负载旁路压摆控制技术制造技术

提供用于集成压摆率控制电路的技术。在某些例子中，用于旁路晶体管的可调节的集成压摆率控制电路可以提供三十年的可调性。在例子中，压摆率控制电路可包括负载旁路晶体管、电耦合在负载旁路晶体管的导通节点和负载旁路晶体管的控制节点之间的压摆率控制电容器、和电流镜电路。电流镜电路可以包括与压摆率控制电容器和控制节点串联电耦合的感测晶体管、以及镜像晶体管，所述镜像晶体管电耦合在电源和控制节点之间，以选择性地向所述控制节点或从所述控制节点提供分流电流，该分流电流绕过压摆率控制电容器以限制导通节点处的电压的压摆率。

【技术实现步骤摘要】
负载旁路压摆控制技术相关申请的交叉引用本申请要求2018年12月20日提交的、申请号为16/227,988的、名称为“负载旁路压摆控制技术”美国专利申请的优先权，出于所有目的通过引用将其整体合并于此。
本公开讨论负载电流控制技术，更特别地讨论负载旁路晶体管的压摆率控制技术。
技术介绍
负载旁路切换是一种将旁路开关与负载并联放置、使得电流(即功率)可以在负载周围分流而不会中断电流的技术。压摆率定义为旁路开关两端电压的时间变化率。负载旁路开关的实际用途是发光二极管(LED)的脉冲宽度调制调光。LED可以串联连接，以使每个LED中流过相同的电流，因此可以确保匹配的光输出。可以通过致动与一个或多个LED并联的开关来消散来自单个LED或多LED区段的光，以用于调光目的，从而将串联LED的该部分周围的电流转移。此技术的一个流行名称是矩阵LED调光。LED驱动器通常会调节流向LED的电流，而不是电压。当部分LED负载被旁路时，即使电流保持不变，整个负载上的电压也会改变。由于矩阵调光会产生电压阶跃，因此在某些情况下，在开关导通和关断过渡期间进行压摆率控制可以缓解光强波动，否则电压阶跃会产生这种波动。压摆率控制可以留出时间在LED灯串上对存储电容器进行充电和放电。对于产生不连续电流脉冲的开关模式DC/DC电源转换器，输出存储电容器可以过滤或平滑流向负载的电流。“升压”或升压转换器是一种DC/DC转换器，通常使用输出存储电容器。由于旁路开关事件，LED以及其他类型的负载中电流的显着波动可能会导致电压或电流尖峰，从而可能破坏负载的运行，导致LED负载闪烁，或者可能由于电气原因损坏负载压力过大。在旁路开关应用中限制电压压摆率的常规技术可以在控制晶体管和旁路晶体管的开关节点(例如，漏极)之间增加积分电容器。该电容器通常被称为米勒电容器。另外，常规技术还以固定电流对双绞晶体管的栅极进行充电或放电。当插入晶体管处于开通或关断阈值时，电流可以开始通过米勒电容器流动，以抵消插接晶体管的控制电容器的充电或放电，从而提供取决于米勒电容器的电容值。常规技术具有许多缺点。一个缺点是一旦设置了米勒电容器和控制电容器的充电电流，就不能调节压摆率。第二个缺点是即使控制路由器未处于开启或关闭阈值且没有提供旁路开关电压压摆率控制的优势，米勒电容器也会增加控制路由器上的总电容。当附加较小的充电和放电电流时，额外的电容可能会导致将控制路由器置于阈值电压的意外的长时间延迟。第三个缺点是对于包括升压型开关模式转换器的系统，要实现足够的压摆率控制，可接受的米勒电容可能不切实际地变大而成为片上集成电路元件，或者充电/放电电流不切实际地变小这样，充电/放电电流会被结漏电流所淹没。对于集成的米勒电容器，常规压摆率技术的实现通常将压摆率限制为5V/μs。较慢的压摆率通常需要使用分立的外部电容器。
技术实现思路
本专利技术提供一种设置为通过旁路晶体管的第一和第二导通节点耦合至负载的压摆率受控负载旁路电路，所述负载旁路电路包括：电容器，电耦合在所述旁路晶体管的第一导通节点和所述旁路晶体管的控制节点之间；以及电流镜电路，包括：第一晶体管，与所述电容器和所述控制节点串联电耦合；和第二晶体管，电耦合在电源和所述控制节点之间，以选择性地向所述控制节点或从所述控制节点提供电流，该电流绕过所述电容器以限制所述旁路晶体管的第一导通节点和第二导通节点两端的电压的压摆率。本专利技术还提供一种控制负载旁路电路的电压压摆率的方法，该方法包括：对耦合在所述负载旁路电路的旁路晶体管的控制节点和第一导通节点之间的电容器进行充电或放电；使用耦合到所述旁路晶体管的控制节点的电流镜来缩放所述电容器的电流；使用耦合到所述电流镜的晶体管的控制节点的第一电流源设置所述电流镜的比例因子；和其中所述电流镜的比例因子被配置为放大所述电容器的电容效应并控制所述旁路晶体管的第一导通节点和第二导通节点两端的电压压摆率。本专利技术还提供一种系统，包括：被配置为从电源接收电力的负载；和耦合到所述负载的电流旁路电路，所述电流旁路电路被配置为选择性地分流来自所述负载的电流，并且当分流的电流量改变时，控制所述负载处所述电流旁路电路两端的电压变化；其中所述电流旁路电路包括：负载旁路晶体管，包括第一和第二导通节点，被布置为与所述负载耦合，以及控制节点，用于控制所述第一和第二导通节点之间的导通；电容器，电耦合在所述负载旁路晶体管的所述第一导通节点和所述控制节点之间；和第一电流镜电路，包括与所述电容器和所述控制节点串联电耦合的第二晶体管、以及第三晶体管，所述第三晶体管电耦合在电源轨和所述控制节点之间，以选择性地向所述控制节点或从所述控制节点提供第一电流，该第一电流绕过所述电容器以限制所述第一和第二导通节点两端的电压的变化。附图说明在不一定按比例绘制的附图中，相似的数字可以在不同的视图中描述相似的组件。具有不同字母后缀的相似数字可以表示相似组件的不同实例。附图通过示例而非限制的方式大体上示出了本文档中讨论的各种实施例。图1总体上示出了根据本主题的具有可调节的压摆率控制的示例旁路系统。图2示出了示例性旁路晶体管电路，该示例性旁路晶体管电路包括示例性压摆率控制，该压摆率控制用于使旁路晶体管(MBP)从高阻抗状态转变为低阻抗状态，反之亦然。图3总体上示出了示例性可调电流源，该示例性可调电流源用于提供可编程电流以设置图1和图2的示例性电路的控制节点偏移电压。图4A和图4B以图形方式示出了根据本专利技术主题的使用压摆率控制电路可以实现的电压压摆率的范围。图5示出了控制跨过被配置为选择性地从负载转移电流的旁路晶体管的导通节点两端的电压压摆率的示例方法。具体实施方式本专利技术人已经确定了压摆率控制技术，该压摆率控制技术允许可以在片上集成在小型集成压摆率控制电路中的小型电容器，并且可以像大得多的电容器那样工作。另外，当旁路晶体管工作在易于在相应负载上产生大电流变化以及随后大电压变化的区域中工作时，通过压摆率控制技术产生的放大电容效应就会显现出来。在其他时候，小电容器的未放大电容值可以控制旁路晶体管的导通节点两端的电压摆率。本技术可以为旁路晶体管的控制节点提供强的充电或放电电流，使得泄漏电流不会压倒压摆率控制。另外，压摆率可以很容易地调节。例如，本文所述的集成电路，可调的压摆率控制电路可以提供多达三十个的压摆率幅度范围(例如，从1V/1μs到1V/1000μs)，例如可以帮助适应具有不同带宽的不同DC/DC转换器功率级。图1总体上示出了根据本主题的具有可调节的压摆率控制的示例旁路系统100。系统100可以包括旁路晶体管(MBP)、负载101、旁路控制开关102以及示例性的压摆率控制电路103。为了说明清楚，压摆率控制仅在旁路晶体管(MBP)的一个转变上实现。在某些示例中，负载101可以是几个串联设备的一部分，并且可以由第一电源电压(VD)(未示出)来提供。在一些示例中，负载101可以是单个设备。旁路控制开关102可以响应于外部信号并且可以控制旁路晶体管(MBP)的控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.设置为通过旁路晶体管的第一和第二导通节点耦合至负载的压摆率受控负载旁路电路，所述负载旁路电路包括：/n电容器，电耦合在所述旁路晶体管的第一导通节点和所述旁路晶体管的控制节点之间；以及电流镜电路，包括：/n第一晶体管，与所述电容器和所述控制节点串联电耦合；和/n第二晶体管，电耦合在电源和所述控制节点之间，以选择性地向所述控制节点或从所述控制节点提供电流，该电流绕过所述电容器以限制所述旁路晶体管的第一导通节点和第二导通节点两端的电压的压摆率。/n

【技术特征摘要】
20181220 US 16/227,9881.设置为通过旁路晶体管的第一和第二导通节点耦合至负载的压摆率受控负载旁路电路，所述负载旁路电路包括：
电容器，电耦合在所述旁路晶体管的第一导通节点和所述旁路晶体管的控制节点之间；以及电流镜电路，包括：
第一晶体管，与所述电容器和所述控制节点串联电耦合；和
第二晶体管，电耦合在电源和所述控制节点之间，以选择性地向所述控制节点或从所述控制节点提供电流，该电流绕过所述电容器以限制所述旁路晶体管的第一导通节点和第二导通节点两端的电压的压摆率。


2.权利要求1所述的压摆率受控负载旁路电路，包括第一电流源，耦合到所述第一晶体管的控制节点和所述第二晶体管的控制节点，并被配置为设置所述电流镜电路的增益。


3.权利要求2所述的压摆率受控负载旁路电路，其中所述增益被配置为放大所述电容器的电容效应。


4.权利要求2所述的压摆率受控负载旁路电路，其中所述第一电流源是可调的。


5.权利要求2所述的压摆率受控负载旁路电路，包括β辅助晶体管，具有耦合至所述电源的第一节点、耦合至所述第二晶体管的控制节点的第二节点以及耦合至所述电容器的控制节点。


6.权利要求2所述的压摆率受控负载旁路电路，包括电阻器，被配置为将所述第一晶体管的控制节点与所述第二晶体管的控制节点耦合。


7.权利要求6所述的压摆率受控负载旁路电路，包括第二电流源，耦合在所述电源和所述旁路晶体管的控制节点之间。


8.权利要求7所述的压摆率受控负载旁路电路，其中所述旁路晶体管的第一和第二导通节点两端的电压变化(dv/dt)由下式给出：



其中I1是所述第二电流源的电流，I2是所述第一电流源的电流，R1是所述第一电阻器的电阻，C是所述电容器的电容，N是所述电流镜电路的增益，并且VT是所述旁路晶体管的阈值电压。


9.一种控制负载旁路电路的电压压摆率的方法，该方法包括：
对耦合在所述负载旁路电路的旁路晶体管的控制节点和第一导通节点之间的电容器进行充电或放电；
使用耦合到所述旁路晶体管的控制节点的电流镜来缩放所述电容器的电流；
使用耦合到所述电流镜的晶体管的控制节点的第一电流源设置所述电流镜的比例因子；和
其中所述电流镜的比例因子被配置为放大所述电容器的电容效应并控制所述旁路晶体管的第一导通节点和第二导通节点两端的电压压摆率。


10.权利要求9所述的方法，其中设置电流镜的比例因子包括在所述电流镜的第一晶体管的控制节点与所述电流镜的第二晶体管的控制节点之间发展偏移电压。


11.权利要求10所述的方法，其中所述发展偏移电压包括在电阻器两端发展偏移电压，该电阻器被配置为将所述第一晶体管的控制节点与所述第二晶体管的控制节点耦合。


12.权利要求11所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·斯蒂芬·扬，齐昕，
申请(专利权)人：模拟设备国际无限公司，
类型：发明
国别省市：爱尔兰;IE