本发明专利技术提供了具有改善可靠性的用于高效功率调节器的系统和技术。所述功率调节器可以包括第一驱动器，该第一驱动器包括第一开关和第二开关，其中第一开关的功率耗散小于第二开关的功率耗散。所述功率调节器可以包括第二驱动器。所述第一和第二开关可以用晶体管来实现，所述晶体管可以具有不同的导通状态下的击穿电压和／或导通状态下的漏极－源极电阻。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功率调节器，尤其涉及DC/DC变换器。
技术介绍
直流-直流(DC/DC)变换器通常包括上部驱动器部分和下部驱动器部分，用以通 过外部电感器和外部电容器将电流传送给负载。 例如，图1显示了一种DC/DC变换器系统100，该系统具有被称为"buck"结 构的降压结构。脉宽调制器(PWM)控制器110控制上部驱动器和下部驱动器，其中上部 驱动器包含PMOS晶体管120而下部驱动器包含NMOS晶体管130。 晶体管120和130 通常采用功率晶体管来实现。负载140可经由电感器150和电容器160与晶体管120和 晶体管130的输出相耦合。系统100还包括寄生电感I^和I^，弓I起寄生电感I^和I^的 可能是封装印制电路板的线路电感，诸如电容器180这样的外部去耦电容器的有限等效 串连电感(ESL)，或是其他因素。在操作中，PWM控制器110交替地接通和断开晶体管 120和晶体管130，因此电流交替流过电流路径L和电流路径12。 图1所示结构对于大电流应用来说可能不是最佳的，这是因为PMOS功率晶体 管一般有较大的导通状态下的漏极-源极电阻RK例如对PMOS功率晶体管来说，其 RDS—。n —般比同等尺寸的NMOS晶体管的RDS—。n值高两到三倍。为了获得同等的RDS—。n， 将需要增大PMOS功率晶体管的尺寸。然而，较大的器件会导致门开关损耗增加，并可 能导致所不希望的庞大模片尺寸。 另一方面，可以同时对于上部驱动器和下部驱动器使用NMOS功率晶体管。图 2A显示了这样一种可选实施例。DC/DC变换器系统200包括PWM控制器210用以控制 上部驱动器，该上部驱动器包含顶部NMOS晶体管220和底部NMOS晶体管230。系统 200还包括与顶部晶体管220相连的驱动器前置自举电路215和自举电容CBS 218。 由于NMOS晶体管的RDS—。n值相对相应的PMOS晶体管来说较低，图2A所示实 施例可以比图l所示实施例提供更高性能。然而，附加驱动器前置自举电路使得系统的 复杂度增大。如果NMOS晶体管220是集成的，则NMOS晶体管220在导通状态下的击 穿电压对更高的电流应用来说可能过低，换言之，可能不得不减小可靠输入电压的操作 范围。 例如，图2B显示了在多个V^值下，典型的5VNMOS晶体管的击穿和阶跃恢 复特性。相之形成对照，图2C显示了典型的5VPMOS晶体管在相同的Ves值下的击穿 特性。NMOS晶体管在其门极电压为低或者说晶体管截止时可以经受高Ves。如图2C 所示，PMOS晶体管通常能够比同等NMOS晶体管更好地经受导通状态的电压负荷。
技术实现思路
本专利技术申请要求被转让给的美国临时专利申请第60/492,403号的优先权，该申 请于2003年8月4日提出，名称为"A Driver Scheme for Improved Reliability of High Efficiency, High Current Switched Regulator( —种用于提升高效高电流切换调节器可靠性 的驱动器方案)"，其全文在此结合作为参考资料。 概括地说，从一方面看，本专利技术提供了一种功率调节器，其包括具备第一驱动 器输出的第一驱动器和具备第二驱动器输出的第二驱动器。该第一驱动器可以包括第一 开关和第二开关，其中第一开关具有与第一驱动器输出相连的输出端，而且第二开关也 具有与第一驱动器输出相连的输出端。第一开关的功率耗散可小于第二开关的功率耗散。例如，第一开关和第二开关可以采用晶体管来实现，其中第一开关由于其晶体管的 类型或尺寸而具有比第二开关更低的功率耗散。 上述第二开关的导通状态击穿电压可以比第一开关的导通状态击穿电压高。例 如，第一开关和第二开关可以用晶体管来实现，其中第二开关由于其晶体管的类型和尺 寸而具有比第一开关更高的导通状态击穿电压。 在某些实施例中，第一开关可以由NMOS晶体管构成，并且所述调节器还可以 包括与第一晶体管的门极相连的驱动器前置自举电路。 在某些实施例中，所述调节器可以包括用以断开第一驱动器的电路。该电路可 以被设置成通过控制施加到第一晶体管门极上的电压的第一断开起始时间和第一转换速 率来断开第一驱动器。该电路可以进一步被设置成用以控制施加到第二晶体管门极上的 电压的第二断开起始时间和第二转换速率。 所述电路可以被设置成控制第一断开起始时间，使得第一断开起始时间处于第 二断开起始时间之前。该电路可被设置成控制第一转换速率而使其大于第二转换速率。 该电路可以被设置成控制第一断开起始时间、第二断开起始时间、第一转换速率和第二 转换速率，使得第一晶体管在第二断开起始时间之前被断开。 所述调节器可以被包含在直流-直流(DC/DC)变换器中。该调节器可以包括一 滤波器，该滤波器的输入与第一驱动器输出和第二驱动器输出相连。该滤波器可以和一 负载相连。 第一驱动器还可以包括一个或多个附加开关，每个开关具有和第一驱动器输出 相连的输出端。第二驱动器可以包括一个或多个第二驱动器开关，每个第二驱动器开关 具有和第二驱动器输出相连的输出端。第二驱动器开关可以由NMOS晶体管构成。上 述一个或多个第二驱动器开关可以包括第一晶体管和第二晶体管，该第一晶体管所具有 的导通状态漏极-源极电阻比第二晶体管的导通状态漏极-源极电阻低。 概括地说，从另一方面看，所述功率调节器可以包括第一驱动装置，该第一驱 动装置包括第一驱动输出装置。第一驱动装置可以包括第一开关装置，该第一开关装置 借助一输出装置和第一驱动输出装置相连；并且上述第一驱动装置还可以包括第二开关 装置，该第二开关装置借助一输出装置和第一驱动输出装置相连。第一开关装置的功率 耗散可以小于第二开关装置的功率耗散。 概括地说，从另一方面看，本专利技术提供了一种断开驱动器的方法，该方法可以 包括断开驱动器的第一开关以及断开驱动器的第二开关，该第一开关具有比驱动器的第二开关更低的导通状态下的功率耗散。第一开关可以包括第一晶体管，而断开驱动器的 第一开关可以包括改变施加到该第一晶体管门极上的电压，使其从接通电压改变为断开 电压，第一晶体管在接通电压作用下接通，而在断开电压下断开。 上述第二开关可以包括第二晶体管，而断开驱动器的第二开关可以包括改变施 加到该第二晶体管门极上的电压，使其从接通电压改变为断开电压，第二晶体管在接通 电压作用下接通，在断开电压下断开。 上述改变施加到第一晶体管门极上电压的步骤，其执行时间可以与第一晶体管 的断开时间相同，同时，改变第二晶体管门极上电压的步骤，其执行时间可以与第二晶 体管的断开时间相同。第二晶体管的断开时间可以比第一晶体管的断开时间长。例如， 第二晶体管断开时间可以至少为第一晶体管断开时间的两倍。 上述方法还可以包括接通一不同的驱动器。上述接通不同的驱动器可以包括接 通包含于该不同驱动器内的一个或多个开关。这一个或多个开关可以用晶体管来实现。 所述方法还可以包括断开不同的驱动器。在一实施例中，该不同驱动器包括第一晶体管 和第二晶体管，而断开该不同驱动器包括在断开第二晶体管之前断开第一晶体管。第一 晶体管可以具有比第二晶体管更低的导通状态下损耗。第一晶体管可以具有比第二晶体管更低的导通状态下的击本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种功率调节器，包括： 包括第一驱动器输出的第一驱动器，该第一驱动器包括并联布置的两个以上开关，其中包括具有输出端的第一开关，该第一开关的输出端与所述第一驱动器输出相连；该第一驱动器还包括具有输出端的第二开关，该第二开关的输出端与所述第一驱动器输出相连，其中该第一开关的功率耗散小于该第二开关的功率耗散，该第二开关的导通状态击穿电压大于该第一开关的导通状态击穿电压，并且所述第一和 第二开关并联布置并具有不同的类型；和包括第二驱动器输出的第二驱动器，该第二驱动器输出与该第一驱动器输出相连。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S苏塔迪加，J张，S戈纳万，
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[]
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