【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
技術介紹
1、半橋集成電路通常使用高側場效應晶體管(fet)柵極驅動器，該驅動器實現自舉電路，用于向高側fet的柵極端子提供高于電源電壓的升高的電壓。具體而言，自舉電路利用自舉電容器，該自舉電容器在半橋的低側fet處于導通狀態(當sw端子短路至接地時)期間充電，而高側fet處于關斷狀態。當低側fet被關斷且高側fet導通時，存儲在自舉電容器中的電壓將施加到高側fet的柵極端子。然而，這種架構不適用于某些功率轉換器拓撲，例如多電平轉換器，因為多電平轉換器中的上級(upper-level)sw節點不會切換到接地。如果sw節點沒有將自舉電容器的低側電極帶到接地，則自舉電容器不會完全充電，并且高側fet的柵極端子不會達到大于電源電壓的電壓，從而無法將高側fet置于導通狀態，從而使半橋電路正常工作。因此，需要一種可用于多電平功率轉換器拓撲中的功率fet驅動器。
2、圖1是具有同步自舉高側柵極驅動器電路的常規半橋集成電路(ic)設計。圖1的半橋ic設計100包括高側fet?102和低側fet?112，它們被控制以在sw節點處向連接到降壓轉換器拓撲中的電感器118和電容器120的負載116提供開關電源。
3、高側fet?102由高側柵極驅動器104驅動，兩者均形成在隔離阱106內。高側柵極驅動器104從電平轉換器(level?shifter)108接收高側輸入信號，電平轉換器108由邏輯轉換器和上電復位(por)電路系統110控制，而邏輯轉換器和上電復位(por)電路系統110又由高側輸入控制信號“hsin”和低側輸
4、在圖1的半橋ic電路中，高側電路元件(包括電平轉換器108和高側柵極驅動器104)的電源電壓由同步自舉電路提供，同步自舉電路包括自舉電容器122和自舉二極管112。當高側輸入信號“hsin”處于邏輯電平0，高側fet?102關斷，而低側輸入信號“lsin”處于邏輯電平1，低側fet?112導通時，自舉電容器122通過二極管124由電源電壓vdd充電。因此，sw節點切換到接地，自舉電容器122通過二極管112充電以獲得電壓vdd減去其兩端的二極管壓降。這又產生了電壓vddf，即高于sw節點處電壓的vdd減去二極管壓降。當“hsin”處于邏輯電平1時，vddf確保高側fet?102的柵極至源極電壓足夠高以導通晶體管。
5、圖1的半橋ic設計100并不適用于所有功率轉換器拓撲。具體而言，半橋設計100不能用于多電平功率轉換器，因為在這種拓撲中sw節點并不總是切換到接地。因此，同步自舉電容器122不能由vdd完全充電，并且半橋ic設計100可能無法正常工作。此外，通過二極管112對同步自舉電容器122充電會降低vddf，這是由于與二極管112相關聯的電壓降。為了解決后一個問題，在圖2的半橋ic設計中，二極管124(圖1)被替換為同步自舉fet?240，該fet由同步自舉驅動器242驅動，該同步自舉驅動器由邏輯轉換器和por電路系統210控制。
6、在圖2的同步自舉電路中，消除了與圖1的二極管112相關的電壓降，使得vddf－vsw～vdd。然而，與圖1的電路一樣，同步自舉驅動器242必須具有大于vdd的輸出邏輯1電壓才能導通高側fet?202。因此，與圖1中所描繪的半橋ic設計100一樣，圖2中所示的半橋ic設計200不能在多電平功率轉換器中實現。
7、圖3是示出適用于gan技術的同步自舉驅動器300的電路圖。美國專利號9,667,245中公開的同步自舉驅動器300包括fet?304和電容器306。當低側柵極驅動器314處于邏輯電平0(0v)時，電容器306被充電至接近vdd－vth，其中vth是fet?304的閾值電壓。當低側柵極驅動器308處于邏輯電平1(vdd)時，同步自舉fet?320的柵極處的同步自舉電壓vsb約為2vdd－vth。因此，同步自舉fet?320的柵極用柵極-源極電壓vdd－vth導通。然而，由于同步自舉fet310的閾值電壓vth可以變化相對較大的量，因此柵極-源極電壓vdd－vth可能不足以導通同步自舉fet?320。
8、因此，需要提供一種功率fet驅動器，該驅動器能夠克服上述現有技術的缺點，并且能夠普遍實施而沒有上述缺點。具體而言，需要提供一種功率fet驅動器ic，其能夠普遍實施以驅動任何功率fet驅動器拓撲中的功率fet。
技術實現思路
1、本專利技術通過提供可在任何功率fet驅動器拓撲中普遍實現的功率fet驅動器架構來克服上述缺點并實現上述目的。
2、更具體地說，如本文所述，本專利技術是一種柵極驅動器電路，其將同步自舉電路集成在集成電路的隔離阱中，使得連接到同步自舉電路(以及連接到功率轉換器的相應的開關節點)的同步自舉電容器可以利用相應的開關節點浮置。由于此特征，一個同步自舉電容器上的電壓可用于對連接到不同開關節點的獨立的隔離阱中的另一個(更高級別)同步自舉電路的同步自舉電容器進行充電。因此，不同隔離阱中的同步自舉電路的電源電壓全部可以從單個接地參考電源vdd提供。因此，本專利技術可用于實現各種功率轉換器拓撲，包括多電平轉換器。
3、本專利技術的附加特征和優點將在以下描述中進行闡述，部分特征和優點將從描述中顯而易見，或可通過本專利技術的實踐而了解。本專利技術的特征和優點可通過所附權利要求中特別指出的手段(instrument)和組合來實現和獲得。本專利技術的這些和其他特征將從以下描述和所附權利要求中變得更加顯而易見，或可通過下文所述的本專利技術的實踐而了解。
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1.一種柵極驅動器集成電路，包括同步自舉電路，所述同步自舉電路包括同步自舉柵極驅動器以及由所述同步自舉柵極驅動器驅動的同步自舉FET，其中所述同步自舉FET被配置為對連接到所述同步自舉電路的同步自舉電容器進行充電，并且其中所述同步自舉電路被集成在所述柵極驅動器集成電路的隔離阱中，使得所述同步自舉電容能夠利用功率轉換器的相應開關節點浮置。
2.根據權利要求1所述的柵極驅動器集成電路，其中所述同步自舉柵極驅動器由所述隔離阱中的NAND門驅動，其中所述NAND門接收：(i)用于驅動功率FET的柵極驅動器的輸出和(ii)用于對輸入邏輯信號進行電平轉換的電平轉換器。
3.根據權利要求1所述的柵極驅動器集成電路，采用GaN技術實現。
4.根據權利要求2所述的柵極驅動器集成電路，還包括邏輯轉換器和上電復位(POR)電路系統，其中所述電平轉換器接收來自所述邏輯轉換器和POR電路系統的輸入信號，并將經電平轉換的輸入信號輸出到所述同步自舉電路。
5.根據權利要求1所述的柵極驅動器集成電路，其中所述同步自舉電路包括級聯型同步自舉柵極驅動器電路。
<...【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
1.一種柵極驅動器集成電路，包括同步自舉電路，所述同步自舉電路包括同步自舉柵極驅動器以及由所述同步自舉柵極驅動器驅動的同步自舉fet，其中所述同步自舉fet被配置為對連接到所述同步自舉電路的同步自舉電容器進行充電，并且其中所述同步自舉電路被集成在所述柵極驅動器集成電路的隔離阱中，使得所述同步自舉電容能夠利用功率轉換器的相應開關節點浮置。
2.根據權利要求1所述的柵極驅動器集成電路，其中所述同步自舉柵極驅動器由所述隔離阱中的nand門驅動，其中所述nand門接收：(i)用于驅動功率fet的柵極驅動器的輸出和(ii)用于對輸入邏輯信號進行電平轉換的電平轉換器。
3.根據權利要求1所述的柵極驅動器集成電路，采用gan技術實現。
4.根據權利要求2所述的柵極驅動器集成電路，還包括邏輯轉換器和上電復位(por)電路系統，其中所述電平轉換器接收來自所述邏輯轉換器和por電路系統的輸入信號，并將經電平轉換的輸入信號輸出到所述同步自舉電路。
5.根據權利要求1所述的柵極驅動器集成電路，其中所述同...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李劍鋒，R·阿南斯，M·查普曼，邁克爾·A·德·魯伊，D·C·塔姆，
申請(專利權)人：宜普電源轉換公司，
類型：發明
國別省市：
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