具有多个晶体管的电压调节器制造技术

电压调节器具有输入端子和接地端子。所述电压调节器包括高侧器件、低侧器件、以及控制器。所述高侧器件耦合在所述输入端子与中间端子之间。所述高侧器件包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管各自耦合在所述输入端子与所述中间端子之间，以使得所述第一晶体管控制所述第二晶体管的源漏开关电压。所述低侧器件耦合在所述中间端子与所述接地端子之间。所述控制器驱动所述高侧器件和所述低侧器件交替地将所述中间端子耦合到所述输入端子和所述接地端子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多个晶体管的电压调节器相关申请本申请要求享受于2013年3月15日提交的美国临时专利申请号61/790,619的优先权权益，以引用方式将其并入本文中。
下面的公开内容涉及半导体电压调节器器件。
技术介绍
电压调节器(诸如DC到DC转换器)用于为电子系统提供稳定的电压源。对于低功率器件(诸如膝上型笔记本和蜂窝电话)中的电池管理尤其需要有效的DC到DC转换器。已知开关电压调节器(或者简单来说“开关调节器”)是有效的DC到DC转换器。开关调节器通过将输入DC电压转换成高频率电压并对用于产生输出DC电压的高频率输入电压进行滤波来产生输出电压。具体来说，开关调节器包括用于将输入DC电压源(诸如电池)与负载(诸如，集成电路)交替地耦合或解耦的开关。输出滤波器(通常包括电感器和电容器)耦合在输入电压源与负载之间，以对开关的输出进行滤波并因此提供输出DC电压。控制器(诸如脉冲宽度调制器或脉冲频率调制器)对开关进行控制来保持基本上恒定的输出DC电压。
技术实现思路
总体而言，在一个方面中，本公开内容以具有输入端子和接地端子的电压调节器为特征。电压调节器包括在输入端子与中间端子的n型高侧器件，在中间端子与接地端子端子之间的n型低侧器件，以及驱动高侧器件和低侧器件来将中间端子交替地耦合到输入端子和接地端子的控制器。高侧器件包括具有耦合到输入端子的第一漏极和耦合到中间端子的第一源极的第一晶体管。高侧器件还包括具有耦合到第一晶体管的第一漏极的第二漏极和耦合到中间端子的第二源极的至少第二晶体管，以使得第一晶体管控制第二晶体管的漏源开关电压。第一晶体管和第二晶体管受控制器驱动，并且第一晶体管的漏极结具有导致第一晶体管具有比第二晶体管更高的击穿电压的掺杂分布。在另一个方面中，本公开内容以具有输入端子和接地端子的电压调节器为特征。电压调节器包括高侧器件、低侧器件、以及控制器。高侧器件耦合在输入端子与中间端子之间。高侧器件包括第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管和第二晶体管各自耦合在输入端子与中间端子之间，以使得第一晶体管控制第二晶体管的漏源开关电压。低侧器件耦合在中间端子与接地端子之间。控制器驱动高侧器件和低侧器件来将中间端子交替地耦合到输入端子和接地端子。在另一个方面中，本公开内容以对具有第一端子和第二端子的开关进行操作的方法为特征。方法包括使辅助晶体管导通，所述辅助晶体管具有耦合到第一端子的第一漏极、耦合到第二端子的第一源极、以及第一栅极。方法还包括在辅助晶体管导通的同时使主晶体管导通。主晶体管具有耦合到第一端子的第二漏极、耦合到第二端子的第二源极、以及第二栅极。主晶体管包括导致比辅助晶体管的击穿电压更低的击穿电压的漏极结掺杂分布。方法还包括在辅助晶体管导通的同时关断主晶体管，并关断辅助晶体管。在另一个方面中，本公开内容以对电压调节器中的开关进行操作的方法为特征。开关具有第一端子、第二端子，并且电压调节器包括耦合到第一端子和第二端子中的一个的电感器。方法包括使耦合在第一端子与第二端子之间的辅助晶体管导通。方法还包括在辅助晶体管导通的同时使主晶体管导通，其中，主晶体管耦合在第一端子与第二端子之间。主晶体管包括导致比辅助晶体管的击穿电压更低的击穿电压的漏极结掺杂分布。方法还包括在辅助晶体管导通的同时关断主晶体管，并且在关断主晶体管之后关断辅助晶体管。在另一个方面中，本公开内容以在测试模式下对电压调节器进行操作的方法为特征。方法包括针对具有高侧器件和低侧器件的电压调节器启用测试模式，其中，测试模式允许使电流同时通过高侧器件和低侧器件中的部分。方法还包括使高侧器件的晶体管导通。晶体管具有耦合到在高侧器件与低侧器件之间的输入端的第一漏极以及耦合到电压调节器的中间端子的第一源极。方法还包括使低侧器件的辅助晶体管和主晶体管导通，以使得通过高侧器件的晶体管的电流通过低侧器件的辅助晶体管和主晶体管。在另一个方面中，在测试模式下对电压调节器进行操作的方法包括针对具有高侧器件和低侧器件的电压调节器启用测试模式。所述测试模式允许使电流同时通过高侧器件和低侧器件中的部分。方法还包括使高侧器件的晶体管导通，其中，晶体管耦合在电压调节器的中间端子与电压调节器的输入端子之间。方法还包括使耦合到中间端子的低侧器件的辅助晶体管和主晶体管导通，以使得通过高侧器件的晶体管的电流通过低侧器件的辅助晶体管和主晶体管。实施方式可以包括以下各项的其中一项或多项。第一晶体管的漏极结可以具有比第二晶体管的漏极结更轻的掺杂。第一晶体管的尺寸在第二晶体管的尺寸的20％与30％之间。第一晶体管的导通状态的电导比第二晶体管的导通状态的电导更低。与第一晶体管相关联的开关时间可以比与第二晶体管相关联的开关时间更长。第一晶体管的饱和电流可以比流出中间端子的负载电流更高。第一晶体管可以具有比第二晶体管更大的安全工作区(SOA)。第一晶体管的栅极的厚度可以比第二晶体管的栅极的厚度更大。第二漏极可以耦合到输入端子。第二源极可以耦合到第一源极。高侧器件可以包括连接到第一晶体管的栅极的第一反相器，以及连接到第二晶体管的栅极的第二反相器。控制器可以通过借助第一反相器和第二反相器分别控制第一晶体管和第二晶体管来驱动高侧器件。低侧器件可以包括具有耦合到中间端子的第三漏极和耦合到接地端子的第三源极的第三晶体管，以及具有耦合到第三漏极的第四漏极和耦合到接地端子的第四源极的至少第四晶体管。第三晶体管可以至少部分地控制第四晶体管的工作。第三晶体管和第四晶体管由驱动器驱动，第三晶体管具有比第四晶体管更小的尺寸和更高的击穿电压。第三晶体管的漏极结可以具有比第四晶体管的漏极结更轻的掺杂分布。第三晶体管的尺寸可以在第四晶体管的尺寸的20％与30％之间。第三晶体管可以具有比第四晶体管更大的安全工作区(SOA)。第三晶体管的栅极的厚度比第四晶体管的栅极的厚度更大。第四漏极可以耦合到中间端子。第四源极可以耦合到第三源极。低侧器件可以包括连接到第三晶体管的栅极的第三反相器以及连接到第四晶体管的栅极的第四反相器。控制器可以通过经由第三反相器和第四反相器分别控制第三晶体管和第四晶体管来驱动低侧器件。控制器可以被配置为在使第二晶体管导通之前使第一晶体管导通。控制器可以被配置为在使第一晶体管导通与使第二晶体管导通之间施加延迟。控制器可以被配置为在关断第二晶体管之后关断第一晶体管。控制电路可以被配置为在使第一晶体管导通与使第二晶体管导通之间施加延迟。第一晶体管可以比第二晶体管更稳健地处理开关瞬变。第一晶体管和第二晶体管可以实现为单片器件。第一晶体管和第二晶体管以及控制器可以实现为单片器件。使主晶体管和辅助晶体管导通和关断可以包括将信号从控制器引导到第一栅极和第二栅极。主晶体管的导通可以在辅助晶体管的导通之后延迟预先确定的时间段。关断辅助晶体管可以在关断主晶体管之后延迟预先确定的时间段。主晶体管和辅助晶体管可以实现为单片器件。辅助晶体管的面积可以小于主晶体管的面积。当启用测试模式时，可以检查电压调节器内的故障情况。电压调节器可以被标记为在检测故障情况上是有缺陷的。辅助晶体管可以包括耦合到电压调节器的中间端子的第二漏极以及耦合到接地端子的第二源极。主晶体管可以包括耦合到第二漏极的第三漏极以及耦合到接地端子的第三源极。通过设置在电压调节器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有输入端子和接地端子的电压调节器，所述电压调节器包括：高侧器件，所述高侧器件耦合在所述输入端子与中间端子之间，所述高侧器件包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管各自耦合在所述输入端子与所述中间端子之间，以使得所述第一晶体管控制所述第二晶体管的漏源开关电压；低侧器件，所述低侧器件耦合在所述中间端子与所述接地端子之间；以及控制器，所述控制器驱动所述高侧器件和所述低侧器件以将所述中间端子交替地耦合到所述输入端子和所述接地端子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.15 US 61/790,6191.一种具有输入端子和接地端子的电压调节器，所述电压调节器包括：高侧器件，所述高侧器件耦合在所述输入端子与中间端子之间，所述高侧器件包括第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管各自耦合在所述输入端子与所述中间端子之间，以使得所述第一晶体管控制所述第二晶体管的漏源开关电压；低侧器件，所述低侧器件耦合在所述中间端子与所述接地端子之间，其中，所述低侧器件包括：第三晶体管，所述第三晶体管具有耦合到所述中间端子的第三漏极和耦合到所述接地端子的第三源极；以及第四晶体管，所述第四晶体管具有耦合到所述第三漏极的第四漏极和耦合到所述接地端子的第四源极，以使得所述第三晶体管控制所述第四晶体管的源漏开关电压；以及控制器，所述控制器驱动所述高侧器件和所述低侧器件以将所述中间端子交替地耦合到所述输入端子和所述接地端子，其中：由第一反相器驱动所述第三晶体管的栅极；由第二反相器驱动所述第四晶体管的栅极；所述第一反相器的正电压端子和所述第二反相器的正电压端子各自直接耦合至具有比所述接地端子更高的电势的第一电压源；以及所述第一反相器的负电压端子和所述第二反相器的负电压端子各自直接耦合到具有比所述接地端子更高的电势的第二电压源，所述第二电压源不同于所述第一电压源。2.根据权利要求1所述的电压调节器，所述第一晶体管的漏极结具有导致所述第一晶体管具有比所述第二晶体管更高的击穿电压的掺杂分布。3.根据权利要求2所述的电压调节器，其中：所述第一晶体管具有耦合到所述输入端子的第一漏极和耦合到所述中间端子的第一源极；并且所述第二晶体管具有耦合到所述第一晶体管的所述第一漏极的第二漏极和耦合到所述中间端子的第二源极。4.根据权利要求3所述的电压调节器，其中，所述第三晶体管的漏极结具有导致所述第三晶体管具有比所述第四晶体管更高的击穿电压的掺杂分布。5.根据权利要求2所述的电压调节器，其中，所述第一晶体管的漏极结具有比所述第二晶体管的漏极结更轻的掺杂分布。6.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·苏尼加，C·江，Y·卢，B·法特米扎德赫，A·保罗，J·阮，C·卡塞拉，
申请(专利权)人：沃尔泰拉半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US