高电压高侧晶体管驱动器制造技术

本发明专利技术提供了一种高侧晶体管驱动器，包括：发送器模块，用于生成功率输入信号；转换器模块，用于接收所述功率输入信号和生成具有比所述功率输入信号更高电压的输出信号；以及接收器模块，用于接收所述输出信号和所述功率输入信号，并基于所述输出信号和所述功率输入信号来将晶体管在导通和关断状态之间转换。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高侧晶体管驱动器(high-side transistor driver)，更具体而言涉及高电压高侧晶体管驱动器。
技术介绍
高侧晶体管驱动器被用于驱动连接到正电源并浮置(即不参考地电平)的高侧晶体管。所述晶体管可以是MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(绝缘栅双极型晶体管)。高侧晶体管可能需要来自例如高电压电平变换器这样的电平变换器件的电压转换。例如高侧晶体管这样的浮置晶体管可能很难快速地导通和关断。现在参考图1，其示出了示例性晶体管驱动器电路10。晶体管驱动器电路10包括高侧晶体管12和低侧晶体管14。高侧晶体管驱动器16连接到高侧晶体管12的栅极18，并选择性地导通和关断高侧晶体管12。低侧晶体管驱动器20连接到低侧晶体管14的栅极22，并选择性地导通和关断低侧晶体管14。高侧晶体管驱动器16和低侧晶体管驱动器20可以集成在晶体管驱动器模块24中。例如，驱动器16和20根据输入信号28和30导通和关断晶体管12和14，以改变到输出节点26的电流和/或电压。现在参考图2，其更详细地示出了高侧晶体管12和高侧晶体管驱动器16的示例性布置。输入信号28通过高电压电平变换器40和反相器42被输入高侧晶体管驱动器16。例如，高电压电平变换器40可以包括高电压晶体管。虽然仅示出了一个高电压晶体管，但是可能必需额外的高电压晶体管来实现高电压电平变换器40。一般地，可能很难在同一管芯上将多个高电压晶体管和其他低压晶体管(未示出)集成在一起。此外，对于某些应用(例如荧光灯镇流驱动器)来说，大于600伏的电压应力可以被施加到高电压晶体管上。高侧晶体管驱动器16的电路需要能够浮动在比地电平高出类似电压的电平上。因此，可以使用例如厚氧化层(thick oxide)SOI(绝缘体硅片)工艺之类的特殊半导体工艺。但是，因为高电压晶体管的结电容很大，所以得到的电路一般很慢。例如，一些实现图2所示的高侧晶体管驱动器16的镇流驱动器可能最大以50kHz进行操作。
技术实现思路
本专利技术的第一方面提供了一种高侧晶体管驱动器，包括发送器模块，用于生成功率输入信号；转换器模块，用于接收所述功率输入信号和生成具有比所述功率输入信号更高电压的输出信号；以及接收器模块，用于接收所述输出信号和所述功率输入信号，并基于所述输出信号和所述功率输入信号来将晶体管在导通和关断状态之间转换。本专利技术的第二方面提供了一种用于荧光灯的镇流器，其包括根据本专利技术第一方面的高侧晶体管驱动器，其中所述镇流器基于所述晶体管的状态来向所述荧光灯提供电流和/或电压。本专利技术的第三方面提供了一种高侧晶体管驱动器，包括输入模块，其包括接收驱动器输入信号并响应于所述驱动器输入信号生成驱动器信号的变压器，其中所述驱动器输入信号包括脉冲；转换器模块，其包括接收功率输入信号并生成具有高于所述功率输入信号的电压的输出信号的变压器；以及接收器模块，用于接收所述输出信号和所述驱动器信号，并基于所述输出信号和所述驱动器信号来将晶体管在导通和关断状态之间转换。附图说明从详细描述和附图可更全面地理解本专利技术，在附图中图1是根据现有技术的晶体管驱动器电路的示意图；图2是根据现有技术的包括高电压电平变换器的高侧晶体管驱动器的示意图； 图3是根据本专利技术的高侧晶体管驱动器的功能框图；图4A是根据本专利技术的包括嵌入信号传导的高侧晶体管驱动器的功能框图；图4B是根据本专利技术的包括H桥驱动器的转换器模块的电路图；图4C是根据本专利技术的包括中央抽头推挽驱动器的转换器模块的电路图；图5示出了根据本专利技术的包括嵌入信号传导的功率输入信号；图6是根据本专利技术的包括反向信号传导的高侧晶体管驱动器的功能框图；图7是根据本专利技术的包括高侧晶体管驱动器的荧光灯镇流器的功能框图；图8A是根据本专利技术的镇流器逻辑模块的功能框图；以及图8B是根据本专利技术的镇流器逻辑模块的第二实现方式的功能框图。具体实施例方式下面的描述在本质上仅是示例性的，而绝非意图限制本公开及其应用或使用。为了清楚起见，附图中相同的标号将标识相同的元件。这里使用的术语模块、电路和/或器件是指执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享的、专用的或群组的)和存储器、组合逻辑电路，和/或提供所描述的功能的其他合适组件。这里使用的短语“A、B和C中的至少一个”应被理解为意味着使用不排他逻辑或的逻辑(A或B或C)。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，可以以不同的顺序执行方法中的步骤。本专利技术的高侧晶体管驱动器包括变压器，并且去掉了图2所示的高电压电平变换器中使用的一个或多个高电压晶体管。变压器实现高频功率递送，并且在某些实现方式中，还实现嵌入信号传导。现在参考图3，高侧晶体管电路50包括转换器模块52、输入信号模块54、接收器模块56，以及高侧晶体管58。输入信号模块54接收功率输入节点60和62处的功率输入信号。例如，功率输入信号可以是被示为64的方波信号，但是也可使用其他输入信号。转换器模块52可以包括变压器66和整流器68。转换器模块52将功率输入信号转换为被输出到接收器模块56的DC输出信号70。转换器模块52实现了将功率从低侧(即功率输入信号64)递送到高侧(即DC输出信号70)的高频推挽DC/DC转换器。例如，变压器66可以足够小，以降低制造成本和空间需求。因此，变压器66可能需要较高频率的操作。变压器66将DC输出信号70与功率输入信号64隔离开。输入信号模块54包括变压器72，并在输入节点76和78处接收驱动器输入信号74。驱动器输入信号74可包括输入脉冲(示为80)或试图避免变压器72的核心饱和的其他输入信号。输入信号模块54将驱动器信号82输出到接收器模块56。接收器模块56接收和处理驱动器信号82，并将输入脉冲80转换为适于驱动高侧晶体管58的高或低信号。转换器模块52提供驱动高侧晶体管58所需的能量，输入信号模块54确定高侧晶体管58的导通或关断状态。高侧晶体管58从高电压节点84接收例如600伏的高电压。当高侧晶体管58导通时，输出节点62通过高侧晶体管58从高电压节点84接收高电压。现在参考图4A，其示出了包括嵌入信号传导的高侧晶体管电路100。高侧晶体管电路100包括转换器模块102和发送器模块104。转换器模块102包括变压器106和整流器108。转换器模块102将功率输入信号110转换为DC输出信号112。例如图样辨别接收器模块114这样的解码器件接收DC输出信号112。图样辨别接收器模块114使用来自DC输出信号112的能量来驱动高侧晶体管58。现在参考图4B和4C，转换器模块102可包括替换的电路布置。例如，转换器模块102可实现图4B所示的H桥驱动器布置。转换器模块102可实现图4C所示的中央抽头推挽驱动器。现在参考图4A和图5，发送器模块104输出功率输入信号110。功率输入信号110可以是被示为120的方波信号。功率输入信号110还包括用于确定高侧晶体管58的导通或关断状态的嵌入信号122。例如，嵌入信号122可以是干扰功率输入信号110的正常图样的扰动图样(即具有较长周期/较低频率的高和/或低脉冲)。图样辨别接收器模块114接收嵌入信号122(经由功率输入信号110)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高侧晶体管驱动器，包括：　　　　发送器模块，用于生成功率输入信号；　　　　转换器模块，用于接收所述功率输入信号和生成具有比所述功率输入信号更高电压的输出信号；以及　　　　接收器模块，用于接收所述输出信号和所述功率输入信号，并基于所述输出信号和所述功率输入信号来将晶体管在导通和关断状态之间转换。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：塞哈特苏塔迪嘉，
申请(专利权)人：马维尔国际贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：BB[巴巴多斯]