用于功率转换器的自驱动同步整流制造技术

本公开涉及用于功率转换器的自驱动同步整流，具体公开了一种具有隔离拓扑的功率转换器，其可以包括功率晶体管、感测晶体管和读出电路。感测晶体管可以与功率晶体管以电流镜结构进行配置，使得感测晶体管的栅极端耦合至功率晶体管的栅极端，以及感测晶体管的第一漏极/源极端耦合至功率晶体管的第一漏极/源极端。读出电路可耦合至功率晶体管的第二漏极/源极端和感测晶体管的第二漏极/源极端。读出电路可配置为使得感测晶体管的第二漏极/源极端处的电压与功率晶体管的第二漏极/源极端处的电压实质上相同。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率转换器，更具体地，涉及具有隔离拓扑的功率转换器。
技术介绍
具有隔离拓扑的功率转换器的次级侧上的整流通常利用一个(或多个)二极管来完成。然而，具有隔离拓扑的功率转换器的次级侧上的二极管整流可以被同步整流器来替代，其可以是代替标准二极管使用的任何适当类型的功率晶体管。同步整流器通常为Si功率MOSFET。由于功率转换器中切换的特性，同步整流器的控制会非常困难并且可能要求额外的硬件。
技术实现思路
总体上，本公开的目的在于提供一种方法和器件，其中具有隔离拓扑的功率转换器包括功率晶体管、感测晶体管和读出电路。感测晶体管可以与功率晶体管以电流镜结构来布置，使得感测晶体管的栅极端耦合至功率晶体管的栅极端，并且感测晶体管的第一漏极/源极端耦合至功率晶体管的第一漏极/源极端。读出电路可以耦合至功率晶体管的第二漏极/源极端和感测晶体管的第二漏极/源极端。读出电路可以被布置为使得感测晶体管的第二漏极/源极端处的电压与功率晶体管的第二漏极/源极端处的电压实质上相同。在附图和以下说明中阐述了本公开的一个或多个示例的细节。本公开的其他特征、目的和优点将根据说明书和附图以及权利要求变得显而易见。附图说明参照附图描述本专利技术的非限制性和非排他性示例。图1A是示出具有隔离拓扑的电源转换器的一部分的示例的框图。图1B是示出图1A的电源转换器的一部分的另一示例的框图。图1C是示出图1A的电源转换器的一部分的另一示例的框图。图2是示出图1A的进一步包括驱动级和电流感测电路的电源转换器的一部分的示例的框图。图3是示出图1A的电源转换器的一部分的示例的框图，其中读出电路包括跨导放大器。图4是示出图3的包括又一开关的电源转换器的一部分的示例的框图。图5是示出图4的电源转换器的一部分的示例的框图，其中电流感测电路包括截止比较器、导通比较器和SR控制逻辑。图6是示出包括图5所示电源转换器的一部分的电源转换器的示例的框图。图7是示出根据本专利技术各个方面的可以被图1A的一部分的示例使用的处理示例的流程图。具体实施方式将参照附图详细描述本公开的各个示例，其中在多幅图中类似的参考标号表示类似的部件和组件。参照各个示例并不限制本公开的范围，其仅通过所附权利要求当范围来限制。此外，本说明书中阐述的任何示例均不用于限制而仅是阐述本公开的许多可能示例中的一些。在说明书和权利要求中，除非另有指定，否则以下术语至少采用明确与本文相关联的含义。以下识别的含义不是必须限制这些术语而仅仅是提供术语的说明性示例。词语“一个”和“该”包括多个，并且包括“在…中”的含义包括“在…中”和“在…上”。本文使用的短语“在一个实施例中”或“在一个示例中”不是必须表示相同的实施例或示例，尽管其可以这么表示。类似地，本文使用的短语“在一个实施例中”或“在一个示例中”当使用多次时不是必须表示相同的实施例或示例，尽管其可以这么表示。如本文所使用的，术语“或者”是包括性“或”操作，并且等效于术语“和/或”，除非另外有明确表示。术语“部分地基于”、“至少部分地基于”或“基于”不是排他性的，并且允许基于没有描述的附加因素，除非另外有明确指定。术语“栅极”用于表示覆盖“栅极”和“基极”的一般性术语，术语“源极”用于表示覆盖“源极”和“发射极”的一般性术语，以及术语“漏极”表示覆盖“漏极”和“集电极”当一般性术语。术语“耦合”表示所连接项目之间的直接电连接或者通过一个或多个无源或有源中间器件进行的间接连接中的至少一种。术语“信号”表示电流、电压、电荷、温度、数据或其他信号中的至少一种。图1A是示出具有隔离拓扑的功率转换器的部分100的示例的框图。部分100包括功率晶体管M1、感测晶体管M2和读出电路110。功率晶体管M1具有耦合至节点N3的栅极端、耦合至节点N4的第一漏极/源极端以及耦合至节点N1的第二漏极/源极端。感测晶体管M2具有耦合至节点N3的栅极端、耦合至节点N4的第一漏极/源极端以及耦合至节点N2的第二漏极/源极端。读出电路110耦合至节点N1和节点N2。读出电路110被布置为使得节点N2处的电压基本与节点N1处的电压相同。由于电流镜布置和结构，感测晶体管M2和读出电路110一起操作为用于生成通过功率晶体管M1的电流的真实成比例版本的装置。被示为没有连接的节点通常不用于示出浮置节点，尽管在一些情况下，它们可以是浮置节点，但是代替地示出可以在各个示例中以不同配置连接的节点。例如，在一些示例中N3可以被驱动器有源驱动，但是没有示出驱动器，因为图1A是可具有许多不同布置并且不限于任何一种具体布置的高级框图。图1A示出了一个示例，其中，晶体管M1和M2的第一漏极/源极端分别是晶体管M1和M2的源极，并且晶体管M1和M2的第二漏极/源极端分别是晶体管M1和M2的漏极。然而，在其他示例中，晶体管M1和M2的第一漏极/源极端分别是晶体管M1和M2的漏极，并且晶体管M1和M2的第二漏极/源极端分别是晶体管M1和M2的源极(如下面更详细讨论的，在图1B中示出了示例)。图1A示出了晶体管M1和M2的示例，其中晶体管M1和M2是场效应晶体管。在一些示例中，晶体管M1和M2是基于Si的MOSFET。然而，本公开不限于此，并且在本公开的范围和精神内的各个示例中，晶体管M1和M2可以是任何适当类型的晶体管，包括但不限于例如氮化镓(GaN)FET、SiIGBT等。此外，尽管图1A示出了n型晶体管，但本专利技术不限于此，在其他示例中，可以使用p型晶体管。这些示例和其他示例均包括在本公开的精神和范围内。图1B是示出作为图1A的功率转换器100的示例的功率转换器的部分100B的框图。在图1B中，晶体管M1和M2的第一漏极/源极端分别是晶体管M1和M2的漏极，以及晶体管M1和M2的第二漏极/源极端分别是晶体管M1和M2的源极。图1C是示出作为图1A的功率转换器100的示例的功率转换器的部分100C的框图。在图1C中，功率转换器和感测晶体管分别是双极晶体管Q1和Q2。图2是示出功率转换器的部分200的示例的框图，其可以被用作图1A的部分100的示例。部分200还包括驱动级220和电流感测电路230。在一些示例中，节点N4和N1可以分别耦合至诸如VDD和GND的电源节点。...

【技术保护点】
一种器件，包括：功率转换器，具有隔离拓扑，包括：功率晶体管，包括栅极端、第一漏极/源极端和第二漏极/源极端；感测晶体管，包括栅极端、第一漏极/源极端和第二漏极/源极端，其中所述感测晶体管与所述功率晶体管以电流镜结构来布置，使得所述感测晶体管的栅极端耦合至所述功率晶体管的栅极端，以及所述感测晶体管的第一漏极/源极端耦合至所述功率晶体管的第一漏极/源极端；以及读出电路，耦合至所述功率晶体管的第二漏极/源极端和所述感测晶体管的第二漏极/源极端，其中所述读出电路被布置为使得所述感测晶体管的第二漏极/源极端处的电压与所述功率晶体管的第二漏极/源极端处的电压实质上相同。

【技术特征摘要】
2014.07.22 US 14/338,1911.一种器件，包括：
功率转换器，具有隔离拓扑，包括：
功率晶体管，包括栅极端、第一漏极/源极端和第二漏极/
源极端；
感测晶体管，包括栅极端、第一漏极/源极端和第二漏极/
源极端，其中所述感测晶体管与所述功率晶体管以电流镜结构来布
置，使得所述感测晶体管的栅极端耦合至所述功率晶体管的栅极端，
以及所述感测晶体管的第一漏极/源极端耦合至所述功率晶体管的第
一漏极/源极端；以及
读出电路，耦合至所述功率晶体管的第二漏极/源极端和所
述感测晶体管的第二漏极/源极端，其中所述读出电路被布置为使得
所述感测晶体管的第二漏极/源极端处的电压与所述功率晶体管的第
二漏极/源极端处的电压实质上相同。
2.根据权利要求1所述的器件，其中所述功率晶体管的第一漏
极/源极端是所述功率晶体管的漏极，所述功率晶体管的第二漏极/
源极端是所述功率晶体管的源极，所述感测晶体管的第一漏极/源极
端是所述感测晶体管的漏极，以及其中所述感测晶体管的第二漏极/
源极端是所述感测晶体管的源极。
3.根据权利要求1所述的器件，其中所述功率晶体管的第一漏
极/源极端是所述功率晶体管的源极，所述功率晶体管的第二漏极/
源极端是所述功率晶体管的漏极，所述感测晶体管的第一漏极/源极
端是所述感测晶体管的源极，以及其中所述感测晶体管的第二漏极/
源极端是所述感测晶体管的漏极。
4.根据权利要求1所述的器件，其中所述功率晶体管的栅极端
是所述功率晶体管的基极，所述功率晶体管的第一漏极/源极端是所
述功率晶体管的集电极，所述功率晶体管的第二漏极/源极端是所述
功率晶体管的发射极，所述感测晶体管的栅极端是所述感测晶体管

\t的基极，所述感测晶体管的第一漏极/源极端是所述感测晶体管的集
电极，以及其中所述感测晶体管的第二漏极/源极端是所述感测晶体
管的发射极。
5.根据权利要求1所述的器件，其中所述功率晶体管的栅极端
是所述功率晶体管的基极，所述功率晶体管的第一漏极/源极端是所
述功率晶体管的发射极，所述功率晶体管的第二漏极/源极端是所述
功率晶体管的集电极，所述感测晶体管的栅极端是所述感测晶体管
的基极，所述感测晶体管的第一漏极/源极端是所述感测晶体管的发
射极，以及其中所述感测晶体管的第二漏极/源极端是所述感测晶体
管的集电极。
6.根据权利要求1所述的器件，其中所述读出电路包括第一跨
导放大器，所述第一跨导放大器包括耦合至所述功率晶体管的第二
漏极/源极端的第一输入、耦合至所述感测晶体管的第二漏极/源极端
的第二输入以及耦合至所述感测晶体管的第二漏极/源极端的输出。
7.根据权利要求1所述的器件，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·伯纳查雅，O·奎勒曼特，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT