用于开关功率阶段的防振铃技术制造技术

本发明专利技术涉及用于开关功率阶段的防振铃技术。驱动器可以提供开关在两个阶段中在打开状态和关闭状态之间的转换。在第一阶段中，在开关的输出端的电压变化率可以被控制。在第二阶段中，开关的电流梯度可以被控制。在第一阶段和第二阶段之间的过渡可以基于在开关的输出端的电压值进行。

【技术实现步骤摘要】
用于开关功率阶段的防振铃技术
技术介绍
本专利技术一般地涉及用于输出开关的驱动电路，并且更具体地涉及用于在输出开关 电压中降低振铃并当控制多个开关时减小死区时间的驱动电路。 输出开关可用于响应来自驱动电路的控制信号而提供开关电压。输出开关可以提 供在低开关电压和高开关电压之间切换的输出电压。开关电压响应于开关的变化状态而在 这些值之间转换（例如，接通和断开状态）。在实践中，当输出开关在打开和关闭状态之间 切换时，切换电压伴随可导致不希望的噪声、对开关的过压应力或电磁干扰（EMI)的尖峰 或振铃。需要技术和电路以减少在开关电压中的不必要的尖峰和振铃。 电路的特性或电路所希望的性能可限制开关在接通和断开状态之间的过渡有多 快。然而，理想的是具有在这些状态之间快速过渡的开关。因此，需要技术以改进在开关的 开关状态之间的开关速度，同时还提供了电路的所希望的性能特性。 附图简述 因此，本专利技术的特征可以理解，一些附图的说明如下。但应当指出的是，该附图示 出了本专利技术的仅特定实施例，因此不应被认为是对其范围的限制，因为本专利技术可包括其他 等效实施例。 图1A和1B示出了根据本专利技术实施例图的示例性开关电路和开关电路内的值的曲 线图。 图2A和2B示出了根据本专利技术另一实施例的示例性开关电路及开关电路内的值的 曲线图。 图3A、3B和3C示出了根据本专利技术实施例的用于驱动开关的驱动电路和与驱动电 路相关联的信号的图形。 图4示出了根据本专利技术实施例，包括由控制电路控制的驱动器的电动机驱动电 路。 图5示出了根据本专利技术实施例，包括由控制电路控制的驱动器的升压转换器电 路。 图6示出了根据本专利技术实施例，包括由控制电路控制的驱动器的降压转换器电 路。 专利技术详述 本专利技术的实施例可提供用于控制提供切换电压的开关的驱动器。该驱动器可以提 供在两个阶段中在打开和关闭状态之间开关的转变。在第一阶段中，电压在开关的输出端 的电压变动率（slewrate)可以被控制。在第二阶段中，开关的电流梯度可以被控制。在 第一阶段和第二阶段之间的过渡可以基于开关的输出端的电压值进行。 该电路或方法可以改进电压变动率的速度，降低开关电压中的尖峰，提高效率，降 低EMI和/或提高开关速度。此外，切换多个开关之间的死区时间可通过交叉传导技术基 于由另一个开关中的电流决定的一个开关中的电流特定而降低。 图1A示出了根据本专利技术的一个实施例的示例性开关电路100。开关电路100可包 括开关112、驱动器120以及控制电路130。驱动器120可具有耦合到开关112的控制输入 端的控制输出。该控制电路130可具有耦合到驱动器120的控制输入端的控制输出。开关 112可以在一对参考电压（示为VDD和VSS)之间的导电通路中提供。 在图1A所示的实施例中，开关112被示为PM0S晶体管，以及VDD是比VSS高的电 压。其他类型的设备可以被使用（例如，NM0S)，在这种情况中，VDD和VSS的相对方向可被 颠倒。控制电路130和驱动器120可协作以根据两阶段而控制开关112在打开状态和关闭 状态之间的过渡。 如图1A所示，开关112可具有耦合到负载设备的输出端OUT。在图1A的示例中， 负载设备在其漏极耦合到开关112。负载可以是电感性负载，诸如扬声器或电机。开关112 可直接连接到参考电压VDD和VSS之间，或可替换地，可以是VDD-VSS路径中提供的许多组 件之一。例如，其他的开关114可在VDD-VSS路径中提供。 控制电路130可提供控制信号到驱动器120并驱动开关112。开关112的状态可 以调节在输出端OUT的开关电压Vsw和流过开关112的电流。在输出端OUT的电压可以被 提供给经由输出端OUT连接到开关的负载。输出端OUT也可耦合到控制电路130,以及控制 电路130可以基于在输出端OUT的电压Vsw控制驱动器120。输出端OUT的电压Vsw可随 着开关112的变化状态波动，改变其它开关（例如，开关114)的状态和/或负载的运行特 性。 该开关112可以是大功率设备，其具有比控制电路130和驱动器120内的组件的 速度更慢的开关速度。开关112的尺寸可以由用于特定应用的导通电阻要求（例如，100 毫欧或50毫欧）决定。控制电路130和/或驱动器120内的部件可基于开关112的尺寸 调整。在一个实施例中，控制电路130中的晶体管可具有1微米-10微米的栅极宽度，驱 动器120的晶体管可具有10微米-1000微米的栅极宽度，以及开关112可具有10, 000微 米-200000微米的栅极宽度。在一个实施例中，控制电路130中晶体管与开关112的比例 可以是1至10, 〇〇〇和1至100, 〇〇〇之间。驱动器120中晶体管与开关112的比例可以是 1至1000和1至10000。因此，控制电路130和驱动器120内的处理电路可响应于在输出 端OUT的变化条件，并如下所述控制开关112的操作。 施加于开关112的控制输入端的控制电压Vg可控制开关的状态。控制电压Vg(例 如，驱动强度）的特性可影响开关112的操作特性。例如，控制电压Vg可影响开关112的 速度和/或效率。此外，控制电压Vg可影响在输出端产生的开关波形Vsw的特性。控制电 压Vg的定时和值可有助于控制开关波形Vsw的尖峰或振铃，这可导致不必要的噪音、对设 备的过电压应力或电磁干扰（EMI)。 当在开关112的打开和关闭状态之间转换时，为了控制这些特征中的一个 或多个，驱动器120可以由控制电路130控制，以提供这两个阶段中的电压Vg。每个阶段可 以被独立地控制，以提供所需的开关112的性能和/或开关电压Vsw。在第一阶段中，驱动 器120可以通过提供第一驱动强度而控制控制电压Vg。在第二阶段中，驱动器120可以通 过提供第二驱动强度而控制控制电压Vg。控制电路130根据在输出端OUT的电压值Vsw在 第一阶段和第二阶段之间切换。例如，当开关电压Vsw达到了预定的切换值时，驱动器120 可控制以在第一阶段和第二阶段之间转换。 在开关112的栅极提供的电压可以基于开关112的强度（例如，驱动器120的导 通电阻）和电容。在从打开阶段向关闭的转换中，驱动器120可以在第一阶段驱动 开关112的栅极-漏极电容Cgd。在第二阶段中，驱动器120可以驱动开关112的栅极-源 极电容Cgs。电容Cgd和Cgs可具有不同的值，而开关112是在饱和区。在开关112的打 开状态和关闭状态之间，驱动器120可以在转变的每个阶段期间提供不同的驱动强度， 以控制开关112的性能。 图1B示出了根据本专利技术实施例，用于从打开状态转换到关闭状态的电路100 的电压和电流曲线图。如图1B所示，从打开状态到关闭状态的转换期间，在输出端 OUT的电压Vsw的可从低电压值（例如，地VSS)改变为高电压值（例如，参考电压VDD)。类 似地，当开关处于关闭状态时，流入开关112的电流II可以停止。 在期间T1中，驱动器120可以提供足以保持开关112处于打开状态的高控制电 压Vg。当开关112处于打开状态时，电流II可以流经开关112,以及电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，包括：耦合到输出端的开关；耦合到所述开关的控制输入端的驱动器电路，以向其提供控制信号；和控制电路，以基于在输出端的电压使得所述驱动器电路提供在两个阶段的控制信号到开关，驱动器在每个阶段中提供具有不同有效阻抗的控制信号。

【技术特征摘要】
2013.08.02 US 13/958,1411. 一种电路，包括： 禪合到输出端的开关； 禪合到所述开关的控制输入端的驱动器电路，W向其提供控制信号；和 控制电路，W基于在输出端的电压使得所述驱动器电路提供在两个阶段的控制信号到 开关，驱动器在每个阶段中提供具有不同有效阻抗的控制信号。2. 根据权利要求1所述的电路，其中，所述驱动器提供控制信号，W从打开状态到关闭 状态切换开关。3. 根据权利要求1所述的电路，其中，在输出端的电压达到预定值时，所述控制电路控 制驱动器改变它的有效阻抗。4. 根据权利要求3所述的电路，进一步包括： 禪合到所述输出端子的高侧开关；和 禪合到所述高侧开关的控制输入端的高侧驱动器，W提供高侧开关控制信号，用于控 制高侧开关在打开状态和关闭状态之间的转变，其中，所述高侧驱动电路向高侧开关提供 控制信号，W当在输出端的电压达到预定值时打开高侧开关。5. 根据权利要求1所述的电路，其中，所述控制电路包括比较器W比较在输出端的电 压和预定值，W及所述控制电路控制所述驱动器，W基于所述比较器的输出信号改变有效 阻抗。6. -种电路，包括： 禪合到输出端的开关； 禪合到所述开关的控制输入端的驱动器电路，W向其提供控制信号；和 控制电路，W基于在输出端的电压使得所述驱动器电路提供在两个阶段的控制信号到 开关，在第一阶段中，所述控制信号控制电压在的输出端的变动率，并在第二阶段中，所述 控制信号控制进入开关的电流的梯度。7. 根据权利要求6所述的电路，其中，所述驱动器提供控制信号，W从打开状态到关闭 状态切换开关。8. 根据权利要求6所述的电路，其中当在输出端的电压达到预定值时，控制电路控制 驱动器W从所述第一阶段改变为第二阶段。9. 根据权利要求8所述的电路，进一步包括： 禪合到所述输出端子的高侧开关；和 禪合到所述高侧开关的控制输入端的高侧驱动器，W提供高侧开关控制信号，用于控 制高侧开关在打开状态和关闭状态之间的转变，其中，所述高侧驱动电路向高侧开关提供 控制信号，W当在输出端的电压达到预定值时打开高侧开关。10. 根据权利要求6所述的电路，所述控制电路包括比较器W比较在输出端的电压和 预定值，W及所述控制电路控制所述驱动器，W基于所述比较器的输出信号从第一阶段改 变为第二阶段。11. 一种电路，包括： 禪合到输出端的开关； 禪合到所述开关的控制输入端的驱动器电路，W向其提供控制信号，所述驱动电路包 括第一驱动器开关和大小不同的第二驱动器开关；和 控制电路，w使驱动电路基于所述输出端的电压向开关提供两个阶段中的控制信号， 在第一阶段中，所述控制电路激活所述第一驱动器开关，W提供所述控制信号，W及在...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤田高史，
申请(专利权)人：亚德诺半导体集团，
类型：发明
国别省市：百慕大群岛;BM