栅极驱动器制造技术

用于驱动连接在输入电压的施加端子与开关电压的施加端子之间的N沟道型晶体管的该栅极驱动器包括：电容器电路，其连接在启动电压的施加端子与开关电压的施加端子之间，启动电压比开关电压高出启动电容器的端子之间的电压；以及定时控制电路，其在晶体管的导通转变期间用输入电压对晶体管的输入栅极电容进行预充电之后用启动电压对输入栅极电容进行充电，并且在晶体管的导通转变之后减小电容器电路的电容值。路的电容值。路的电容值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】栅极驱动器


[0001]本说明书中公开的专利技术涉及栅极驱动器。

技术介绍

[0002]传统上，被提供来自自举电路的启动电压(boot voltage)并驱动N沟道型晶体管(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极晶体管(IGBT))的栅极驱动器是广泛且通常已知的(例如，参见专利文献1)。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：特开2004
‑
304527号公报

技术实现思路

[0006]专利技术要解决的问题
[0007]然而，如果启动电容器(boot capacitor)的电容小，则难以将启动电压维持在所需的值，并且晶体管栅极的驱动可能受到阻碍。
[0008]鉴于本申请的专利技术人发现的上述问题，本说明书中公开的本专利技术的目的是提供一种即使启动电容器的电容小在晶体管栅极的驱动中也几乎不引起阻碍的栅极驱动器。
[0009]解决问题的手段
[0010]例如，在本说明书中公开的驱动连接在输入电压的施加端子与开关电压的施加端子之间的N沟道型晶体管的栅极驱动器包括：电容器电路，其连接在启动电压的施加端子与开关电压的施加端子之间，所述启动电压比开关电压高出启动电容器的两端之间的电压；以及定时控制电路，其在晶体管的导通转变期间用输入电压对晶体管的输入栅极电容进行预充电之后，用启动电压对该输入栅极电容进行充电，并且在晶体管的导通转变之后减小电容器电路的电容值(第一结构)。
[0011]注意，具有上述的第一结构的栅极驱动器可以具有这样一种结构(第二结构)，该结构还包括连接在输入电压的施加端子与晶体管的栅极之间的第一内部开关、连接在晶体管的栅极与开关电压的施加端子之间的第二内部开关以及连接在启动电压的施加端子与晶体管的栅极之间的第三内部开关，其中定时控制电路控制第一内部开关、第二内部开关以及第三内部开关的切换定时。
[0012]另外，具有上述的第二结构的栅极驱动器可以具有这样一种结构(第三结构)，其中电容器电路包括第一端连接至启动电压的施加端子的第一电容器、第一端连接至开关电压的施加端子的第二电容器、连接在第一电容器的第二端与开关电压的施加端子之间的第四内部开关、连接在第一电容器的第二端与第二电容器的第二端之间的第五内部开关、以及连接在启动电压的施加端子与第二电容器的第二端之间的第六内部开关，其中定时控制电路控制第四内部开关、第五内部开关以及第六内部开关的切换定时。
[0013]另外，具有上述的第三结构的栅极驱动器可以具有这样一种结构(第四结构)，其
中定时控制电路顺序地在以下阶段之间切换：第一驱动阶段，其中第一内部开关、第三内部开关以及第五内部开关被关断，而第二内部开关、第四内部开关以及第六内部开关被接通；第二驱动阶段，其中第二内部开关、第三内部开关以及第五内部开关被关断，而第一内部开关、第四内部开关以及第六内部开关被接通；第三驱动阶段，其中第一内部开关、第二内部开关以及第五内部开关被关断，而第三内部开关、第四内部开关以及第六内部开关被接通；以及第四驱动阶段，其中第一内部开关、第二内部开关、第四内部开关以及第六内部开关被关断，而第三内部开关以及第五内部开关被接通。
[0014]另外，具有上述的第二至第四结构中任一种结构的栅极驱动器可以具有这样一种结构(第五结构)，其中第一内部开关包括NDMOSFET和NMOSFET的结构，NDMOSFET的漏极连接至输入电压的施加端子，NMOSFET的源极连接至NDMOSFET的源极并且NMOSFET的漏极连接至晶体管的栅极。
[0015]另外，具有上述的第五结构的栅极驱动器可以具有这样一种结构(第六结构)，其中定时控制电路在导通NDMOSFET之前导通NMOSFET，并且在接通第三内部开关之前关断NMOSFET。
[0016]另外，具有上述的第二至第六结构中任一种结构的栅极驱动器可以具有其中第三内部开关是PDMOSFET的结构(第七结构)。
[0017]另外，例如，在本说明书中公开的半导体器件可以具有包括具有上述的第一至第七结构中任一种结构的栅极驱动器的集成的结构(第八结构)。
[0018]另外，具有上述的第八结构的半导体器件可以具有还包括连接在启动电压的施加端子与开关电压的施加端子之间的启动电容器的集成的结构(第九结构)。
[0019]另外，具有上述的第八或第九结构的半导体器件可以具有还包括连接在输入电压的施加端子与开关电压的施加端子之间的N沟道型晶体管的集成的结构(第十结构)。
[0020]专利技术的效果
[0021]根据在本说明书中公开的本专利技术，可以提供一种即使启动电容器的电容小在晶体管栅极的驱动中也几乎不引起阻碍的栅极驱动器。
附图说明
[0022]图1是示出开关电源的整体结构的图。
[0023]图2是示出上侧驱动器的一个结构示例的图。
[0024]图3是示出电容器电路的一个结构示例的图。
[0025]图4是示出驱动阶段的一个示例的图。
[0026]图5是示出各个驱动阶段的开关切换状态的图。
[0027]图6是示出开关电压和启动电压的上升行为的图。
[0028]图7是示出内部开关和定时控制电路的一个结构示例的图。
[0029]图8是示出NMOSFET的垂直横截面的图。
[0030]图9是示出定时控制电路的一个操作示例的图。
具体实施方式
[0031]<开关电源>
[0032]图1是示出开关电源的整体结构的图。该结构示例的开关电源1是降低输入电压Vi以产生期望的输出电压Vo的降压型DC/DC转换器，并且它包括半导体器件100和附接于半导体器件100上的分立部件(在该图中例示了电感器L和电容器C)。
[0033]半导体器件100是一体地控制开关电源1的操作的主体(所谓的电源控制IC)，并且具有被设置为与器件的外部建立电连接的多个外部端子(在该图中例示了PVIN引脚、SW引脚和GND引脚)。
[0034]PVIN引脚(电源端子)连接至输入电压Vi的施加端子。SW引脚(开关端子)连接至电感器L的第一端。电感器L的第二端和电容器C的第一端连接至输出电压Vo的施加端子。GND引脚(接地端子)和电容器C的第二端连接至接地端子。以这种方式连接的电感器L和电容器C用作整流和平滑电路，其对SW引脚处的具有矩形波形的开关电压Vsw进行整流和平滑以便产生输出电压Vo。
[0035]<半导体器件>
[0036]接下来，参照图1，描述半导体器件100的内部结构。该结构示例的半导体器件100包括被集成的上侧晶体管10H、下侧晶体管10L、上侧驱动器20H、下侧驱动器20L、上侧电平移位器30H、下侧电平移位器30L、逻辑电路40、启动电容器Cb和内部开关SW0。
[0037]上侧晶体管10H是用作连接在PVIN引脚与GND引脚之间的半本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种栅极驱动器，其被设置为驱动连接在输入电压的施加端子与开关电压的施加端子之间的N沟道型晶体管，所述栅极驱动器包括：电容器电路，其连接在启动电压的施加端子与所述开关电压的施加端子之间，所述启动电压比所述开关电压高出启动电容器的两端之间的电压，以及定时控制电路，其被设置为：在所述晶体管的导通转变期间用所述输入电压对所述晶体管的输入栅极电容进行预充电之后，用所述启动电压对所述输入栅极电容进行充电，并且在所述晶体管的所述导通转变之后减小所述电容器电路的电容值。2.根据权利要求1所述的栅极驱动器，其还包括：第一内部开关，其连接在所述输入电压的施加端子与所述晶体管的栅极之间；第二内部开关，其连接在所述晶体管的栅极与所述开关电压的施加端子之间；以及第三内部开关，其连接在所述启动电压的施加端子与所述晶体管的栅极之间，其中所述定时控制电路控制所述第一内部开关、所述第二内部开关以及所述第三内部开关的切换定时。3.根据权利要求2所述的栅极驱动器，其中，所述电容器电路包括第一电容器、第二电容器、第四内部开关、第五内部开关以及第六内部开关，其中，所述第一电容器具有连接至所述启动电压的施加端子的第一端，所述第二电容器具有连接至所述开关电压的施加端子的第一端，所述第四内部开关连接在所述第一电容器的第二端与所述开关电压的施加端子之间，所述第五内部开关连接在所述第一电容器的第二端与所述第二电容器的第二端之间，以及所述第六内部开关连接在所述启动电压的施加端子与所述第二电容器的第二端之间，并且所述定时控制电路控制所述第四内部开关、所述第五内部开关以及所述第六内部开关的切换定时。4.根据权利要求3所述的栅极驱动器，其中，所述定时控制电路顺序地在以下阶段之间切换：第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：今田壮彦，
申请(专利权)人：罗姆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：