本发明专利技术提供了集成的功率转换器和栅极驱动器电路，该栅极驱动器电路被设置成向ＤＣ／ＤＣ转换器提供开关电压。栅极驱动器电路和ＤＣ／ＤＣ转换器两者都包括至少一个晶体管以及至少一个另外元件。ＤＣ／ＤＣ转换器被设置成将输入电压Ｖ↓［ｉｎ］转换成输出电压Ｖ↓［ｏｕｔ］并将Ｖ↓［ｏｕｔ］提供给负载。本发明专利技术还提供一种功率转换器，其包括栅极驱动器和ＤＣ／ＤＣ转换器。栅极驱动器电路可设计成使得晶体管为适合于以ＭＭＩＣ－工艺（单片微波集成电路）或ＲＦＩＣ－工艺（射频集成电路）制造的晶体管的形式。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于在DC/DC转换器中操作晶体管开关的栅极驱动器的 领域，更为具体地涉及以微波单片集成电5^MMIC )或射频集成电路(RFIC) 技术集成DC/DC转换器和栅极驱动器的领域。
技术介绍
如今，DC/DC转换器通常用于电子工业中来改变馈电功率的电压或极 性。最简单的转换器是包括与DC源串联的一个或几个电阻器以便通过电 阻器进行分压的线性转换器。普通类型的开关式DC/DC转换器以一定频率 将DC电压施加在电感器上。典型的频率大约为100-500kHz。当电压施加 到电感器上时，电流流过该电感器，并且电磁能被存储在该电感器中。当 电感器上的电压被切断时，存储在电感器中的能量将流过连接到DC/DC 转换器的输出端的负载。理想的是，该DC/DC转换器的输入电压Vh与该 转换器的输出电压V。ut之间的关系如同总循环时间T与电压被施加到电感 器上的时间t。n之间的关系，即/^OWf f。H通过变化电感器上的电压的导通/关断时间，可以改变DC/DC转换器的输 出电压。该关系对于所谓的步降转换器是有效的，在该步降转换器中，输 出电压相对于输入电压被降低。也有能够相对于输入电压提高输出电压或能够改变极性的可用 DC/DC转换器。转换器类型的一些示例是降压式(Buck)、升压式(Boost)、 降压-升压式、回扫式(Flyback)、推挽式以及单端初级电感式(S印ic)。 它们都基于以下原理，即在第一循环期间在电感器上存储能量，然后在第 二循环期间释放能量。晶体管用于开关流向电感器的电流。为完成这项工 作，晶体管需要施加到其基敗或栅极的开关电压。该开关电压由栅极驱动 器电i^供，下面将进行解释。图la示出了一种现有技术的DC/DC转换器100,其具有串联连接在该DC/DC转换器的地103和具有电势Vin的电压输入端104之间的两个晶 体管T1和T2， 101和102。每个晶体管有三个端子栅极、源极和漏极。 晶体管的栅极105和106连接到第一连接点107。晶体管T2， 102的源极 108连接到地103。晶体管T2的漏极109经由第一连接线110连接到晶体 管Tl， 101的源极111，且晶体管Tl的漏极112连接到电压输入端104 的输入电压Vin。第一二极管113连接在地和第二连接点118之间。第二 连接点118经由第二连接线119连接到晶体管T2的漏极109。 二极管的 正向是M到第二连接点118。第一电感器114连接在第二连接点118和 第三连接点115之间。最后，第一电容器116和第一负载117并联连接在 地和第三连接点115之间。因而在负载117上提供输出电压V。ut。晶体管 Tl是P-沟道增强模式类型，晶体管T2为所谓的N-沟道^^模式类型。 这些晶体管类型的特性在图lb的图中示出，其中横轴123为栅电压Vg， 纵轴124为漏电流Id。穿过晶体管T1的漏电流以曲线121示出，对应的 穿过晶体管T2的电流以曲线122示出。可以看出，穿过晶体管T1的电流 随着栅电压的下降而增加，而穿过晶体管T2的电流随着栅电压的增加而 增加。因此，这些晶体管被称为互补性晶体管。漏电流Id为0处的栅电 压Vg被称为夹断电压。第一连接点107^L馈以方波脉冲，该脉冲在OV和 由脉冲发生器130经由第一电阻器131提供的负电压之间变化，该第一电 阻器131为脉冲发生器130的内部电阻。在负输入电压处，晶体管T2将 被关断，而晶体管T1将被导通，电流将在该第一阶段流经晶体管T1，第 二连接点118将呈现接近Vin并导致电流流过第一电感器114和第一负载 117的电势。在OV输入电压处，晶体管Tl将被关断，而晶体管T2将导 通，导致第二连接点118呈现接近地电势的值。在该第二阶段中，在第一 阶段期间存储在第 一 电感器中的电磁能将导致电流流经第 一 负载和第一 二极管。该第二阶段也被称为续流(freewheel)阶段。针对DC/DC转换器200的另一现有技术方案在图2中示出，其使用变 压器，使得仅4吏用一个晶体管成为可能。变压器201具有初级绕组202 和次级绕组203。初级绕组被馈以方波脉冲，该脉冲在OV和由脉冲发生 器204经由第二电阻器205提供的负电压之间变化，该第二电阻器205 为脉冲发生器204的内部电阻。次级绕组203有两端，第一端连接到晶体 管T3， 208的源极206，第二端连接到栅极207。晶体管T3的漏极209 连接到点210处的输入电压Vin。第二二极管211连接在地214和源极206 之间，其正向是从地214到源极206。第二电感器212连接在源极206和 第四连接点213之间。最后，第二电容器215和第二负载216并联连接在地214和第四连接点213之间。晶体管T3为P-沟道增强型或N-沟if^ 型。变化的栅电压将导致晶体管T3被导通和关断，这意味着源极将呈现 正电压L和负电压。当晶体管T3被导通时，电流将流过第二电感器212 和第二负载216。当晶体管T3被关断时，在晶体管被导通阶段期间存储 在第二电感器212中的电磁能将导致电流流过第二负载和第二二极管。这 也被称为续流阶段。在上述的两个现有技术方案中，通过脉冲发生器提供的开关电压来导 通和关断DC/DC转换器中的开关晶体管T1、 T2和T3，该脉冲发生器也包 括图2示例中的变压器。在说明书的下文中，栅极驱动器被定义为，提供 开关电压给DC/DC转换器，使DC/DC转换器中的一个或多个开关晶体管导 通和关断的电路。在图1的示例中，栅极驱动器包括脉冲发生器，在图2 的示例中，^fr极驱动器包括脉冲发生器和变压器。在如今的许多应用中，需要这样的DC/DC转换器，其具有高电压下的 高开关频率，并且能够在良好热效率的情况下提供高功率。单片微波集成 电路(MMIC)技^MHit于满足这些要求。然而，即使RFIC(射频集成电 路)不能用在如同MMIC —样的高频率的情况下，也可以使用RFIC。在MMIC 芯片或RFIC芯片中设置射频放大器的许多应用中，理想的是在该同一芯 片中还集成DC/DC转换器和栅极驱动器。然而，如今的栅极驱动器由分立元件构成，并且DC/DC转换器通常基 于使用不允许集成在MMIC或RFIC中的变压器和/或互补晶体管。这些方 案a费空间并J^目对较慢。US 2005/0242795 Al 乂^开了以GaAs技术制造的MMIC DC/DC转换器。 该方案的缺陷是不允许高功率输出。因此，需要一种紧凑并快速的栅极驱动器电路和DC/DC转换器的改进 的替选方案，其中栅极驱动器电路和DC/DC转换器可以集成在MMIC或 RFIC中，并且同时允许从DC/DC转换器输出高功率，该DC/DC转换器中 的晶体管以MMIC或RFIC制造工艺实现。还需要包括该栅极驱动器电路和 DC/DC转换器的功率转换器。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术方案缺陷中的至少一些缺陷，并且 提供栅极驱动器电路来解决下述问题即提供一种紧凑并快速的栅极驱动器电路和DC/DC转换器的改进的替选方案，该栅极驱动器电路和DC/DC 转换器可以集成在MMIC或RFIC中，并且同时允许从DC/DC转换器输出高 功率，该DC/DC转换器中的晶体管以MMIC或RFIC制造本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种栅极驱动器电路（３００），所述栅极驱动器电路适合于且被设置成向ＤＣ／ＤＣ转换器（４００）提供开关电压，所述栅极驱动器电路包括至少一个晶体管（３０１，３０２，３０３）以及至少一个另外元件（３１５，３２１），其特征在于，所述栅极驱动器电路的设计包括三个晶体管Ｔ４（３０１），Ｔ５（３０２）和Ｔ６（３０３），每个晶体管包括源极、栅极和漏极，并被设计成使得晶体管Ｔ４（３０１）和Ｔ５（３０２）并联设置，Ｔ４的漏极连接到Ｔ６（３０３）的栅极，Ｔ６的源极经由至少一个另外元件（３２１）连接到Ｔ５的漏极，且Ｔ４和Ｔ５的源极连接在一起。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约阿基姆尼尔森，
申请(专利权)人：SAAB公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]
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