開關驅動器電路、電源系統和用于控制電源開關的方法技術方案

本申請涉及開關驅動器電路、電源系統和用于控制電源開關的方法，該方法包括：將控制信號轉換為電流脈沖信號，其中，控制信號以第一參考電位為。該方法還包括：基于電流脈沖信號產生開關驅動電壓信號，其中，開關驅動信號以第二參考電位為參考。該方法還包括：通過使用開關驅動電壓來對電源開關的導通狀態進行控制。

【技術實現步驟摘要】

本申請涉及，并且更具體地涉及驅動用于電源開關的高端驅動器電路。
技術介紹
許多電源開關應用需要一種開關，這種開關可以運行在高輸入電壓(例如，800伏特或更高伏特的量級)的高端(high-side)上，并且可以當在整個開關頻率下對從地電位到最大輸入電壓變化的直流(DC)電壓進行切換時提供有效的開關閉合。這樣的應用包括:高速等離子驅動器、高速柵極驅動器、開關電源、電機驅動器，等等。已知若干種類型的電源開關驅動器，例如，變壓器耦合的電源開關驅動器、直流耦合的電源開關驅動器、具有懸浮式電源的光隔離的電源開關驅動器，等等。這些開關驅動方法中的每種方法都具有優點和缺點，然而直流耦合的驅動器是已知的驅動器拓撲結構中最簡單、成本最低并且一般具有最高性能的。近年來，伴隨著開關驅動器可以運行的需要，MOSFET器件和IGBT器件可以運行的電壓顯著地增加。然而，在高輸入電壓和高速下操作的能力方面，直流耦合的驅動器沒有保持同步發展。
技術實現思路
除其他以外，本申請提供了一種開關驅動器電路，包括:電壓-電流轉換器電路，其被配置成接成以第一參考電位為參考的控制信號并且被配置成將所述控制信號轉換為電流脈沖信號；電流-電壓轉換器電路，其被配置成基于所述電流脈沖信號來產生開關驅動電壓信號；其中，所述開關驅動電壓信號以第二參考電位為參考；并且其中，所述開關驅動電壓信號被配置成對電源開關的導通狀態進行控制。本申請還提供了一種 電源系統，包括:脈沖寬度調制(PWM)控制器電路，其被配置成產生以第一參考電位為參考的可控PWM信號；電壓-電流轉換器電路，其被配置成接收所述PWM信號并且被配置成將所述PWM信號轉換為電流脈沖信號；電流-電壓轉換器電路，其被配置成基于所述電流脈沖信號來產生開關驅動電壓信號；其中，所述開關驅動電壓信號以第二參考電位為參考；以及開關電源電路，其包括至少一個電源開關，所述至少一個電源開關耦合到高壓電源，所述高壓電源被配置成產生可控電源，其中，所述開關驅動電壓信號被配置成對耦合到所述高壓電源的電源開關的導通狀態進行控制。本申請進一步提供了一種用于控制電源開關的方法，包括:將控制信號轉換為電流脈沖信號，其中，所述控制信號以第一參考電位為參考；基于所述電流脈沖信號來產生開關驅動電壓信號，其中，所述開關驅動信號以第二參考電位為參考；以及使用所述開關驅動電壓信號來對電源開關的導通狀態進行控制。該部分旨在提供對本專利申請的主題的概括，并非旨在提供對本專利技術的排他性或窮盡性解釋。包含具體實施方式是為了提供與本專利申請有關的其它信息。附圖說明隨著下文詳細描述并且參考附圖，所主張的主題的實施例的特征和優點將變得顯而易見，其中相同的附圖標記描述相同的部分，其中:圖1示出了與本申請的各種實施例相符的電源系統的方框圖；圖2示出了根據本申請的實施例的電壓-電流轉換器電路；圖3示出了根據本申請的實施例的電流-電壓轉換器和開關驅動器電路；圖4示出了根據本申請的另一實施例的電流-電壓轉換器和開關驅動器電路；以及圖5示出了根據與本申請相符的示例性實施例的高電壓開關驅動器電路操作的流程圖。盡管下列具體實施方式將參考說明性的實施例來進行闡述，但是這些實施例的許多替代方案、修改和變型對本領域的技術人員而言將是顯而易見的。具體實施例方式總的來說，本申請提供了用于產生開關驅動控制信號的電路、系統和方法。該開關驅動控制信號可以例如與高電壓開關電源一起使用。其還可以用作用于電機驅動器的寬輸入電壓范圍開關驅動器或者需要通用高端開關的其他器件。本申請提供了各種驅動器，以將經常規調制(例如，PWM)的或未經調制的電壓控制信號轉換為電流脈沖信號。控制信號可以以第一參考電位為參考。反過來，電流脈沖信號被轉換為用于對電源開關的導通狀態進行控制的電壓開關控制信號。電壓控制信號可以參考第二參考電位。在一些實施例中，第一參考電位和第二參考電位 可以是不同的和/或獨立的，并且在一些實施例中，第二參考電位可以是基于例如電源和/或高電壓軌動態地變化的(例如，浮動的)。由于電流脈沖信號不一定參考系統地電位，因此隨后的電壓開關控制信號可以保持與高電壓切換影響相隔離，雖然仍對高壓電源或者要求寬工作電壓范圍的其他器件提供高速切換。圖1示出了與本申請的不同實施例相符的電源系統100的方框圖。概括地說，圖1的系統100包括配置成產生可控脈沖寬度調制(PWM)信號103的PWM電路102、配置成產生開關驅動信號107的驅動器電路112和配置成向負載電路110產生可控直流電源109的開關電源電路108。PWM電路102可以配置成接收來自負載電路110的電流反饋信號或電壓反饋信號，以基于負載電路110的要求來調節PWM信號103的占空比。PWM信號103通常是相對于第一參考電位(例如，地面接地、機殼接地，等等)從低到高擺動的電壓信號。在其他實施例中，PWM電路102可以被脈沖頻率調制(PFM)電路所代替，這在現有技術中是已知的。在其他的實施例中，可以使用其他的調制方案。例如，在一些控制應用(例如，電動機或其他設備)中，可能希望使用沒有占空比限制(例如，簡單的導通(on)/斷開(off)切換，等等)的控制信號。因此，雖然圖1具體地描述了使用PWM控制信號的控制應用，但是應該理解本申請旨在對于任何控制信號具有廣泛的適用性。因此，在本文中所使用的“控制信號”可以包括任何類型的經調制的或未經調制的信號，并且這樣的控制信號不一定具有相關聯的占空比限制。開關電源電路108通常配置成由高電壓軌(Vin)形成受控電源(controlledpower),該高電壓軌(Vin)可以具有400伏特或更高伏特(例如，1.6kV,等等)的量級。開關電源電路108可以包括任何已知的或以后研發(after-developed)的開關電源拓撲結構(例如，包括降壓轉換器、SEPIC、或雙開關升壓轉換器、回掃(Flyback)等的單開關DC-DC轉換器拓撲結構，和/或包括橋式DC-DC轉換器等的多開關DC-DC轉換器拓撲結構)。因此，開關電源電路108可以包括單開關和/或多開關，單開關被配置成在地電位或參考電位與Vin之間進行切換，多開關例如是被配置成在地或參考電位與Vin之間進行切換的高端開關和低端開關(例如，半橋式轉換器，等等)。為此，開關電源電路108的開關可以包括例如，MOSFET器件(例如，PM0S、NM0S，等等)、IGBT器件、BJT器件、SiC (碳化硅)器件，等等，和/或任何其他類型的已知或以后研發的、配置成可控制地改變導通狀態的高電壓開關電路。在一實施例中，開關電路可以包括BJT開關和發射極開關MOSFET共源共柵電路的串聯組合(其可以包括例如ESBC 開關(ESBC 是飛兆半導體公司的商標))。驅動器電路112通常配置成接收PWM信號103并且產生開關驅動信號107以對開關電源電路中的一個或多個開關的導通狀態進行控制。在單開關拓撲結構的情況下，開關驅動信號107配置成對開關在高電壓輸入(Vin)與參考電位之間的導通狀態進行控制，例如，對高端開關的控制。在多開關拓撲結構的情況下，開關驅動信號107可以用于對高端開關進行控制，并且開關驅動器電路還可以配置成產生至少一個第二開關驅動信號113，以對例如半橋式拓撲結構的低本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種開關驅動器電路，包括：電壓?電流轉換器電路，其被配置成接收以第一參考電位為參考的控制信號并且被配置成將所述控制信號轉換為電流脈沖信號；電流?電壓轉換器電路，其被配置成基于所述電流脈沖信號來產生開關驅動電壓信號；其中，所述開關驅動電壓信號以第二參考電位為參考；并且其中，所述開關驅動電壓信號被配置成對電源開關的導通狀態進行控制。

【技術特征摘要】
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：理查德·A·度尼佩茨，
申請(專利權)人：快捷半導體蘇州有限公司，快捷半導體公司，
類型：發明
國別省市：