)及所述晶体管(114)以选择性地将所述第二电压装置(106)电连接到所述晶体管(114)以从所述晶体管(114)移除电荷。所述第三开关(108)耦合到所述第三电压装置(102)及所述晶体管(114)以选择性地将所述第三电压装置(102)耦合到所述晶体管(114)以将第二电荷提供到所述晶体管(114)。

Grid energy recovery

The invention relates to a grid energy recovery. Embodiments of the subject matter of the present invention comprise a device (100) comprising a first switch (110), a second switch (112), a third switch (108), and a transistor (114). The first switch (110) coupled to the first voltage device (104) and the transistor (114) to selectively connect the first voltage device (104) electrically connected to the transistor (114) in the first charge provided to the transistor (114). The second switch (112) is coupled to the second voltage device (106) and the transistor (114) to selectively connect the second voltage device (106) to the transistor (114) to remove the charge from the transistor (114). The third switch (108) coupled to the third voltage device (102) and the transistor (114) to selectively connect the third voltage device (102) coupled to the transistor (114) to provide second charge to the transistor (114).

【技术实现步骤摘要】
栅极能量回收
本专利技术大体上涉及电路，且更具体来说，本专利技术涉及将电荷供应到晶体管及从晶体管汲取电荷。
技术介绍
晶体管通常在电路中用作开关及用于放大电信号以及其它用途。许多晶体管，例如场效应晶体管及双极结晶体管，具有三个端子：栅极、源极及漏极。源极及漏极端子可耦合到(举例来说)由例如电池的电压装置供应的第一电势。栅极端子可连接到(例如)由第二电压装置供应的第二电势。将第二电势供应到晶体管的栅极会将电荷施加于栅极。一旦所施加的电荷增加到超出阈值，那么栅极会开启以允许电流流动通过如由第一电势所提供的源极及漏极端子。当电流正流动通过源极及漏极端子时，可将晶体管称为“接通”。当不再将第二电势施加于栅极端子且从栅极移除电荷时，电流停止流动通过源极及漏极端子。当电流不流动通过源极及漏极端子时，可将晶体管称为“关断”。通常，当将晶体管从接通切换到关断时，被施加于所述栅极的电荷被有源地从所述栅极汲取。举例来说，电接地可电连接到栅极，其从栅极牵引被施加于所述栅极的电荷。接着，此电荷丢失，变成实际上损失的能量。在其中晶体管在接通状态与关断状态之间迅速切换的应用中，通过汲取电荷损失的能量可能是显著的。
技术实现思路
一般来说，且依据这些不同实施例，提供一种循序地将电荷施加于晶体管及/或移除到晶体管的电荷作为分别接通及关断栅极的部分的电路及方法。当从开关的栅极移除施加到所述栅极的电荷时，可将所述电荷的至少部分移除到存储装置且再次使用所述电荷而非将其汲取到接地。举例来说，电容器可用于提供电势，通过所述电势将电荷施加于晶体管的栅极。当汲取所述电荷时，可在将栅极连接到电接地之前将所述电荷至少部分汲取回到所述电容器，这移除足够的电荷以使所述晶体管完全关断。经如此配置，下次将所述晶体管切换回接通时可重复使用汲取到电容器而非汲取到接地的电荷。参考图式及以下描述可理解这些优点及其它优点。附图说明在附图的图式中说明本专利技术的实施例，其中：图1描绘根据本专利技术的标的物的一些实施例的实例电路100，在实例电路100分阶段将电势施加到晶体管114的栅极116及/或从晶体管114的栅极116汲取电荷，其中从晶体管114的栅极116回收电荷。图2是根据本专利技术的标的物的一些实施例的图表200，其描绘在分阶段将电势施加于晶体管的栅极及从晶体管的栅极汲取电势时随时间变化的跨越晶体管的栅极的电势差。图3描绘根据本专利技术的标的物的一些实施例的实例电路300，其包含第一晶体管304、第二晶体管306及第三晶体管302，第三晶体管302耦合到被驱动晶体管308的栅极318，其中可分步骤将电势施加于被驱动晶体管308的栅极318及/或从被驱动晶体管308的栅极318汲取电势且从被驱动晶体管308的栅极318回收电势。图4是根据本专利技术的标的物的一些实施例的用于将电荷供应到晶体管的栅极的实例操作的流程图。图5是根据本专利技术的标的物的一些实施例的用于汲取来自晶体管的栅极的电荷的实例操作的流程图。具体实施方式此部分提供对本专利技术的标的物的一些实施例的介绍。本专利技术的标的物的实施例通过分阶段将电荷施加于晶体管及/或汲取来自晶体管的电荷的过程有效地驱动晶体管。另外，在一些实施例中，在此过程期间从被驱动晶体管的栅极回收电荷。通过此过程，经回收的电荷可在随后驱动循环中用于至少部分驱动晶体管的栅极。在图1中描绘电路的一种此实例。图1描绘根据本专利技术的标的物的一些实施例的实例电路100，在电路100中分阶段将电荷施加到晶体管114的栅极116及/或从晶体管114的栅极116汲取电荷，其中从晶体管114的栅极116回收电荷。图1的电路100包含第一开关110、第二开关112、第三开关108及晶体管114。电路100还包含第一电压装置104、第二电压装置106及第三电压装置102。第一开关110耦合到第一电压装置104(其具有电势差“Vhigh”)及晶体管114的栅极116。第二开关112耦合到第二电压装置106(其具有电势差“Vlow”)及晶体管114的栅极116。第三开关108耦合到第三电压装置102(其具有电势差“Vint”)及晶体管114的栅极116。电压装置(即，第一电压装置104、第二电压装置106及第三电压装置102)中的每一者可操作以将电势差(即，供应电荷及/或汲取电荷)提供到晶体管114的栅极116。举例来说，电压装置可为AC电压源、DC电压源(例如，电池、电容器等等)、接地或能够提供电势差的任何其它装置。因此，电压装置中的每一者可用于经由栅极116驱动晶体管114以允许电流流动通过晶体管114的源极及漏极。尽管电压装置中的每一者都可用于驱动晶体管114，但在一些实施例中，仅第一电压装置104(即，Vhigh)能够将足以允许电流流动通过晶体管114的源极及漏极的电势提供到晶体管114的栅极116。在一些实施例中，第二电压装置106(即，Vlow)及第三电压装置102(即，Vint)不能将足以允许电流流动通过晶体管114的源极及漏极的电势提供到晶体管114的栅极116。此外，在所提供的实例中，第三电压装置102(即，Vint)的电势差大于第二电压装置106(即，Vlow)的电势差。因为第三电压装置102可能不能够提供足以允许电流流动通过晶体管114的源极及漏极的电势，所以第三开关108可经闭合(而第一开关110及第二开关112断开)以将电势差Vint施加于晶体管114的栅极116以部分驱动晶体管。即，电势差Vint可施加于晶体管114的栅极116而无需接通晶体管114。在其它实施例中，第三电压装置102可能能够提供足以允许电流流动通过晶体管114的源极及漏极的电势。在任一情况中，可将第三开关108认为是预充电开关，这是因为尽管闭合所述预充电开关会将一些电荷从第三电压装置102施加于晶体管114，但所述电荷小于施加于晶体管114的最终电荷。接着，可断开第三开关108且闭合第一开关110。闭合第一开关110会将电势差Vhigh施加于晶体管114的栅极116。无论第三电压装置102是否能够提供足以允许电流流动通过晶体管114的源极及漏极的电势，电势差Vhigh足以允许电流流动通过晶体管114的源极及漏极。因为电势差Vhigh足以允许电流流动通过晶体管114的源极及漏极，所以当电势差Vhigh被施加于晶体管114的栅极116时，晶体管114接通。因此，在此意义上，可将第一开关110认为是“接通开关”，这是因为闭合所述接通开关会将足以允许电流流动通过晶体管114的电荷从第一电压装置104施加于晶体管114。取决于电路的组件，当第一开关110被断开时，通过晶体管114的源极及漏极的电流的流动可停止。即，在一些实施例中，断开第一开关110可致使晶体管114关断，而在其它实施例中，晶体管114可能不关断直到来自晶体管114的栅极116的电荷被有源地汲取为止。无论在第一开关110断开之后电流是否流动通过晶体管114的源极及漏极，跨越晶体管114的栅极116仍存在电势差(即，晶体管114的栅极116上积累的电荷)。在一些实施例中，第三电压装置102可操作以从晶体管114的栅极116汲取此电势差。在此类实施例中，第三开关108闭合而第一开关110及第二开关112仍断开。如果第三电压装置102的电势小于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，其包括：第一开关，其耦合到第一电压装置及晶体管以选择性地将所述第一电压装置电连接到所述晶体管，其中当连接到所述晶体管时，所述第一电压装置经配置以提供足以允许电流流动通过所述晶体管的第一电荷；第二开关，其耦合到第二电压装置及所述晶体管以选择性地将所述第二电压装置电连接到所述晶体管，其中当连接到所述晶体管时，所述第二电压装置经配置以从所述晶体管移除电荷以停止电流流动通过所述晶体管；第三开关，其耦合到第三电压装置及所述晶体管以选择性地将所述第三电压装置电连接到所述晶体管，其中当连接到所述晶体管时，所述第三电压装置经配置以将小于所述第一电荷的第二电荷提供到所述晶体管；及所述晶体管。

【技术特征摘要】
2015.12.16 US 14/970,6941.一种设备，其包括：第一开关，其耦合到第一电压装置及晶体管以选择性地将所述第一电压装置电连接到所述晶体管，其中当连接到所述晶体管时，所述第一电压装置经配置以提供足以允许电流流动通过所述晶体管的第一电荷；第二开关，其耦合到第二电压装置及所述晶体管以选择性地将所述第二电压装置电连接到所述晶体管，其中当连接到所述晶体管时，所述第二电压装置经配置以从所述晶体管移除电荷以停止电流流动通过所述晶体管；第三开关，其耦合到第三电压装置及所述晶体管以选择性地将所述第三电压装置电连接到所述晶体管，其中当连接到所述晶体管时，所述第三电压装置经配置以将小于所述第一电荷的第二电荷提供到所述晶体管；及所述晶体管。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关都电耦合到所述晶体管的栅极。3.根据权利要求1所述的设备，其中所述第三电压装置是电容器。4.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一电压装置大于所述第三电压装置，且所述第三电压装置大于所述第二电压装置。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二电荷不足以允许电流流动通过所述晶体管。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关中的一或多者是晶体管。7.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：控制器，其操作性地耦合到所述第一开关、所述第二开关及所述第三开关，其中所述控制器经配置以：当所述第二开关及所述第一开关断开时闭合所述第三开关以经由所述第三电压装置将所述第二电荷施加于所述晶体管；在经由所述第三电压装置施加于所述晶体管的所述第二电荷稳定之后，断开所述第三开关；及在断开所述第三开关之后，当所述第三开关及所述第二开关都断开时闭合所述第一开关以经由所述第一电压装置将所述第一电荷施加于所述晶体管。8.根据权利要求7所述的设备，其中所述控制器进一步经配置以：断开所述第一开关；闭合所述第三开关以从所述晶体管移除电荷且将所述所移除的电荷施加于所述第三电压装置；在经由所述第三晶体管施加于所述第三电压装置的所述电荷稳定之后，断开所述第三开关；及在断开所述第三开关之后，闭合所述第二开关以经由所述第二电压装置从所述晶体管移除电荷。9.一种控制将电荷施加到晶体管的栅极及从晶体管的栅极移除电荷的方法，所述方法包括：闭合预充电开关，其中闭合所述预充电开关会将电荷从预充电电压装置施加于晶体管；断开所述预充电开关；及闭合接通开关，其中闭合所述接通开关将电荷从接通电压装置施加于所述晶体管，来自所述接通电压装置的所述电荷足以允许电流流动通过所述晶体管且高于来自所述预充电电压装置的所述电荷。10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括：在施加足以允许电流流动通过所述晶体管的电荷之后，断开所述接通开关；及闭合所述预充电开关，其中所述闭合所述预充电开关会将...

【专利技术属性】
技术研发人员：约格西·库马尔·拉马达斯，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US