偏斜率受控驱动器电路制造技术

在所描述的实例中，偏斜率受控栅极驱动器电路(400)产生栅极控制信号(VG)，其实质上以阶梯方式上升直到达到第一阈值电压电平(VTH1)为止，因此所述栅极控制信号(VG)以受控偏斜率上升。当所述栅极控制信号(VG)上升超出大于所述第一阈值电压电平(VTH1)的第二阈值电压电平(VTH2)时，所述栅极控制信号(VG)实质上再次以阶梯方式上升。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】偏斜率受控驱动器电路
此通常涉及电子电路，且特定地说涉及偏斜率受控驱动器电路。
技术介绍
发光二极管(LED)照明的迅速增长导致大量集成电路装置将受控功率提供到LED。在许多应用中，LED输出强度需要实时改变。此功能通常称为调光控制。实现LED的调光控制的一种方法是脉宽调制。脉宽调制涉及短时段内的实质上恒定LED电流的换向或启动、停止及重启。为了避免闪烁效果，此启动-重启循环是以大约200Hz或更快的频率来执行，这使得LED电流的启动及重启对人眼是不可检测的。LED的表观亮度由通过LED的时间平均电流确定。因此，LED的调光与调光波形的占空比成比例。图1是经由脉宽调制实现调光的LED功率切换电路的电路图。电流源110将电流供应到LED120及MOSFET开关130。通过使得施加于栅极的电压VG为低或高来关断及接通电源开关控制到LED120的电流。当开关130关断时，电流Iinput流过LED120。当开关130接通时，电流Iinput流过开关130，将电流分流使其远离LED120。因此，LED的调光是由栅极控制信号VG的占空比来控制。此接通及关断电源开关130对于减小电磁发射来说是软性的。栅极控制信号VG中及通过LED120的电流ILED中的硬边缘导致不需要的频率谐波。各种应用符合不同的电磁干扰标准，因此其调节栅极控制信号VG的变化速率及LED电流的变化速率。常规地，偏斜率受控栅极驱动器电路适用于驱动电源开关130以实现软接通及软关断。图2是常规的偏斜率受控栅极驱动器电路200的电路图。偏斜率受控栅极驱动器电路200包含PMOS晶体管S3210及NMOS晶体管S4220。S3210及S4220的栅极耦合在一起以接收控制脉冲VCTRL。S3210及S4220的漏极耦合在一起以提供栅极控制信号VG。此栅极控制信号VG可经提供到图1的开关130的栅极以控制开关接通/关断。偏斜率控制由电流源I1230及I2240提供。电流源I1230控制栅极控制信号VG的上升速率，且电流源I2240控制VG的下降速率。VG的上升速率取决于开关S3210的栅极的电容及电流I1的值。类似地，VG的下降速率取决于开关S4220的栅极的电容及电流I2的值。因此，I1及I2经选择以提供栅极控制信号VG的所需上升及下降速率。此还可通过替换电阻器代替I1及I2或通过使用与栅极控制信号VG串联的电阻器来实施。当栅极驱动器电路200调节栅极控制信号VG的偏斜率时(这实现开关130的软接通/关断)，其使LED120中的电流脉冲展宽，从而产生输入脉冲与LED120接通的实际持续时间之间的差。图3是经提供到栅极驱动器电路200的输入控制脉冲VCTRL、栅极控制信号VG及通过LED120的电流ILED之间的关系的时序图。在VCTRL输入下降310之后，栅极电压VG以受控偏斜率缓慢地上升。VG的上升速率由电流源I1230控制。随着栅极控制信号VG在点320处上升高于电源开关130的接通/关断阈值VTH，开关130开始导通，且LED120中的电流ILED随着大部分电流Iinput流入开关130中而开始下降。当ILED下降到零(在点330处)且开关电流达到峰值时，跨开关130的漏极-源极电压VDS开始下降。在VDS放电的时间期间，栅极控制信号VG保持平坦。此被称为米勒平坦区且在图3中的340处示出。在点350处，VG在VDS下降到其最小值之后再次开始上升，这完全接通开关130。在开关130的关断期间，操作颠倒且电流源I2240控制栅极控制信号VG的下降速率。因此，常规的偏斜率受控栅极驱动器电路(例如栅极驱动器电路200)导致LED中的电流脉冲展宽，从而产生输入脉冲VCTRL与LED接通的实际持续时间之间的实质差。因为极小持续时间的脉冲不能实现，所以减小调光分辨率。
技术实现思路
在所描述的实例中，一种偏斜率受控晶体管驱动器电路可操作以驱动晶体管。所述电路产生晶体管驱动器信号，所述晶体管驱动器信号在上升时实质上以阶梯方式上升直到达到第一阈值电压电平为止，因此所述晶体管驱动器信号以受控偏斜率上升。当所述晶体管驱动器信号上升超出大于所述第一阈值电压电平的第二阈值电压电平时，所述晶体管驱动器信号实质上以阶梯方式上升。在一个实施例中，偏斜率受控晶体管驱动器电路产生栅极控制信号，所述栅极控制信号实质上以阶梯方式上升直到达到第一阈值电压电平为止，因此所述栅极控制信号以受控偏斜率上升。当所述栅极控制信号上升超出大于所述第一阈值电压电平的第二阈值电压电平时，所述栅极控制信号实质上再次以阶梯方式上升。在一个实施例中，所述偏斜率受控栅极驱动器电路维持第一阈值电压电平及大于所述第一阈值电压电平的第二阈值电压电平。所述栅极驱动器电路经配置以产生栅极控制信号，所述栅极控制信号实质上以阶梯方式下降直到达到所述第二阈值电压电平为止，其中在所述栅极控制信号下降到所述第二阈值电压电平之后，所述栅极控制信号以受控偏斜率下降直到达到所述第一阈值电压电平为止，因此所述栅极控制信号实质上以阶梯方式下降。另一实施例涉及包含第一及第二场效晶体管、电流源、开关及控制逻辑的偏斜率受控栅极驱动器电路。所述第一及第二场效晶体管的栅极耦合在一起以接收控制脉冲输入，且所述第一及第二场效晶体管的漏极耦合在一起以提供栅极控制信号。所述电流源经耦合以将电流供应到所述第一场效晶体管的源极。所述开关耦合到与所述电流源并联的第一场效晶体管的源极。所述控制逻辑经耦合以接收栅极控制信号且将开关控制信号提供到开关。所述控制逻辑维持第一阈值电压电平及大于所述第一阈值电压电平的第二阈值电压电平。如果所述栅极控制信号的电压小于所述第一及第二阈值电压电平，那么开关控制信号接通所述开关。如果所述栅极控制信号的电压大于第一阈值电压电平但小于第二阈值电压电平，那么开关控制信号关断所述开关。如果所述栅极控制信号的电压大于所述第一和第二阈值电压电平，那么开关控制信号接通所述开关。附图说明图1是经由脉宽调制实现调光的常规LED功率切换电路的电路图。图2是常规的偏斜率受控栅极驱动器电路的电路图。图3是经提供到图2的栅极驱动器电路、栅极控制信号及通过图1的LED的电流之间的关系的时序图。图4是说明性实施例的偏斜率受控栅极驱动器电路的电路图。图5是经提供到图4的栅极驱动器电路、栅极控制信号及通过被驱动的LED的电流之间的关系的时序图。图6是用于驱动场效晶体管的栅极的技术的流程图。具体实施方式说明性实施例提供被驱动的晶体管的软接通及软关断，同时减小栅极控制信号VG的展宽及经提供到LED的电流脉冲的后续展宽。图4是说明性实施例的偏斜率受控栅极驱动器电路400的电路图。电路400包含PMOS晶体管S3410及NMOS晶体管S4420。S3410及S4420的栅极耦合在一起以接收控制脉冲VCTRL。S3410及S4420的漏极耦合在一起以提供栅极控制信号VG。此栅极控制信号VG可提供到开关(例如图1的开关130)的栅极以控制开关接通/关断。为了清楚起见，图4中没有示出由栅极控制信号VG控制的开关。偏斜率控制由电流源I1430及I2440提供。电路400进一步包含PMOS晶体管S1450、NMOS晶体管S2455及控制逻辑460。控制逻辑460基于栅极控制信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子电路，其包括：偏斜率受控晶体管驱动器电路，其可操作以驱动晶体管且经配置以产生晶体管驱动器信号，所述晶体管驱动器信号实质上以阶梯方式上升直到达到第一阈值电压电平为止，因此所述晶体管驱动器信号以受控偏斜率上升。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.07 US 61/832,626;2013.11.27 US 14/092,6891.一种电子电路，其包括：偏斜率受控晶体管驱动器电路，其可操作以驱动晶体管且经配置以产生晶体管驱动器信号，所述晶体管驱动器信号实质上以阶梯方式上升直到达到第一阈值电压电平为止，因此所述晶体管驱动器信号以受控偏斜率上升，所述偏斜率受控晶体管驱动器电路包括偏斜率受控栅极驱动器电路，其可操作以驱动场效晶体管的栅极且经配置以产生栅极控制信号，所述栅极控制信号实质上以阶梯方式上升直到达到第一阈值电压电平为止，因此所述栅极控制信号以受控偏斜率上升；所述电子电路进一步包括：LED调光器电路，所述LED调光器电路包含：场效晶体管，其栅极经耦合以从所述偏斜率受控栅极驱动器电路接收所述栅极控制信号；发光二极管，其阳极耦合到所述场效晶体管的漏极且其阴极耦合到所述场效晶体管的源极；及电流源，其经耦合以将电流供应到所述场效晶体管的所述漏极及所述发光二极管的所述阳极。2.根据权利要求1所述的电子电路，其中在上升到大于所述第一阈值电压电平的第二阈值电压电平之后，所述栅极控制信号实质上以阶梯方式上升。3.根据权利要求2所述的电子电路，其中在上升到所述第一阈值电压电平之后，所述栅极控制信号以受控偏斜率上升直到达到米勒平坦区电平为止，且其中所述栅极控制信号随着所述场效晶体管的接通转变结束而再次开始上升。4.根据权利要求2所述的电子电路，其中所述栅极控制信号实质上以阶梯方式下降直到达到所述第二阈值电压电平为止，且其中在所述栅极控制信号下降到所述第二阈值电压电平之后，所述栅极控制信号以受控偏斜率下降直到达到所述第一阈值电压电平为止，因此所述栅极控制信号实质上以阶梯方式下降。5.根据权利要求4所述的电子电路，其中在下降到所述第二阈值电压电平之后，所述栅极控制信号下降到米勒平坦区电平且保持在所述米勒平坦区电平直到所述场效晶体管的漏极-源极电压达到其最大值为止，因此所述栅极控制信号以受控偏斜率下降直到达到所述第一阈值电压电平为止。6.根据权利要求1所述的电子电路，其中所述第一阈值电压电平等于或低于所述场效晶体管的接通/关断阈值电压。7.一种LED照明装置，其包括：偏斜率受控栅极驱动器电路，其可操作以驱动场效晶体管的栅极，所述偏斜率受控栅极驱动器电路维持第一阈值电压电平及大于所述第一阈值电压电平的第二阈值电压电平，其中所述偏斜率受控栅极驱动器电路经配置以产生栅极控制信号，所述栅极控制信号实质上以阶梯方式下降直到达到所述第二阈值电压电平为止，其中在所述栅极控制信号下降到所述第二阈值电压电平之后，所述栅极控制信号以受控偏斜率下降直到达到所述第一阈值电压电平为止，因此所述栅极控制信号实质上以阶梯方式下降；场效晶体管，其栅极经耦合以从所述偏斜率受控栅极驱动器电路接收所述栅极控制信号；发光二极管，其阳极耦合到所述场效晶体管的漏极且其阴极耦合到所述场效晶体管的源极；及电流源，其经耦合以将电流供应到所述场效晶体管的所述漏极及所述发光二极管的所述阳极。8.根据权利要求7所述的装置，其中在下降到所述第二阈值电压电平之后，所述栅极控制信号下降到米勒平坦区电平且保持在所述米勒平坦区电平直到所述场效晶体管的漏极-源极电压达到其最大值为止，因此所述栅极控制信号以受控偏斜率下降直到达到所述第一阈值电压电平为止。9.根据权利要求7所述的装置，其中所述第一阈值电压电平等于或低于所述场效晶体管的接通/关断阈值电压。10.根据权利要求7所述的装置，其中所述偏斜率受控栅极驱动器电路经配置以响应于控制脉冲输入而产生所述栅极控制信号，且其中所述栅极控制信号响应于所述控制脉冲输入的转变而实质上以阶梯方式下降直到达到所述第二阈值电压电平为止。11.一种偏斜率受控栅极驱动器电路，其包括：第一场效晶体管及第二场效晶体管，所述第一场效晶体管及所述第二场效晶体管的栅极耦合在一起以接...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏米特·普拉卡什·库尔卡尼，尹燕，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US