用于调节晶体管的转换斜率的电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于调节晶体管的转换斜率的电路，所述电路包括所述晶体管；监视器模块，所述监视器模块耦接到所述晶体管，以评估所述晶体管的所述斜率；比较器，所述比较器耦接到所述监视器模块，以将所述斜率与目标斜率进行比较；以及驱动器，所述驱动器耦接到所述比较器和所述晶体管，以通过以下方式基于所述比较器的输出来调节所述晶体管的所述斜率：每个脉冲循环增加或降低向所述晶体管提供的电压至多一次，直到所述斜率达到所述目标斜率。所公开的电路解决了转换斜率控制的技术问题，即便对温度、拓扑和封装应力有任何依赖性。所公开的电路和技术实现了稳健斜率控制，而没有过分复杂性。

【技术实现步骤摘要】
用于调节晶体管的转换斜率的电路
本公开整体涉及电子器件，并且更具体地讲，涉及用于调节晶体管的转换斜率的电路。
技术介绍
晶体管已普遍存在，并且金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”)通常用作功率切换器件。MOSFET器件包括源极区、漏极区、在源极区和漏极区之间延伸的沟道区，以及邻近沟道区提供的栅极结构。栅极结构包括邻近沟道区设置并且通过薄的介电层与沟道区分离的导电栅极电极层。当MOSFET器件处于导通状态时，将电压施加到栅极结构以在源极区和漏极区之间形成导电沟道区，该导电沟道区允许电流流过该器件。在关断状态中，施加到栅极结构的任何电压都足够低以使得导电沟道不形成，并且因此电流流动不发生。在关断状态中，器件可支撑源极区和漏极区之间的高电压。关断状态至导通状态、或导通状态至关断状态之间的切换不是瞬时的。相反，需要一定量的时间才能使器件的电压或电流从另一种状态达到每种状态，并且在没有额外电路元件的情况下难以实现控制此时间(称为微调)，额外电路元件会给含有该器件的电路和产品带来不合需要的复杂性和成本。另外，控制此时间不合需要地依赖于温度、拓扑和均匀封装应力。
技术实现思路
转换斜率控制的技术问题因对温度、拓扑和封装应力的依赖性而加重，并且用于微调斜率的附加电路元件可带来不合需要的复杂性。所公开的电路和技术实现了稳健斜率控制，而没有过分复杂性。根据本申请的一个方面，提供了用于调节晶体管斜率的电路，该电路的特征在于其包括：晶体管；监视器模块，该监视器模块耦接到晶体管，以评估跨晶体管的电压或电流；比较器，该比较器耦接到监视器模块，以将跨晶体管的电压或电流与参考电流或电压进行比较；以及驱动器，该驱动器耦接到比较器和晶体管，以通过以下方式基于比较器的输出来调节晶体管的斜率：每个脉冲循环增加或降低向晶体管提供的电压或电流至多一次，直到斜率达到目标斜率。在一个实施方案中，电路的特征在于比较器还跟踪不同于斜率的第二电路条件。在一个实施方案中，电路的特征在于第二电路条件是欠载。在一个实施方案中，电路的特征在于第二电路条件是空载。在一个实施方案中，电路的特征在于第二电路条件是电压过载。在一个实施方案中，电路的特征在于第二电路条件是过电流。在一个实施方案中，电路的特征在于第二电路条件是短路。在一个实施方案中，电路的特征在于如果斜率不如目标斜率陡，则驱动器增加向晶体管提供的电压或电流，并且其中如果斜率比目标斜率更陡，则驱动器降低向晶体管提供的电压或电流。在一个实施方案中，电路的特征在于电路驱动发光二极管。在一个实施方案中，电路的特征在于电路驱动电机。附图说明因此，本文公开了用于调节晶体管斜率的系统和方法。在附图中：图1A是晶体管斜率可发生的示例性变化的曲线图；图1B是为匹配目标斜率而对晶体管斜率的示例性调节的曲线图；图2是示出晶体管斜率的调节的电路图；图3是示出调节晶体管斜率的特定实施方式的电路图；并且图4是用于调节晶体管斜率的示例性方法的流程图。然而，应当理解，附图中给定的具体实施方案以及对它们的详细描述并不限制本公开。相反，这些实施方案和详细描述为普通技术人员提供了分辨替代形式、等价形式和修改形式的基础，这些替代形式、等价形式和修改形式与给定实施方案中的一个或多个实施方案一起被包含在所附权利要求书的范围内。符号和命名在下面的说明书和权利要求书中通篇使用某些术语来指代特定的系统部件和构造。如本领域技术人员将理解的，公司可能利用不同的名称来指代一个部件。本文献并非意于在名称不同而功能相同的部件之间作出区分。在下面的讨论中以及在权利要求书中，术语“具有”和“包括”以开放形式使用，并且因此，这些术语应被解释成意指“包括但不限于…”。另外，术语“耦合”或“耦接”意指间接或直接的电连接或物理连接。因此，在各种实施方案中，如果第一器件耦接到第二器件，则该连接可能是通过直接电连接、通过经由其他器件和连接的间接电连接、通过直接物理连接，或者通过经由其他器件和连接的间接物理连接来实现的。具体实施方式在导通状态与关断状态之间的转换期间，每单位时间在输出(电压或电流)中测量晶体管斜率。达到每种状态的时间必须在通过周围电路和应用得知的特定容差内。典型的通用器件可具有每微秒5V的斜率。低功率运算放大器可具有每微秒0.5V的斜率，而快速运算放大器可具有每微秒50V或更大的斜率。然而，因微调、温度、拓扑、封装应力等引起的斜率变化极大地增加了违背此类容差的概率。图1A是此类变化的曲线图100。具体地讲，最左曲线表示关断状态(零输出)与导通状态(电压或电流的80％至100％输出)之间的目标斜率102，反之亦然。为了清楚起见，在曲线图100上示出了50％输出标记。目标斜率102是在考虑周围电路和应用的情况下针对理想时序优化的预定斜率。右边的曲线表示在操作期间实际晶体管斜率104的可能变化。可以看出，这些变化可偏离目标多达3倍，这很可能使晶体管处于切换容差以外。理想情况下，斜率调节将在操作期间使晶体管斜率104匹配目标斜率102。图1B是为匹配目标斜率152而对晶体管斜率154的调节的曲线图150。具体地讲，在第一脉冲循环或周期(被示出为最左边脉冲)期间，确定晶体管斜率154与目标斜率152之间的差值。此处，晶体管斜率154不如目标斜率152陡。因此，增加了向晶体管提供的电流或电压。在第二脉冲循环(被示出为中间脉冲)期间，晶体管斜率154比目标斜率152更陡，即，向晶体管提供了过大电压或电流。因此，降低了向晶体管提供的电流或电压。在第三脉冲循环(被示出为最右脉冲)期间，晶体管斜率154匹配目标斜率152，因此未发生向晶体管提供的电压或电流的增加或降低。这样，在操作期间通过以下方式调节晶体管的斜率：每个脉冲循环增加或降低向晶体管提供的电压或电流至多一次，直到晶体管斜率154达到目标斜率152。图2是示出晶体管斜率的调节的电路图。电路200包括晶体管204和监视器模块206，该监视器模块耦接到晶体管204，以评估跨晶体管204的电压或电流。可评估跨晶体管204的任何所需部分的电流或电压，并且晶体管204可为任何类型，具体取决于周围电路和应用。电路200还包括比较器210，该比较器耦接到监视器模块206，以将跨晶体管204的电压或电流与一个或多个参考电流或电压进行比较。监视器模块206的输出端可耦接到比较器210的输入端。比较器210还耦接到时钟208，并且时钟208的输出端可耦接到比较器210的输入端。时钟208可在各种实施方案中实现为锁相环路或振荡器，并且可使用时钟信号将监视器模块206的信号与参考值对准以便进行比较。比较器210和时钟208不必为了斜率调节而特别添加到或专门再利用于电路200。相反，在大多数应用中，已存在足够的电路来在斜率调节期间与它们的其他功能一起实现比较器210和时钟208。这样，不必为了利用斜率调节而添加会给整个系统带来不稳定性的过多电路。相反，事先既有的电路可被赋予作为斜率调节元件的额外功能。在至少一个实施方案中，根据在时钟208所提供的特定时间监视器模块206的输出是大于还是小于参考电压或电流，比较器210改变其输出。在一些实施方案中，比较器210可相对简单，诸如对较高或较低量值的检查，使得电流或电压发生一步增加或降低。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于调节晶体管的转换斜率的电路，其特征在于，所述电路包括：所述晶体管；监视器模块，所述监视器模块耦接到所述晶体管，以评估跨所述晶体管的电压或电流；比较器，所述比较器耦接到所述监视器模块，以将跨所述晶体管的所述电压或所述电流与参考电流或电压进行比较；驱动器，所述驱动器耦接到所述比较器和所述晶体管，以通过以下方式基于所述比较器的输出来调节所述晶体管的斜率：每个脉冲循环增加或降低向所述晶体管提供的电压或电流至多一次，直到所述斜率达到目标斜率。

【技术特征摘要】
2017.02.23 US 15/440,4391.一种用于调节晶体管的转换斜率的电路，其特征在于，所述电路包括：所述晶体管；监视器模块，所述监视器模块耦接到所述晶体管，以评估跨所述晶体管的电压或电流；比较器，所述比较器耦接到所述监视器模块，以将跨所述晶体管的所述电压或所述电流与参考电流或电压进行比较；驱动器，所述驱动器耦接到所述比较器和所述晶体管，以通过以下方式基于所述比较器的输出来调节所述晶体管的斜率：每个脉冲循环增加或降低向所述晶体管提供的电压或电流至多一次，直到所述斜率达到目标斜率。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述比较器还跟踪不同于所述斜率的第二电路条件。3.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗索瓦·劳兰特，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：美国,US