【技术实现步骤摘要】
用于高压应用的感测设备
本公开涉及可感测高压域中的电压和/或电流的半导体器件,诸如用于功率转换。更具体地,本公开涉及可包括(例如,单片地包括)在(例如,电源转换器的)集成控制电路中的高压域感测设备。
技术介绍
电源转换器,诸如直流到直流(DC-DC)或交流到直流(AC-DC)电源转换器,用于广泛范围的应用中。例如,此类电源转换器可用于云计算服务器、汽车应用、工业应用等。在一些实施方式中,此类电源转换器使用高压电源。例如,此类高压电源可为400伏(V)、500V、600V、700V等。此类电源转换器的实施方式可包括电感电容(LC)谐振变压器电路和开关电路,该开关电路可控制由LC谐振变压器电路进行的充电和功率传递。此类开关电路可包括低侧开关(例如,在低压功率域或低压区域中操作的功率半导体开关)和高侧开关(例如,在高压功率域或高压区域中操作的功率半导体开关),其中LC谐振变压器电路的开关节点被限定(定位等)在高侧开关与低侧开关之间。例如,在一些实施方式中,此类开关节点可位于低侧绝缘栅双极晶体管(IGBT)的漏极端子与高侧IGBT的源极端子之间,其中低侧IGBT的源极连接到电接地部并且高侧IGBT的漏极连接到高压(AC或DC)电源电压。在一些实施方式中,可使用除了IGBT之外的功率晶体管开关器件(诸如功率场效应晶体管)。使用此类电源转换器实现的应用,诸如以上示例,可具有使用当前电源转换器实施方式可能无法实现的性能和效率要求。为了实现此类要求,可期望实现零伏切换(ZVS)和/或基于电流的切换控制。例如,在一些实施方式中 ...
【技术保护点】
1.一种集成电路,所述集成电路包括:/n半导体衬底;/n低压区域,所述低压区域被包括在所述半导体衬底中,所述低压区域包括:/n低侧驱动电路,所述低侧驱动电路被配置为控制电源转换器的低侧开关;/n高压区域,所述高压区域被包括在所述半导体衬底中,所述高压区域包括:/n第一导电类型的浮动区域;/n高压感测设备,所述高压感测设备设置在所述浮动区域中,所述高压感测设备包括:/n结型场效应晶体管(JFET),所述结型场效应晶体管被配置为以夹断模式操作;和/n分压器,所述分压器包括:/n第一端子,所述第一端子耦接到所述结型场效应晶体管的漏极;/n第二端子,所述第二端子耦接到所述结型场效应晶体管的栅极;和/n感测端子,所述分压器被配置为在所述感测端子上提供指示所述结型场效应晶体管的所述漏极与所述结型场效应晶体管的所述栅极之间电压差的电压;以及/n高侧驱动电路,所述高侧驱动电路与所述感测端子耦接,所述高侧驱动电路被配置为基于所述感测端子上的所述电压来控制所述电源转换器的高侧开关。/n
【技术特征摘要】
20200204 US 16/781,4341.一种集成电路,所述集成电路包括:
半导体衬底;
低压区域,所述低压区域被包括在所述半导体衬底中,所述低压区域包括:
低侧驱动电路,所述低侧驱动电路被配置为控制电源转换器的低侧开关;
高压区域,所述高压区域被包括在所述半导体衬底中,所述高压区域包括:
第一导电类型的浮动区域;
高压感测设备,所述高压感测设备设置在所述浮动区域中,所述高压感测设备包括:
结型场效应晶体管(JFET),所述结型场效应晶体管被配置为以夹断模式操作;和
分压器,所述分压器包括:
第一端子,所述第一端子耦接到所述结型场效应晶体管的漏极;
第二端子,所述第二端子耦接到所述结型场效应晶体管的栅极;和
感测端子,所述分压器被配置为在所述感测端子上提供指示所述结型场效应晶体管的所述漏极与所述结型场效应晶体管的所述栅极之间电压差的电压;以及
高侧驱动电路,所述高侧驱动电路与所述感测端子耦接,所述高侧驱动电路被配置为基于所述感测端子上的所述电压来控制所述电源转换器的高侧开关。
2.根据权利要求1所述的集成电路,其中:
所述结型场效应晶体管的源极被配置为与所述电源转换器的自举电压耦接,所述自举电压基于所述电源转换器的开关节点的电压在第一电压与第二电压之间变化;并且
所述结型场效应晶体管的所述栅极与所述电源转换器的所述开关节点耦接,
所述第一电压是所述集成电路的电源电压,并且
所述第二电压是所述电源转换器的高压电源电压加上所述集成电路的所述电源电压。
3.根据权利要求1所述的集成电路,其中所述电压差为高压电源与所述电源转换器的开关节点之间的电压差。
4.根据权利要求1所述的集成电路,其中所述电压差为所述电源转换器的高侧电流感测电阻器两端的电压差。
5.根据权利要求1所述的集成电路,其中分压器耦接在所述结型场效应晶体管的所述漏极与所述结型场效应晶体管的所述栅极之间,所述分压器包括:
第一电容器,所述第一电容器耦接在所述结型场效应晶体管的所述漏极与所述感测端子之间;和
第二电容器,所述第二电容器耦接在所述感测端子与所述结型场效应晶体管的所述栅极之间,
所述第一电容器包括设置在所述浮动区域内的电容网络,以及
所述第二电容器包括设置在所述低压区域中的金属氧化物金属电容器。
6.根据权利要求1所述的集成电路,其中分压器耦接在所述结型场效应晶体管的所述漏极与所述结型场效应晶体管的所述栅极之间,所述分压器包括:
螺旋电阻元件,所述螺旋电阻元件设置在所述浮动区域中,所述感测端子耦接到所述螺旋电阻元件以限定所述电阻电容分压器的第一电阻器和第二电阻器,
所述第一电阻器耦接在所述结型场效应晶体管的所述漏极与所述感测端子之间,并且
所述第二电阻器耦接在所述感测端子与所述结型场效应晶体管的所述栅极之间。
7.根据权利要求1所述的集成电路,其中所述分压器包括以下项中的至少一者:
电阻分压器;或
电容分压器。
8.根据权利要求1所述的集成电路,所述集成电路还包括高压终止区域,所述高压终止区域设置在所述低压区域与所述高压区域之间,
所述高压终止区域围绕所述浮动区域,
所述结型场效应晶体管是第一n沟道结型场效应晶体管,所述高压结终止区域包括第二n沟道结型场效应晶体管,
所述第二n沟道结型场效应晶体管的栅极耦接到电接地部,并且
所述第二n沟道结型场效应晶体管的源极被配置为电浮动。
9.一种集成电路,所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:A·埃拉米库拉萨尼,M·格瑞斯伍尔德,R·泰勒,
申请(专利权)人:半导体元件工业有限责任公司,
类型:发明
国别省市:美国;US
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