提供无极性功率连接的桥接电路制造技术

本发明专利技术公开了一种提供无极性功率连接的桥接电路，总的来说，一种设备可包括耦接至金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的栅极的无极性输入端。MOSFET器件可具有大于25伏的栅极电介质额定值。该设备还可包括耦接至MOSFET器件的源极的固定极性输出端。

【技术实现步骤摘要】

本说明书涉及ー种用于提供无极性功率连接(polarity insensitive powerconnection)的桥接电路。
技术介绍
在装置(例如，以太网供电(PoE)装置)的输入端处可使用桥式整流电路，使得该输入将对耦接至该装置的电源的极性不敏感。该装置本身可能对电源的极性敏感，但桥式整流器可被构造为，当电源的极性颠倒时对该装置提供适当的极性。如果在输入端处没有桥式整流电路，那么，当将电源的极性不适当地耦接至具有相反极性的装置时，会损坏该装置。一些系统(例如PoE系统)具有这样的规格，不管所施加的功率的极性的颠倒，其都需要该系统适当地操作。可用典型的ニ极管(例如PN结ニ极管、肖特基ニ极管)来构造许多已知的桥式整流电路。这些已知的桥式整流电路通常具有相对较高的能量损失，其在许多应用中是不希望有的。近年来，已经在桥式整流电路中使用了金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件，但是，在已知的解决方案中，通常需要许多额外的外部部件来控制这些电路和/或保护MOSFET器件的栅极。因此，存在对解决本技术的缺点并提供其他新的且创新的特征的系统、方法和设备的需求。
技术实现思路
在一个总的方面中，一种设备可包括耦接至金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的栅极的无极性输入端。MOSFET器件可具有大于25伏的栅极电介质额定值(gate dielectric rating)。该设备还可包括I禹接至MOSFET器件的源极的固定极性输出端。在附图和以下描述中阐述了ー个或多个实现方式的细节。从该描述和附图中，以及从权利要求中，其他特征将是显而易见的。附图说明图I是示出了根据实施方式的极性转换电路的框图。图2是示出了根据实施方式的极性转换电路的电路图。图3A至图3H是共同示出了图2中所示的极性转换电路的操作的图表。图4是根据实施方式的极性转换电路的布局的顶视图的示意性框图。图5是示出了根据实施方式的极性转换电路的电路图。图6是示出了与ニ极管桥式整流电路相比的图5中所示的极性转换电路的效率的曲线图。图7是示出了用于操作极性转换电路的方法的流程图。图8是根据实施方式的极性转换电路的布局的顶视图的另ー示意性框图。图9是示出了用于制造极性转换电路的至少一部分的方法的流程图。 具体实施例方式图I是示出了根据实施方式的极性转换电路110的框图。极性转换电路110被构造为转换由电源120提供给负载130的功率(例如电流、电压)的极性。具体地，极性转换电路110被构造为，不管由电源120提供的功率的极性如何，都对负载130提供适当的极性。在没有由极性转换电路110提供的极性转换的情况下，则电源120可耦接至具有相反极性的负载130，例如，该相反极性会导致负载130损坏。换句话说，极性转换电路110可用作允许电源120非有意地被安装或与相反极性耦接的保护部件。在一些实施方式中，可以包括极性转换电路110作为到负载130的输入，使得负载130和极性转换电路110可共同用作可从具有任何极性构造(例如用作极性无限制装置)的电源(例如电源120)接收输出的装置。如图I所示，极性转换电路110包括无极性输入端112 (也可被称作无极性输入节点)和固定极性输出端114(也可被称作固定极性输出节点)。无极性输入端112通过标记被表示为无极性输入端。无极性输入端112将被称作无极性输入端A和无极性输入端B，以将其彼此区分(因为在此实施方式中其本质上是功能等价的)。分别由“ + ”(即，正)或“-”(即，负)标记表示为固定极性输出端的固定极性输出端114，将通过其极性而被称作正固定极性输出端115和负固定极性输出端117。固定极性输出端114被构造为稱接至负载130的负载输入端132,该负载输入端包括正负载输入端133 (由“ + ”标记表不)和负负载输入端135 (由标记表不)。具体地，正固定极性输出端115被构造为I禹接至正负载输入端133,并且负固定极性输出端117被构造为耦接至负负载输入端135。固定极性输出端114被称为是固定的，因为其产生固定极性(例如固定正输出或固定负输出)。电源120的功率输出端122被构造耦接至无极性输入端112。功率输出端122包括正功率输出端123 (用“ + ”标记表示)和负功率输出端125 (用“-”标记表示)。如图I所示，当功率输出端122根据虚线(其代表一个极性取向)或点线(其代表另ー极性取向)耦接至无极性输入端112吋，极性转换电路110被构造为(从电源120)向负载130的正功率输入端133提供正功率输出，并(从电源120)向负载130的负功率输入端135提供负功率输出。作为ー个具体实例，当负功率输出端125耦接至功率不敏感输入端A并且正功率输出端123耦接至功率不敏感输入端B吋，极性转换电路110被构造为向正负载输入端133提供具有正极性的功率，并向负负载输入端135提供具有负极性的功率。当电源120的极性被转换使得负功率输出端125耦接至功率不敏感输入端B并且正功率输出端123耦接至功率不敏感输入端A吋，极性转换电路110被构造为继续向正负载输入端133提供具有正极性的功率，并向负负载输入端135提供具有负极性的功率。极性转换电路110可以为，或可包括具有金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件而不是例如ニ极管的桥式整流器。在一些实施方式中，桥式整流器可以为相对高效率(例如大于95%的效率)的桥式整流器。在一些实施方式中，MOSFET器件可以为相对低电阻的功率MOSFET器件。在一些实施方式中，MOSFET器件的电阻可以为大约O. I欧姆以下(例如O. 05欧姆、O. 01欧姆)。在一些实施方式中，MOSFET器件的电阻可大于O. I欧姆(例如O. 5欧姆)。在一些实施方式中，包括在极性转换电路110中的ー个或多个MOSFET器件可具有被构造为(无故障地)处理相对高的电压的栅极输入(例如，栅源极输入)。换句话说，包括在极性转换电路Iio中的ー个或多个MOSFET器件可具有相对高的栅极输入电压额定值。例如，包括在极性转换电路110中的MOSFET器件可具有被构造为处理大约等于(和/或超过)电源120的最大输出电压的输入电压的栅极输入。在一些实施方式中,栅极输入的电压额定值可大于等于20伏(V)(例如25V、30V、40V、50V)。在一些实施方式中，MOSFET器件的栅极输入电压额定值可大于等于MOSFET器件的源漏极电压额定值。在一些实施方式中，包括在极性转换电路110中的ー个或多个MOSFET器件可被构造为具有使MOSFET器件能够处理相对高的栅极输入电压(和/或功率电平)的栅极电介质(例如栅极氧化物)厚度。在一些实施方式中，包括在极性转换电路110中的MOSFET器件可具有被构造为MOSFET器件可处理大约等于(和/或超过)电源120的最大输出电压的输入电压的栅极氧化物厚度(在一些实施方式中，其可以是任何类型的栅极电介质)。在一些实施方式中，MOSFET器件的栅极氧化物厚度可大于5纳米(nm)(例如15nm、50nm至300nm)。在一些实施方式中，极性转换电路110例如可包括具有串联电阻器的电压限制器电路(例如集成栅源极电压限制器)。在一些实施方式中，电压限制器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.22 US 61/466,217;2011.10.11 US 13/270,7261.一种设备，包括 无极性输入端，耦接至金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件的栅极，所述MOSFET器件具有大于25伏的栅极电介质额定值；以及固定极性输出端，耦接至所述MOSFET器件的源扱。2.根据权利要求I所述的设备，其中，所述MOSFET器件的栅极的电压额定值约等于所述MOSFET器件的漏极-源极电压额定值。3.根据权利要求I所述的设备，其中，所述MOSFET器件为第一η沟道MOSFET器件，所述无极性输入端为第一无极性输入端，所述设备还包括 第二 η沟道MOSFET器件，具有耦接至所述固定极性输出端的源极和耦接至第二无极性输入端的栅极。4.根据权利要求I所述的设备，其中，所述MOSFET器件为η沟道MOSFET器件，所述固定极性输出端为第一固定极性输出端，所述设备还包括 P沟道MOSFET器件，具有耦接至第二固定极性输出端的源极和耦接至所述无极性输入端的栅极。5.根据权利要求I所述的设备，其中，所述栅极电介质具有大于50nm的厚度。6.根据权利要求I所述的设备，其中，所述无极性输入端和所述固定极性输出端共同限定分立部件的引线框的至少一部分。7.根据权利要求I所述的设备，其中，所述无极性输入端耦接至所述MOSFET器件的栅极，所述固定极性输出端耦接至所述MOSFET器件的源扱。8.根据权利要求I所述的设备，其中，所述无极性输入端用作以太网供电连接的输入端。9.根据权利要求I所述的设备，还包括 电压限制器电路，包括至少ー个齐纳ニ极管和被构造为限制通过所述电压限制器电路的电流的电阻器。10.一种设备，包括 引线框，包括 固定正输出端子， 固定负输出端子， 第一无极性输入端子，以及 第二无极性输入端子； P沟道MOSFET器件，包括耦接至所述固定正输出端子的源极垫、耦接至所述第一无极性输入端子的漏极以及耦接至所述第二无极性输入端子的栅极垫；以及 η沟道MOSFET器件，包括耦接至所述固定负输出端子的源极垫、耦接至所述第一无极性输入端子的漏极以及耦接至所述第二无极性输入端子的栅极垫，所述η沟道MOSFET器件为垂直定向MOSF...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·D·蒙塔尔博，史蒂文·萨普，
申请(专利权)人：飞兆半导体公司，
类型：发明
国别省市：