结型栅极驱动器制造技术

提供一种结型器件驱动器，该结型器件驱动器包括电流调节器、与电流调节器耦合的电感器以及与电感器耦合的开关模块。该电流调节器被配置成产生一电流，并且电感器被配置成存储由通过电流调节器产生的电流产生的能量。开关模块被配置成控制结型器件的栅极的传导电流。一开始，从电感器所存储的能量产生传导电流，由此提供一相对高的最初电流。随着存储在电感器中的能量被放电，电流电平下降至足以将结型器件维持在“导通”状态的低电平。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结型栅极驱动器关联引用本申请要求⑴2010年5月10日提交的题为“JUNCTION GATE DRIVER(结型栅极驱动器)”的美国临时专利申请No. 61/333，157，(ii)2011年5月10日提交的题为“JUNCTION GATE DRIVER(结型栅极驱动器)”的美国专利申请No. 13/104，656以及(iii)2011 年 5 月 10 日提交的题为 “JUNCTION GATEDRIVER WITH TRAPPED INDUCTORCURRENT SOURCE (具有抽头式电感器电流源的结型栅极驱动器)”的美国专利申请No. 13/104，809，这些申请中的每一篇的全部公开内容均援引包含于此。背景本公开总体涉及电路，尤其是结型器件的电流驱动器电路。在电路中，例如JFET或双极结型晶体管(BJT)的结型器件的栅极可能需要用增加的最初电流驱动以使结型器件快速切换。这可能由于结型器件中的各种电容必须在器件切换前被充电。提供给结型器件的栅极的电流越大，器件电容的充电越快，由此允许结型器件比被提供较低电流的器件更快地切换。尽管将增加的电流传递给器件可能允许结相对快地切换，然而这种增加的电流传递通常也增加驱动器电路的功耗。例如，为了传递增加的电流以允许结相对快地切换，可使用DC-DC转换器。然而，从高电压源传递高电流可能导致相当大量的功率被电路耗散，这也可能导致大量的生热。这种高功率耗散可能导致需要更大面积的驱动器电路，并阻止将驱动器电路安装在单个集成电路组件中。概述在许多应用中，要求结相对快地切换，例如快速切换功率JFET。此外，这些相同的应用也必须要求具有低功率用途。本文描述的实施例为允许较低功耗的结型器件提供新的驱动器设计，还产生充分的最初电流以得出快速的结切换时间。描述针对新颖栅极驱动器电路的方法、系统和器件。本公开的方面提供与耦合于结型器件(例如JFET或BJT)的栅极的电感器一起使用的电流调节器。电感器可用来产生用以驱动结型器件以使之导通的传导电流，例如驱动JFET的栅极的传导电流。该驱动器电路可允许结型器件更快和更有效的切换。因此，在一个实施例中，提供一种栅极驱动器，该栅极驱动器包括电流调节器、耦合于该电流调节器的电感器以及耦合于电感器的切换模块。电流调节器被配置成产生一电流，并且电感器被配置成存储由电流产生的能量，所述电流通过电流调节器产生。切换模块被配置成控制结型器件的栅极的传导电流。起初，传导电流是从电感器所存储的能量产生的，由此提供相对高的最初电流。随着存储在电感器中的能量被释放，电流电平落至足以将结型器件保持在“导通”状态的较低电平。该栅极驱动器因此有效地提供相对高量级的最初电流以使结型器件以相对低的功耗相对快速地切换。这样的栅极驱动器可能不需要使用DC-DC转换器，可能消耗较低的功率和/或消耗比其他栅极驱动器电路更小的空间。另一实施例提供一种电流驱动装置，该电流驱动装置包括电流调节器、抽头式电感器以及第一和第二切换模块。电流调节器被配置成产生电流，而抽头式电感器耦合于电流调节器并配置成接收电流和存储能量。第一切换模块耦合于抽头式电感器的输出并配置成控制结型器件的传导电流，该传导电流至少部分是从电感器存储的能量中产生的。第二切换模块耦合于抽头式电感器的抽头并配置成改变抽头式电感器的输出处存在的电感。当第一切换模块将抽头式电感器的输出耦合至结型器件时，第二切换模块切换抽头式电感器的输出处存在的电感并由此使得从抽头式电感器提供至结型器件的电流增加。该栅极驱动器因此有效地提供相对高量级的最初电流以允许结型器件以相对低的功耗相对快速地切换。该结型驱动器可能不需要使用DC-DC转换器，可能消耗较少的功率和/或也可能消耗比其他栅极驱动器电路更少的空间。附图简述可通过参照下列附图来实现对本专利技术的性质和优势的进一步理解。在附图中，相同的组件或特征可具有相同的附图标记。此外，相同类型的各个组件可通过下列用虚线表示的附图标记以及区分相似组件的第二标记来区分。只要在说明书中使用第一附图标记，则描述可适用于具有相同的第一附图标记的任何一种类似组件，不管是否有第二附图标记。附图说明图1是包括根据各实施例配置的组件的驱动器电路的方框图。图2是根据各实施例的结型器件的输入处的电压电平的图。图3是根据各实施例耦合至JFET负载的驱动器电路的方框图。图4是根据各实施例耦合至双极结型晶体管负载的驱动器电路的方框图。图5是根据一个实施例的电流驱动器电路的电路图。图6是根据一个实施例的电流驱动器电路和切换模块的电路图。图7是示出根据各实施例用于将电流提供给结型器件的操作步骤的流程图。图8是示出根据各实施例用于将电流提供给结型器件的操作步骤的流程图。图9是利用根据各实施例配置的抽头式电感器的驱动器电路的方框图。图10是根据一实施例利用抽头式电感器和切换模块的电流驱动器电路的电路图。图11是示出根据各实施例用于将电流提供给结型器件的操作步骤的流程图。图12是示出根据各实施例用于将电流提供给结型器件的操作步骤的另一流程图。具体实施例方式这段描述给出了一些例子，但不旨在限制本专利技术的范围、适用性或结构。相反，接下来的描述向本领域内技术人员提供了实现本专利技术诸实施例的开放式描述。可在要素的功能和配置上作出多种改变。因此，各个实施例可根据需要省去、替换或增加各个步骤或组件。例如，要理解这些方法可以与所描述顺序不同的顺序执行，并可增加、省去或组合各种步骤。另外，针对某些实施例描述的方面和要素可并入到各其他实施例中。应当理解，下面的系统、方法和设备可单独或共同地作为一更大系统的组件，其他步骤可处于优先位置或甚至修改其应用。在一些实施例中，电流驱动器可用来切换结型器件，例如功率晶体管。该功率晶体管是已知的，并可包括例如JFET或双极结型晶体管(BJT)。尽管这里给出的实施例描述了JFET或BJT的驱动器电路，但很容易理解所描述的理念等同地适用于其他器件，所述其他器件要求提供相对高的最初电流以将器件切换至“导通”状态，并随后提供较低的维持电流以将器件维持在导通状态。如前所述，当结型器件在“截止”状态和“导通”状态之间切换时，需要对结型器件的各种电容以及例如与器件引线关联的寄生电感进行充电。在各器件中，这些电容和电感的值可足够大以防止特别快地开关器件。因此，为了快速地切换这类器件，最初增加的电流量可能需要被传递至结型器件的栅极以对结型器件的各种电容和电感充电。一旦这些电容和电感已被充电，则较低的电流可被传递至结型器件的栅极以使器件保持“导通”。尽管将增加量的电流传递至结型器件以快速切换它是合需的，然而使栅极驱动器的功率使用和/或尺寸最小化也是合需的。因此，这里描述了栅极驱动器的新颖架构。在一些实施例中，栅极驱动器可使用电流调节器、电感器和开关电路形成输出信号。图1示出栅极驱动器100的简化方框图。栅极驱动器100可包括电流调节器模块105、电感器模块110以及开关电路模块115。电流调节器模块105可包括多种不同的电流调节器。例如，电流调节器模块105可包括带磁滞反馈的降压电路。电流调节器模块105也可包括电流源。该电流调节器能产生在定义范围内的输出电流。例如，可将两个电压提供给电流调节器模块105中的电流调节器，将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.10 US 61/333,157;2011.05.10 US 13/104,809;1.一种栅极驱动器装置，包括 配置成产生一电流的电流调节器模块； 与所述电流调节器模块耦合并配置成接收所述电流并存储由所述电流产生的能量的电感器；以及 与所述电感器耦合并配置成控制结型器件的栅极的传导电流的开关模块，其中所述传导电流至少部分地产生自所述电感器所存储的能量。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，当从所述电流产生的能量被存储在所述电感器中时，所述开关模块将所述电感器的输出切换至所述结型器件的栅极。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电流调节器模块产生在定义范围内的电流。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电流调节器模块包括配置成接收第一输入电压和第二输入电压的一对比较器，其中所述第一电压和所述第二电压用来定义所述电流调节器|吴块的定义电流范围内的最大电流和最小电流。5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电流调节器模块包括带磁滞的比较器，所述带磁滞的比较器耦合于感测来自所述电感器的电流的电流传感器。6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述开关模块包括与所述电流调节器模块的电源的连接。7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述结型器件是JFET。8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括与所述器件的栅极耦合的电平移动电路模块，电压馈给模块配置成使比所述电流调节器的电流更大的电流通过所述结型器件的栅极。9.一种电流驱动器装置，包括 配置成产生一电流的电流调节器模块； 与所述电流调节器模块耦合并配置成接收所述电流并存储由所述电流产生的能量的电感器；以及 与所述电感器耦合并配置成切换所述电流驱动器装置的输出以控制至所述结型器件的电流的开关模块，至所述结型器件的电流具有最初电流值和维持电流值，所述最初电流值至少部分地产生自所述电感器所存储的能量并当所述电感器的所存储能量被释放时下降至所述维持电流值。10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述开关模块切换所述结型器件和所述电流调节器模块之间的电感器的输出。11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，当所述电感器的输出被切换至所述电流调节器模块时，所述电流驱动器装置将能量存储在所述电感器中，并且当所述电感器的输出被切换至所述结型器件时，所述电流驱动器装置将所存储的能量从所述电感器释放至所述结型器件，以使启用所述结型器件所需的时间量相对于仅使用所述维持电流启用所述结型器件所需的时间量减少。12.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述电流调节器模块产生一定义范围内的电流。13.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述电流调节器模块包括配置成接收第一输入电压和第二输入电压的一对比较器，其中所述第一电压和所述第二电压用来定义所述电流调节器|吴块的定义电流范围内的最大电流和最小电流。14.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述开关模块包括与电源的连接。15.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述结型器件是JFET。16.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述结型器件是双极结型晶体管。17.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括与所述器件的栅极耦合的电压馈给模块，所述电压馈给模块配置成使比所述电流调节器的电流更大的电流通过所述结型器件的栅极。18.一种将电流驱动至结型器件的方法，包括 将能量存储在耦合于电流调节器模块和结型器件之间的电感器中； 将所述电感器的输出切换至所述结型器件； 将所述存储的能量从所述电感器放电至所述结型器件以将最初电流提供给所述结型器件；以及 在所述放电后，将维持电流从所述电感器提供至所述结型器件。19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括 将所述电感器的输出从所述结型器件切换至所述电流调节器模块；以及 再次将能量存储在所述电感器中。20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述存储包括 将所述电感器耦合在所述电流调节器模块和所述电流调节器的电源之间； 将通过所述电感器的电流维持在一定义的范围内。21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述结型器件包括JEFT和双极结型晶体管中的一个或多个。22.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述电流调节器模块产生在定义范围内的电流。23.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述电流调节器模块包括配置成接收第一输入电压和第二输入电压的一对比较器，其中所述第一电压和所述第二电压用来定义所述电流调节器|吴块的定义电流范围内的最大电流和最小电流。24.如权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括使所述器件的结处存在的电压电平移动。25.一种电流驱动器装置，包括 配置成产生一电流的电流调节器； 与所述电流调节器耦合并配置成接收所述电流并存储能量的抽头式电感器； 耦合至所述抽头式电感器的输出并配置成控制结型器件的传...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·科尔曼，
申请(专利权)人：美高森美公司，
类型：
国别省市：