电路及电子设备制造技术

本实用新型专利技术公开了电路及电子设备。电路包括第一、第二输入电源节点，第一、第二输入电源节点接收其间的电源电压。该电路包括高侧驱动器电路，耦合到高侧开关且在第一、第二高侧输出节点之间产生第一信号。该电路包括低侧驱动器电路，耦合到低侧开关，且在第一、第二低侧输出节点之间产生第二信号。该电路包括：浮置节点，接收施加在浮置节点和第二高侧输出节点之间的浮置电压；自举二极管，位于第一输入电源节点和中间节点之间；限流器电路，位于中间节点和浮置节点之间，感测浮置电压，且由于浮置电压达到阈值而抵消从中间节点流向浮置节点的电流。本实用新型专利技术的技术提供了具有改进的效率和/或鲁棒性的驱动器电路和电子设备。率和/或鲁棒性的驱动器电路和电子设备。率和/或鲁棒性的驱动器电路和电子设备。

【技术实现步骤摘要】
电路及电子设备


[0001]本说明书涉及具有高侧自举架构的半桥切换电路。

技术介绍

[0002]本领域已知的高电压(HV)半桥切换电路可用于各种应用中，例如电机驱动器设备、荧光灯的电子镇流器、电源设备和其它设备。
[0003]氮化镓(GaN)功率晶体管被越来越多地用于半桥切换电路中，以代替传统的功率晶体管(如传统的硅MOS场效应晶体管或绝缘栅双极晶体管(IGBT))，其目的是提高切换电路的整体效率。例如， GaN功率晶体管可以提供较低的栅极电容和较高的切换速度。
[0004]用于驱动半桥切换电路中的GaN功率晶体管的已知电路布置可能在效率和/或鲁棒性方面不能提供令人满意的性能。

技术实现思路

[0005]鉴于上述针对已知电路布置在效率和/或鲁棒性方面所面临的问题，本公开一个或多个实施例的目的是提供具有改进的效率和/或鲁棒性的用于半桥切换电路的驱动器电路。
[0006]例如，这样的电路可以完全集成在单片集成电路(IC)或芯片中。
[0007]一个或多个实施例可涉及相应的设备(例如，有源箝位反激转换器，或谐振LLC转换器)。
[0008]根据一个或多个实施例，电路可以包括第一输入电源节点和第二输入电源节点，第一输入电源节点和第二输入电源节点被配置为接收施加在第一输入电源节点和第二输入电源节点之间的第一电源电压，第一输入控制节点被配置为接收第一输入控制信号，并且第二输入控制节点被配置为接收第二输入控制信号。电路可包括高侧驱动器电路，该高侧驱动器电路被配置为耦合到半桥电路的高侧开关，高侧驱动器电路被配置为接收第一输入控制信号并在第一高侧输出节点和第二高侧输出节点之间产生用于控制高侧开关的第一输出控制信号。电路可包括被配置为耦合到半桥电路的低侧开关的低侧驱动器电路，低侧驱动器电路被配置为接收第二输入控制信号并在第一低侧输出节点和第二低侧输出节点之间产生用于控制低侧开关的第二输出控制信号。电路可以包括浮置电源节点，浮置电源节点被配置为接收施加在浮置电源节点和第二高侧输出节点之间的浮置电源电压。高侧驱动器电路可以电耦合在浮置电源节点和第二高侧输出节点之间，以接收浮置电源电压。电路可包括：自举二极管，自举二极管具有耦合到第一输入电源节点的阳极和耦合到中间电源节点的阴极；以及耦合在中间电源节点和浮置电源节点之间的限流器电路。限流器电路可以被配置为感测浮置电源电压，并且由于浮置电源电压达到阈值而抵消从中间电源节点流向浮置电源节点的电流。
[0009]在一些实施例中，限流器电路包括：第一场效应晶体管，具有相应的第一漏极
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体二极管，相应的第一漏极
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体二极管具有：阳极，被耦合到浮置电源节点；以及阴极，被耦合
到中间电源节点。
[0010]在一些实施例中，限流器电路包括：第二场效应晶体管，具有相应的第二漏极
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体二极管，相应的第二漏极
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体二极管具有：阳极，被耦合到浮置电源节点；以及阴极，被耦合到中间电源节点；电容，被耦合在中间电源节点和第二场效应晶体管的栅极端子之间；以及电阻，被耦合在浮置电源节点和第二场效应晶体管的栅极端子之间。
[0011]在一些实施例中，限流器电路包括状态比较器电路，状态比较器电路被配置为：将第一电源电压与切换电压进行比较，切换电压是在第二高侧输出节点和第二低侧输出节点之间被差分地感测到的，并且其中限流器电路被配置为：响应于切换电压超过第一电源电压，将第一场效应晶体管操作在导通状态。
[0012]在一些实施例中，限流器电路包括过电压比较器电路，过电压比较器电路被配置为：将表示浮置电源电压的信号与参考信号进行比较，并且其中限流器电路被配置为：响应于指示浮置电源电压超过参考信号的信号，将第一场效应晶体管操作在非导通状态。
[0013]在一些实施例中，限流器电路包括逻辑门，逻辑门被配置为根据状态比较器电路的输出信号和过电压比较器电路的输出信号生成输出逻辑信号，其中第一场效应晶体管响应于具有第一状态的输出逻辑信号而操作在非导通状态，并且响应于具有第二状态的输出逻辑信号而操作在导通状态，并且其中电路包括电阻电流流动路径，电阻电流流动路径位于逻辑门的输出节点和第二高侧输出节点之间。
[0014]在一些实施例中，限流器电路包括开关，开关被配置为：选择性地将第一场效应晶体管的栅极端子耦合到中间电源节点以接收正电压，或者耦合到另一电压节点，其中另一电压节点被配置为提供低于正电压的电压。
[0015]在一些实施例中，自举二极管包括自举场效应晶体管，自举场效应晶体管具有相应的漏极
‑
体二极管，相应的漏极
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体二极管具有：阳极，被耦合到第一输入电源节点；以及阴极，被耦合到中间电源节点。
[0016]在一些实施例中，电路包括：电源比较器电路，被配置为将第一电源电压与阈值电源电压进行比较；以及逻辑电路，被配置为响应于第一电源电压低于阈值电源电压，将自举场效应晶体管操作在非导通状态。
[0017]在一些实施例中，电路包括：自举比较器电路，被配置为将浮置电源节点处的电压与第一电源电压进行比较；以及逻辑电路，被配置为响应于浮置电源节点处的电压超过第一电源电压而切换，以将自举场效应晶体管操作在非导通状态。
[0018]在一些实施例中，电路包括：逻辑电路，被配置为：接收控制信号，控制信号指示低侧开关是处于导通状态还是处于非导通状态；以及响应于控制信号指示低侧开关处于非导通状态，将自举场效应晶体管操作在非导通状态。
[0019]在一些实施例中，电路包括：电平移位器电路，被配置为将第一输入控制信号从第一输入控制节点传播到高侧驱动器电路，其中电平移位器电路被电耦合到中间电源节点和第二输入电源节点。
[0020]在一些实施例中，电平移位器电路包括：第一电路，被耦合在中间电源节点和第二输入电源节点之间，第一电路包括：第一晶体管，具有第一导电端子和第二导电端子，第一导电端子被耦合到第二输入电源节点，第二导电端子被配置为接收第一输入控制信号，第一晶体管具有控制端子；以及第一电阻，被耦合在第一晶体管的第二导电端子与中间电源
节点之间；以及第二电路，被耦合在中间电源节点与第二高侧输出节点之间，第二电路包括：第二晶体管，具有第一导电端子和控制端子，第一导电端子被耦合到中间电源节点，控制端子被耦合到第一晶体管的第二导电端子，第二晶体管具有第二导电端子；以及第二电阻，被耦合在第二晶体管的第二导电端子与第二高侧输出节点之间。
[0021]在一些实施例中，电路还包括：高侧开关，被配置为在第三输入电源节点和第二高侧输出节点之间提供电流流线，其中第三输入电源节点被配置为接收高于第一电源电压的第二电源电压；以及
[0022]低侧开关，被配置为在第二高侧输出节点和第二低侧输出节点之间提供电流流线，其中第二高侧输出节点和第二低侧输出节点被配置为：在第二高侧输出节点和第二低侧输出节点之间提供切换电压。
[0023]在一些实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电路，其特征在于，包括：第一输入电源节点和第二输入电源节点，所述第一输入电源节点和所述第二输入电源节点被配置为：接收差分地施加在所述第一输入电源节点和所述第二输入电源节点之间的第一电源电压；第一输入控制节点和第二输入控制节点，所述第一输入控制节点被配置为接收第一输入控制信号，所述第二输入控制节点被配置为接收第二输入控制信号；高侧驱动器电路，被配置为耦合到半桥电路的高侧开关，所述高侧驱动器电路被配置为接收所述第一输入控制信号，并且在第一高侧输出节点和第二高侧输出节点之间差分地产生第一输出控制信号，用于控制所述高侧开关；低侧驱动器电路，被配置为耦合到所述半桥电路的低侧开关，所述低侧驱动器电路被配置为接收所述第二输入控制信号，并且在第一低侧输出节点和第二低侧输出节点之间差分地产生第二输出控制信号，用于控制所述低侧开关；浮置电源节点，被配置为接收差分地施加在所述浮置电源节点和所述第二高侧输出节点之间的浮置电源电压，其中所述高侧驱动器电路被电耦合在所述浮置电源节点和所述第二高侧输出节点之间，以接收所述浮置电源电压；中间电源节点；自举二极管，具有阳极和阴极，所述阳极被耦合到所述第一输入电源节点，所述阴极被耦合到所述中间电源节点；以及限流器电路，被耦合在所述中间电源节点和所述浮置电源节点之间，其中所述限流器电路被配置为感测所述浮置电源电压，并且响应于所述浮置电源电压达到阈值，抵消从所述中间电源节点流向所述浮置电源节点的电流。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述限流器电路包括：第一场效应晶体管，具有相应的第一漏极
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体二极管，所述相应的第一漏极
‑
体二极管具有：阳极，被耦合到所述浮置电源节点；以及阴极，被耦合到所述中间电源节点。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述限流器电路包括：第二场效应晶体管，具有相应的第二漏极
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体二极管，所述相应的第二漏极
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体二极管具有：阳极，被耦合到所述浮置电源节点；以及阴极，被耦合到所述中间电源节点；电容，被耦合在所述中间电源节点和所述第二场效应晶体管的栅极端子之间；以及电阻，被耦合在所述浮置电源节点和所述第二场效应晶体管的所述栅极端子之间。4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述限流器电路包括状态比较器电路，所述状态比较器电路被配置为：将所述第一电源电压与切换电压进行比较，所述切换电压是在所述第二高侧输出节点和所述第二低侧输出节点之间被差分地感测到的，并且其中所述限流器电路被配置为：响应于所述切换电压超过所述第一电源电压，将所述第一场效应晶体管操作在导通状态。5.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述限流器电路包括过电压比较器电路，所述过电压比较器电路被配置为：将表示所述浮置电源电压的信号与参考信号进行比较，并且其中所述限流器电路被配置为：响应于指示所述浮置电源电压超过所述参考信号的信号，将所述第一场效应晶体管操作在非导通状态。6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述限流器电路包括逻辑门，所述逻辑门
被配置为根据所述状态比较器电路的输出信号和所述过电压比较器电路的输出信号生成输出逻辑信号，其中所述第一场效应晶体管响应于具有第一状态的所述输出逻辑信号而操作在非导通状态，并且响应于具有第二状态的所述输出逻辑信号而操作在导通状态，并且其中所述电路包括电阻电流流动路径，所述电阻电流流动路径位于所述逻辑门的输出节点和所述第二高侧输出节点之间。7.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述限流器电路包括开关，所述开关被配置为：选择性地将所述第一场效应晶体管的栅极端子耦合到所述中间电源节点以接收正电压，或者耦合到另一电压节点，其中所述另一电压节点被配置为提供低于所述正电压的电压。8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述自举二极管包括自举场效应晶体管，所述自举场效应晶体管具有相应的漏极
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体二极管，所述相应的漏极
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体二极管具有：阳极，被耦合到所述第一输入电源节点；以及阴极，被耦合到所述中间电源节点。9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，包括：电源比较器电路，被配置为将所述第一电源电压与阈值电源电压进行比较；以及逻辑电路，被配置为响应于所述第一电源电压低于所述阈值电源电压，将所述自举场效应晶体管操作在非导通状态。10.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，包括：自举比较器电路，被配置为将所述浮置电源节点处的电压与所述第一电源电压进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：