基于零电流检测的谐振转换器控制制造技术

本申请案是针对基于零电流检测的谐振转换器控制。揭示一种GaN谐振电路。所述GaN谐振电路包含功率开关，所述功率开关经配置以根据一或多个栅极信号选择性地传导，且经配置以产生指示流过所述功率开关的电流的值的开关信号。所述GaN谐振电路还包含经配置以响应于一或多个控制信号而产生所述栅极信号的功率开关驱动器，其中所述功率开关驱动器经配置以响应于所述开关信号指示流过所述功率开关的电流的值已转变越过阈值而使所述功率开关变为不传导。

Resonant converter control based on zero current detection

【技术实现步骤摘要】
基于零电流检测的谐振转换器控制交叉相关申请参考本专利申请案要求2018年11月14日提交的标题为“基于零电流检测的谐振转换器控制(RESONANTCONVERTERCONTROLBASEDONZEROCURRENTDETECTION)”的第16/190,794号美国专利申请案以及还有2019年4月8日提交的第16/378,529号美国专利申请案的优先权。每一前述公开案的内容的全文特此以引用的方式并入。
本专利技术大体上涉及功率转换电路，且特定来说涉及利用一或多个基于GaN的半导体装置的功率转换电路。
技术介绍
例如计算机、服务器和电视等等电子装置使用一或多个电能转换电路以将一种形式的电能转换成另一种形式的电能。一些电能转换电路使用称为半桥转换器的电路拓扑来将高DC电压转换成更低DC电压。因为许多电子装置对功率转换电路的大小和效率敏感，所以可能需要新型半桥转换器电路和组件来满足新型电子装置的需要。
技术实现思路
一个专利技术性方面是一种GaN谐振电路。所述GaN谐振电路包含功率开关，所述功率开关经配置以根据一或多个栅极信号选择性地传导，且经配置以产生指示流过功率开关中的电流的值的开关信号。所述GaN谐振电路还包含经配置以响应于一或多个控制信号而产生栅极信号的功率开关驱动器，其中所述功率开关驱动器经配置以响应于所述开关信号指示流过功率开关的电流的值已转变越过阈值而使功率开关变为不传导。另一专利技术性方面是一种操作GaN谐振电路的方法。所述方法包含提供一或多个栅极信号以使功率开关变为选择性地传导。所述方法还包含以所述功率开关产生指示流过所述功率开关的电流的值的开关信号。所述方法还包含以功率开关驱动器响应于一或多个控制信号而产生栅极信号。所述方法还包含以功率开关驱动器响应于开关信号指示流过功率开关的电流的值已转变跨越阈值而使功率开关变为不传导。附图说明图1是根据本专利技术的实施例的半桥式功率转换电路的简化示意图；图2是图1中所说明的低侧控制电路内的电路的简化示意图；图3是图1中所说明的第一电平移位晶体管的示意图；图4是图1中所说明的电平移位驱动电路的示意图；图5是图1中所说明的消隐脉冲产生器电路的示意图；图6是图5中说明的消隐脉冲产生器内的波形的实例；图7是图1中所说明的自举晶体管驱动电路的示意图；图8是图1中所说明的低侧晶体管驱动电路的框图图9是图1中所说明的启动电路的示意图；图10是可用作图9的示意图中的二极管箝位器的一系列二极管连接式基于GaN的增强型晶体管；图11是图1中所说明的UVLO电路的示意图；图12是图1中所说明的自举电容器充电电路的示意图；图13是相比于图12中所说明的电路的替代自举电容器充电电路的示意图；图14是图1中所说明的高侧逻辑和控制电路的示意图；图15是图14中所说明的第一电平移位接收器电路的示意图；图16是图14中所说明的第二电平移位接收器电路的示意图；图17是图14中说明的上拉触发电路的示意图；图18是图14中所说明的高侧UVLO电路的示意图；图19是图14中所说明的高侧晶体管驱动器电路的示意图；图20是图14中说明的高侧参考电压产生电路的示意图；图21是根据本专利技术的另一实施例的半桥式功率转换电路的简化示意图；图22是图21中所说明的低侧控制电路内的电路的简化示意图；图23是图22中所说明的第一电平移位晶体管的示意图；图24是图22中所说明的反相器/缓冲器电路的示意图；图25是图22中所说明的接通脉冲产生器电路的示意图；图26是图22中所说明的关断脉冲产生器电路的示意图；图27是图22中所说明的消隐脉冲产生器电路的示意图；图28是图22中所说明的低侧晶体管驱动电路的示意图；图29是图21中所说明的高侧控制电路内的电路的简化示意图；图30是图29中所说明的电平移位1接收器电路的示意图；图31是图29中所说明的电平移位2接收器电路的示意图；图32是图29中所说明的高侧UVLO电路的示意图；图33是图29中所说明的高侧晶体管驱动器电路的示意图；图34是根据本专利技术的实施例的静电放电(ESD)箝位电路的示意图；图35是根据本专利技术的实施例的静电放电(ESD)箝位电路的示意图；图36是根据本专利技术的实施例的电子封装的一部分的图示；图37是图36的电子封装的图示；图38是根据本专利技术的实施例的半桥式功率转换电路的说明。图39是说明图38的半桥式功率转换电路的操作的波形图。图40是电流检测FET的示意性说明。图41是电流检测FET的实施例的布局图。图42是驱动器电路的示意图。图43说明表示图42的驱动器电路的操作的波形图。图44是降压半桥式功率转换电路的说明。图45是说明图44的半桥式功率转换电路的操作的波形图。图46是可在开关转换器中使用的电路的示意性说明；图47说明表示图46的驱动器电路的操作的波形图；图48是可在开关转换器中使用的电路的示意性说明；图49说明表示图48的驱动器电路的操作的波形图。具体实施方式本专利技术的某些实施例涉及使用一或多个氮化镓(GaN)装置的半桥式功率转换电路。虽然本专利技术可适用于广泛多种半桥电路，但本专利技术的一些实施例尤其适用于被设计成在高频率和/或高效率下与集成驱动器电路、集成电平移位电路、集成自举电容器充电电路、集成启动电路和/或使用GaN和硅装置的混合式解决方案一起操作的半桥电路，如下文更详细地描述。半桥电路#1现参考图1，在一些实施例中，电路100可包含受经配置以调节递送给负载的功率的一或多个控制电路控制的一对互补功率晶体管(在本文中也被称为开关)。在一些实施例中，高侧功率晶体管连同控制电路的一部分安置在高侧装置上，且低侧功率晶体管连同控制电路的一部分安置在低侧装置上，如下文更详细地描述。图1中所说明的集成半桥式功率转换电路100包含低侧GaN装置103、高侧GaN装置105、负载107、自举电容器110和其它电路元件，如所说明且在下文更详细地论述。一些实施例还可具有提供到电路100的一或多个输入以调节电路的操作的外部控制器(在图1中未展示)。电路100仅是出于说明性目的，且其它变体和配置处于本专利技术的范围内。在一个实施例中，低侧GaN装置103可具有包含具有低侧控制栅极117的低侧功率晶体管115的基于GaN的低侧电路104。低侧电路104可进一步包含具有连接到低侧晶体管控制栅极117的输出123的集成低侧晶体管驱动器120。在另一实施例中，高侧GaN装置105可具有包含具有高侧控制栅极127的高侧功率晶体管125的基于GaN的高侧电路106。高侧电路106可进一步包含具有连接到高侧晶体管控制栅极127的输出133的集成高侧晶体管驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种谐振电路，其包括：/n功率开关，其经配置以根据一或多个栅极信号且根据流过所述功率开关的电流的值是否越过阈值而选择性地传导，其中所述功率开关包括：/n第一开关，其具有第一栅极、第一漏极和第一源极；以及/n第二开关，其具有第二栅极、第二漏极和第二源极，/n其中所述第一和第二栅极电连接，/n其中所述第一和第二漏极电连接，且/n其中所述第一开关传导比所述第二开关多的电流，且所述第二开关经配置以产生指示流过所述功率开关的电流的开关信号。/n

【技术特征摘要】
20181114 US 16/190,794;20190408 US 16/378,5291.一种谐振电路，其包括：
功率开关，其经配置以根据一或多个栅极信号且根据流过所述功率开关的电流的值是否越过阈值而选择性地传导，其中所述功率开关包括：
第一开关，其具有第一栅极、第一漏极和第一源极；以及
第二开关，其具有第二栅极、第二漏极和第二源极，
其中所述第一和第二栅极电连接，
其中所述第一和第二漏极电连接，且
其中所述第一开关传导比所述第二开关多的电流，且所述第二开关经配置以产生指示流过所述功率开关的电流的开关信号。


2.根据权利要求1所述的谐振电路，其中所述电流由电压信号指示且所述阈值是接地电压。


3.根据权利要求1所述的谐振电路，其中所述电流由电压信号指示且所述阈值是非零电压。


4.根据权利要求1所述的谐振电路，其中所述功率开关进一步包括连接于所述第一和第二源极之间的电阻器，且其中所述电阻器经配置以与所述第二开关协作地产生所述开关信号。


5.根据权利要求4所述的谐振电路，其中所述功率开关经配置以在所述电阻器与所述第二源极之间的连接处产生所述开关信号。


6.根据权利要求1所述的谐振电路，其中所述功率开关进一步包括比较器电路，所述比较器电路经配置以基于所述第二开关的电流是否大于所述阈值而与所述第二开关协作地产生所述开关信号。


7.根据权利要求1所述的谐振电路，其进一步包括功率开关驱动器，其中所述功率开关驱动器经配置以在所述功率开关已变为传导之后响应于所述开关信号指示流过所述功率开关的所述电流的值已经历从小于所述阈值的值到大于所述阈值的值或从大于所述阈值的值到小于所述阈值的值的第一转变而使所述功率开关变为不传导。


8.根据权利要求1所述的谐振电路，其中所述谐振电路包括降压式转换器。


9.根据权利要求1所述的谐振电路，其中所述谐振电路包括升压式转换器。


10.根据权利要求1所述的谐振电路，其进一步包括功率开关驱动器，其中所述功率开关驱动器经配置以响应于锁存器的输出具有响应所述开关信号的输出状态而控制所述功率开关的传导状态。


11.一种操作谐振电路的方法，其包括：
提供一或多个栅极信号以使功率开关变为选择性地传导；以及
以功率开关驱动器响应于开关信号指示流过所述功率开关的电流的值已转变越过阈值而使所述功率开关变为不传导，其中所述功率开关包括：
第一开关，其具有第一栅极、第一漏极和第一源极；以及
第二开关，其具有第二栅极、第二漏极和第二源极，
其中所述第一和第二栅极电连接，
其中所述第一和第二漏极电连接，且
其中所述第一开关传导比所述第二开关多的电流，且所述第二开关经配置以产生所述开关信号。


12.根据权利要求11所述的方法，其中所述电流是以电压信号来指示且阈值是接地电压。


13.根据权利要求11所述的方法，其中所述电流是以电压信号来指示且其中所述阈值是非零电压。


14.根据权利要求11所述的方法，其中所述功率开关进一步包括连接于所述第一和第二源极之间的电阻器，且其中所述电阻器经配置以与所述第二开关协作地产生所述开关信号。


15.根据权利要求11所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·普尔巴里奇，D·M·金策，
申请(专利权)人：纳维达斯半导体公司，
类型：发明
国别省市：美国;US