电平移位器和校准方法技术

本申请公开了电平移位器和校准方法。在描述的示例中，电平移位器(200)包括信号发生器(206)，该信号发生器(206)在第一输出和第二输出上产生差分信号。第一电容器(C21)耦合在第一输出和第一节点(N21)之间，并且第二电容器(C22)耦合在第二输出和第二节点(N22)之间。第三电容器(C23)耦合在第一节点(N21)和第一电压电位(VT)之间。第三电容器(C23)的电容是可变的。第四电容器(C24)耦合在第二节点(N22)和第一电压电位(VT)之间。第四电容器(C24)的电容是可变的。容是可变的。容是可变的。

【技术实现步骤摘要】
电平移位器和校准方法
[0001]本申请是于2017年3月30日提交的名称为“电平移位器和校准方法”的中国专利申请201780014027.8的分案申请。

技术介绍

[0002]电压转换器或电平移位器是解决在多个电压域中操作的系统的不同部分之间的混合电压不兼容的装置。它们在许多复杂的电子系统中很常见，特别是在与传统装置连接时。随着宽带隙半导体的出现，电平移位器的转换速度不断提高。然而，常规的电平移位器不具有所需的高共模瞬态抗扰度(CMTI)，其传播时间足够快以处理这些高开关速度。

技术实现思路

[0003]在描述的示例中，电平移位器包括在第一输出和第二输出上产生差分信号的信号发生器。第一电容器耦合在第一输出和第一节点之间，以及第二电容器耦合在第二输出和第二节点之间。第三电容器耦合在第一节点和第一电压电位之间。第三电容器的电容是可变的。第四电容器耦合在第二节点和第一电压电位之间。第四电容器的电容是可变的。
附图说明
[0004]图1是开关电源的一部分的示意图。
[0005]图2是图1的电源的电平移位器的示例的示意图，该电平移位器是可调谐的，以增加共模瞬态抗扰度。
[0006]图3是由图2的脉冲发生器响应于输入电压产生的信号的示例。
[0007]图4是响应于由图2的脉冲发生器产生的脉冲，图2的放大器的输出处的信号的示例。
[0008]图5是图2的第一差分放大器的示例的详细示意图。
[0009]图6是描述校准电平移位器(例如图2的电平移位器)的方法的流程图。
具体实施方式
[0010]本文描述了具有高共模瞬态抗扰度(CMTI)和低传播延迟的电平移位器。高CMTI使电平移位器能够在例如驱动高压场效应晶体管(FET)的应用中以高开关频率工作。在一些示例中，电平移位器驱动高压开关电源中的宽带隙功率FET的FET驱动器的高侧信号转换。这种宽带隙FET可以包括氮化镓(GaN)功率FET和碳化硅(SiC)功率FET。随着这种宽带隙半导体的出现，开关电源的开关速度不断提高，这对开关电源内的栅极驱动器和电平移位器提出了更高的要求。传统的开关电源通过实现具有高于电流电平移位器可以无误差地支持的压摆率的宽带隙驱动器来降低开关损耗。
[0011]图1是开关电源100的一部分的示意图。电源100包括耦合到开关部分106的控制器104，由此控制器104驱动在开关部分106中的FET Q11和FET Q12。FET Q11有时被称为高侧FET，并且FET Q12有时被称为低侧FET。在一些示例中，FET Q11和FET Q12是具有约为600V
漏极/源极击穿电压的宽带隙GaN FET。FET Q11和FET Q12是可以在开关部分106中实现的开关的示例。其他开关装置可以被实现在电源100中。电源100能够在发送器(未示出)和接收器(未示出)之间进行高电压摆动。
[0012]FET Q11的漏极耦合到电压源V11，电压源V11是高压源，并且在一些示例中，电压源V11具有0V到600V之间的电压电位。FET Q12的源极耦合到电压电位，在图1的示例中，该电压电位为接地。
[0013]控制器104包括控制电路110，控制电路110可以接收并输出多个信号和电压以驱动开关部分106。在示例控制器104中，控制电路110在节点N11处接收控制信号。在一些示例中，控制信号包括脉冲宽度调制(PWN)信号，其控制或设置开关部分106的定时。在其他示例中，控制电路110可以具有耦合到控制电路110的其他输入。控制电路110具有耦合到电平移位器120的输入的输出112和耦合到驱动FET Q12的驱动器126的输入的输出124。
[0014]当控制器104本身在低得多的电压下操作时，电平移位器120使控制器104能够以高电压操作FET Q11。电平移位器120具有耦合到驱动器或放大器132的输出130，驱动器或放大器132控制FET Q11的栅极电压。同样，驱动器126控制FET Q12的栅极电压。驱动器126相对于可以接地的电压VSS在例如5V的电压VDD下操作。电平移位器120和驱动器132可以在小电压下操作，但是它们的接地参考V
HS
可以远高于VSS电位。因此，接地参考V
HS
和电源电压V
HB
之间的电压差可以是VDD或5V。
[0015]当FET Q12关断时，FET Q11导通，并且电压V
HS
快速压摆到电压V11。电平移位器120的输出也与电压V
HS
一起压摆，这为电平移位器120产生非常快的共模瞬态。高速开关电源需要具有非常好的共模瞬态抗扰度(CMTI)的驱动器，以承受例如FET Q11和FET Q12的宽带隙装置的高压摆率。许多开关电源进一步需要低传播时间和传播匹配以支持高开关频率。此外，许多开关电源需要具有低静态电流消耗的电平移位器。本文描述的电平移位器具有高CMTI，在高转换频率下操作并且汲取低静态电流。
[0016]图2是电平移位器200的示例的示意图，电平移位器200是可调谐的以增加CMTI。电平移位器200耦合到输入，该输入可以耦合到图1的节点N11。输入202耦合到脉冲发生器206，脉冲发生器206将输入202处的输入信号转换为在节点Q和Q
’
上输出的多个差分脉冲。节点Q上输出的信号被称为信号V21，并且节点Q
’
上输出的信号被称为V22。在其他示例中，除了脉冲发生器206之外的信号发生装置可以被实现以产生代表节点N11上的输入信号的差分信号。
[0017]节点Q和节点Q
’
耦合到多个驱动器208。驱动器208中的最后一个是耦合到可变电压源216或由可变电压源216供电的驱动器210和驱动器212。可变电压源216在驱动器210和驱动器212的输出处设置信号V23和信号V24的幅度。如下面更详细描述的，可变电压源216改变信号V23和信号V24的幅度以校准电平移位器200的输出幅度。在一些示例中，利用耦合到Q节点的单个驱动器和耦合到Q
’
节点的单个驱动器来实现多个驱动器208。
[0018]电容器C21耦合在驱动器210和节点N21之间，并且电容器C22耦合在驱动器212和节点N22之间。电容器C21和电容器C22将电压电位V
HS
与低压电路(例如驱动器208和脉冲发生器206)隔离。电容器C23耦合在节点N21和电压终端V
T
之间。电容器C24耦合在节点N22和电压终端V
T
之间。电压终端V
T
可以是如本文所述的多个不同电压。电容器C23和电容器C24是可变的或能够被调整以改进节点N21处和节点N22处的CMTI，如下面更详细描述的。在一些
示例中，电容器C23和电容器C24的电容值大于电容器C21和电容器C22的电容值。电容器C21和电容器C23在节点N21处形成分压器，并且电容器C22和电容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电子系统，其包括：第一电容器，其具有第一端子，并且具有第一电容；第二电容器，其具有第二端子，并且具有第二电容；端电压源；第三电容器，其耦合在所述第一端子和所述端电压源之间，并且具有第三电容，所述第三电容限定所述第三电容相对于所述第一电容的第一比率；以及第四电容器，其耦合在所述第二端子和所述端电压源之间，并且具有第四电容，所述第四电容限定所述第四电容相对于所述第二电容的第二比率，所述第二比率匹配所述第一比率。2.根据权利要求1所述的系统，还包括：共模电压源；第一开关，其耦合在所述第一端子和所述共模电压源之间；以及第二开关，其耦合在所述第二端子和所述共模电压源之间。3.根据权利要求1所述的系统，还包括：差分放大器，其具有耦合到所述第一端子的第一输入、以及耦合到所述第二端子的第二输入，所述差分放大器被配置为当所述第一端子和所述第二端子与共模电压源去耦合时，基于所述第一端子和所述第二端子之间的电压差产生测试信号。4.根据权利要求3所述的系统，其中：所述第三电容器包括第一可调电容器；所述第四电容器包括第二可调电容器；以及基于所述测试信号调整所述第三电容或所述第四电容中的至少一个，使得所述第二比率匹配所述第一比率。5.根据权利要求4所述的系统，还包括：处理器，其被耦合到所述差分放大器以接收所述测试信号，并且被配置为提供指令以调整所述第三电容或所述第四电容中的至少一个。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述处理器被配置为当所述测试信号正被生成时，将所述共模电压源与所述第一端子和所述第二端子去耦合。7.根据权利要求5所述的系统，其中所述处理器被配置为基于所述测试信号来确定所述第一端子和所述第二端子之间的共模瞬态抗扰度。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一电容不同于所述第二电容。9.一种电子系统，其包括：第一端子和第二端子；端电压源；第一可调电容器，其耦合在所述第一端子和所述端电压源之间；第二可调电容器，其耦合在所述第二端子和所述端电压源之间；以及第一差分放大器，其具有耦合到所述第一端子的第一差分输入、耦合到所述第二端子的第二差分输入、以及差分输出。10.根据权利要求9所述的系统，还包括：共模电压源；
第一开关，其耦合在所述第一端子和所述共模电压源之间；以及第二开关，其耦合在所述第二端子和所述共模电压源之间。11.根据权利要求9所述的系统，还包括：第二差分放大器，其具有耦合到所述第一端子的第一输入、以及耦合到所述第二端子的第二输入，所述第二差分放大器被配置为当所述第一端子和所述第二端子与共模电压源去...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：