專利名稱：半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的高頻控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的控制，并且特別涉及用于半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的諧振驅(qū)動(dòng)器電路的改進(jìn)操作。特別的是，本發(fā)明涉及一種操作用于驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的諧振驅(qū)動(dòng)器電路的方法，并且涉及一種操作用于驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的諧振驅(qū)動(dòng)器電路的控制電路。
在功率轉(zhuǎn)換器的現(xiàn)有技術(shù)中，我們已經(jīng)知道耦合到功率MOSFET開(kāi)關(guān)上的那種柵極驅(qū)動(dòng)電路對(duì)功率轉(zhuǎn)換器的效率具有很大的影響，尤其是在高頻下。因此，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出各種驅(qū)動(dòng)器方案。柵極驅(qū)動(dòng)器功耗與開(kāi)關(guān)頻率成正比，并且在MHz區(qū)域中是高效功率轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)中的主要限制因素。改進(jìn)柵極驅(qū)動(dòng)器功耗的一個(gè)方案是采用諧振柵極電路，該諧振柵極電路在第22屆IEEE功率電子專家年會(huì)(22nd Annual IEEE power electronics specialists conference(PESC)，1991年6月23日到27日，523頁(yè)到527頁(yè))中由D.Maksimovic所著的標(biāo)題為“具有諧振過(guò)渡的MOS柵極驅(qū)動(dòng)器(A MOS gate drive with resonant transitions)”的論文中所述。該論文描述了一種柵極驅(qū)動(dòng)器，其在開(kāi)/關(guān)狀態(tài)下、在柵極端子和源極端子之間提供具有低阻抗的準(zhǔn)方波柵極-源極電壓。功率MOS晶體管的等效柵極電容在諧振電路中被充放電，這樣存儲(chǔ)在該等效柵極電容中的能量就被返回到驅(qū)動(dòng)器的電源。
例如，這種諧振柵極驅(qū)動(dòng)電路可以用于具有MOSFET的功率電子裝置中，其中MOSFET以高開(kāi)關(guān)頻率工作。因此，它們例如可用在開(kāi)關(guān)模式電源中(SMPS)。此外，它們可以適用于在尺寸、平坦度、EMI或者動(dòng)態(tài)特性方面有特殊要求的應(yīng)用中，例如用于數(shù)據(jù)處理器(MPS)、平面顯示器的調(diào)壓器模塊(VRM)以及用于具有AM/FM調(diào)諧器的音頻裝置的SMPS。
在MHz區(qū)域或者更高區(qū)域內(nèi)的高開(kāi)關(guān)頻率下，MOSFET的高效以及快速的驅(qū)動(dòng)變得越來(lái)越重要。高效驅(qū)動(dòng)對(duì)于減小柵極驅(qū)動(dòng)器損耗來(lái)說(shuō)是必須的?？焖衮?qū)動(dòng)對(duì)于將功率晶體管的開(kāi)關(guān)損耗保持在容許范圍內(nèi)來(lái)說(shuō)是必須的。
為了實(shí)現(xiàn)高效驅(qū)動(dòng)，比例如硬開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器更高效的諧振驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用變得越來(lái)越受期待。然而，已知的諧振驅(qū)動(dòng)器不能實(shí)現(xiàn)同樣的開(kāi)關(guān)速度，并且因此經(jīng)常不能適用于具有MHz區(qū)域或者更高區(qū)域內(nèi)的開(kāi)關(guān)頻率的應(yīng)用。
本發(fā)明的一個(gè)目的是對(duì)用于驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的諧振驅(qū)動(dòng)器電路提供改進(jìn)操作。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例，上述目的可由如權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的諧振驅(qū)動(dòng)器電路的一種操作方法來(lái)解決。根據(jù)本發(fā)明的該示例性實(shí)施例，該驅(qū)動(dòng)器電路包括第一開(kāi)關(guān)以及第二開(kāi)關(guān)，該第一開(kāi)關(guān)用于通過(guò)電感器將電源連接到該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的控制端，該第二開(kāi)關(guān)連接到該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的控制端以用于控制該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。根據(jù)本發(fā)明的該示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，該電感器在第二開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作之前被預(yù)充電。
有利的是，由于電感器的預(yù)充電，更高的初始電流可以被施加到半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的控制端，從而可以有利地提供半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的快速和高效的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
這種改進(jìn)的操作組合了高效和快速的驅(qū)動(dòng)，這對(duì)于具有MHz區(qū)域或者更高區(qū)域內(nèi)的開(kāi)關(guān)頻率的應(yīng)用來(lái)說(shuō)是必須的。
根據(jù)如權(quán)利要求2所述的本發(fā)明的示例性實(shí)施例，在第二開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作之前形成一個(gè)電感器電流。
根據(jù)如權(quán)利要求3所述的本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，通過(guò)在第二開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作之前提供一個(gè)時(shí)間段而實(shí)現(xiàn)在對(duì)第二開(kāi)關(guān)進(jìn)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作之前的電感器電流以及由此實(shí)現(xiàn)對(duì)電感器的預(yù)充電，在該時(shí)間段中第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)接通。
權(quán)利要求4到7提供本發(fā)明的其它示例性實(shí)施例。特別是，根據(jù)如權(quán)利要求6所述的本發(fā)明的示例性實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的方法被應(yīng)用到包括四個(gè)開(kāi)關(guān)并且具有簡(jiǎn)單且魯棒的配置的諧振驅(qū)動(dòng)器電路中。
根據(jù)如權(quán)利要求8所述的本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，提供一種控制電路，其用于操作諧振驅(qū)動(dòng)器電路，以便驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的該示例性實(shí)施例的控制電路包括一個(gè)開(kāi)關(guān)控制器，其用于控制第一和第二開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，從而在第二開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作之前對(duì)電感器進(jìn)行預(yù)充電。
有利的是，該控制電路可應(yīng)用于已知的諧振柵極驅(qū)動(dòng)器電路，并且可以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)在高頻下的快速且高效的操作。
權(quán)利要求9提供根據(jù)本發(fā)明的控制電路的一個(gè)示例性實(shí)施例。
作為本發(fā)明的示例性實(shí)施例的要點(diǎn)，可以看到，諧振驅(qū)動(dòng)器電路的電感器在控制所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)(例如MOSFET)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)執(zhí)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作之前被預(yù)充電。為此，在開(kāi)關(guān)動(dòng)作之前形成一個(gè)電感器電流，從而使得一個(gè)初始電流充電MOSFET的柵極，并且因此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)MOSFET的更快速的開(kāi)關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述預(yù)充電可通過(guò)提供一個(gè)時(shí)間段而實(shí)現(xiàn)，在該時(shí)間段中第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)接通，其中第一開(kāi)關(guān)通過(guò)該電感器將電源連接到柵極，并且第二開(kāi)關(guān)連接到MOSFET的柵極以用于控制該MOSFET的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
有利的是，可以提供對(duì)MOSFET的快速并且高效(即功率高效)的操作，從而使得這種電路可應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理器的VRM、平面顯示器的SMPS或者音頻裝置的SMPS。
本發(fā)明的這些和其它方面將參考后面的實(shí)施例變得清楚并進(jìn)行闡述。
下面參考隨后的附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例

圖1示出了用于驅(qū)動(dòng)MOSFET的諧振柵極驅(qū)動(dòng)器電路的簡(jiǎn)化電路圖。
圖2示出了用于解釋諧振柵極驅(qū)動(dòng)器電路的操作的時(shí)序圖。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一種操作諧振柵極驅(qū)動(dòng)器電路的方法的示例性實(shí)施例的時(shí)序圖。
圖1示出了用于驅(qū)動(dòng)例如功率MOSFET的MOSFET 20的諧振柵極驅(qū)動(dòng)器的電路圖，其包括根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例的用于操作該諧振柵極驅(qū)動(dòng)器電路的控制電路。
圖1中的附圖標(biāo)記2表示產(chǎn)生電源電壓VCC的電源。附圖標(biāo)記4表示連接在電源電壓VCC和電感器16的第一端之間的第一開(kāi)關(guān)T1。附圖標(biāo)記6表示二極管D1。附圖標(biāo)記10表示連接在地和電感器L116的第一端之間的第二開(kāi)關(guān)T2。與地和電感器L116的第一端之間的開(kāi)關(guān)T210并聯(lián)提供另一個(gè)二極管D212。當(dāng)T1是MOSFET開(kāi)關(guān)時(shí)，D1可為T1的本征體(intrinsic body)二極管。當(dāng)T2是MOSFET開(kāi)關(guān)時(shí)，D2可為T2的本征體二極管。IL是流進(jìn)電感器L116的電流。
附圖標(biāo)記8表示設(shè)置在電源電壓VCC電感器L116的第二端之間的第三開(kāi)關(guān)T3。電感器L116的第二端還連接到MOSFET 20的柵極。附圖標(biāo)記14表示設(shè)置在電感器L116的第二端和地之間的第四開(kāi)關(guān)T4。在電感器L116的第二端(即MOSFET 20的柵極)以及地之間，與第四開(kāi)關(guān)T414并聯(lián)，圖中繪制出電容CGS18。其可以僅表示MOSFET 20的等效柵極電容，或者其可以是外部電容加上MOSFET 20的等效柵極電容表示的和。電容CGS18兩端的電壓被表示為VGS。
另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一個(gè)控制電路22，其用于操作第一到第四開(kāi)關(guān)4、8、10和14的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。第一到第四開(kāi)關(guān)T1到T4(附圖標(biāo)記4、8、10和14)還可以是增強(qiáng)型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。然而，例如也可以提供CMOS開(kāi)關(guān)或者其它合適的開(kāi)關(guān)。例如，該控制電路可通過(guò)例如由Alterra制造的狀態(tài)機(jī)或者EPLD實(shí)現(xiàn)，并且可以通過(guò)控制電路22和T1到T4的每個(gè)開(kāi)關(guān)之間的適當(dāng)?shù)拈_(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
從控制電路2提供到開(kāi)關(guān)T1到T4的驅(qū)動(dòng)信號(hào)可具有從幾百KHz到MHz范圍的頻率。取決于電路工作的頻率范圍，電容CGS18可在0,5到10nF的范圍內(nèi)，并且電感器L116可具有50-1000nH(例如對(duì)于Cgs＝2nF以及1MHz時(shí)為200nH)的電感值。
下面，參考圖2的時(shí)序圖描述圖1所示的諧振柵極驅(qū)動(dòng)器電路的示例性操作。
圖2的時(shí)序圖30示出了第一和第二開(kāi)關(guān)T1和T2隨時(shí)間的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。圖2的時(shí)序圖32示出第三和第四開(kāi)關(guān)T3和T4隨時(shí)間的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。時(shí)序圖34示出了隨時(shí)間變化的相應(yīng)IL，并且時(shí)序圖36示出隨時(shí)間變化的電壓VGS。
如圖2所示，當(dāng)MOSFET 20將要接通時(shí)第四開(kāi)關(guān)T4關(guān)斷，并且在同一時(shí)間點(diǎn)t1，第一開(kāi)關(guān)T1接通，并且將MOSFET 20的柵極通過(guò)電感器L116連接到VCC上。VCC由電源2提供。如時(shí)序圖34所示，這使得電感器電流IL增加直到t2，在t2時(shí)第一開(kāi)關(guān)T1關(guān)斷并且第三開(kāi)關(guān)T3接通。在t2時(shí)，電感器電流IL達(dá)到其正的峰值。在同一時(shí)間t2，電壓VGS達(dá)到其期望值，并且MOSFET 20完全接通。t2后，通過(guò)二極管D2和第三開(kāi)關(guān)T3發(fā)生能量恢復(fù)，使得電感器電壓IL幾乎線性減少。在實(shí)踐應(yīng)用中，與T3并聯(lián)的二極管可減小Vgs上的過(guò)電壓風(fēng)險(xiǎn)，該過(guò)電壓可能由不正確的定時(shí)導(dǎo)致。該過(guò)電壓將減小轉(zhuǎn)換器的效率，并且有時(shí)甚至是破壞性的。在T3是例如MOSFET時(shí)，該二極管可以是T3的本征體二極管。
因此，從圖2可以得出，達(dá)到MOSFET 20的全柵極電壓并且MOSFET 20的開(kāi)關(guān)動(dòng)作完成所需的時(shí)間段為[t1；t2]。因此，從示出電感器電流IL的時(shí)序圖34可以得出，電感器L1減慢了電荷流進(jìn)MOSFET 20的柵極，并且隨之減慢了柵極電壓VGS的上升，從而減慢了MOSFET 20的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
在t3，第三開(kāi)關(guān)T3關(guān)斷并且第二開(kāi)關(guān)T2接通。這使得電感器電流IL增加，此時(shí)電感器電流以與[t1；t2]期間相反的方向流動(dòng)。為此，柵極電壓VGS從t3開(kāi)始減小，直到其在t4達(dá)到零為止，此時(shí)電感器電流IL達(dá)到其峰值，并且第二開(kāi)關(guān)T2關(guān)斷而第四開(kāi)關(guān)T4接通。在實(shí)際應(yīng)用中，與T4并聯(lián)的二極管可減小Vgs的負(fù)的過(guò)電壓的風(fēng)險(xiǎn)，其可能由不正確的定時(shí)導(dǎo)致。該過(guò)電壓將減小轉(zhuǎn)換器的效率，并且有時(shí)甚至是破壞性的。當(dāng)T4例如是MOSFET時(shí)，該二極管可以是T4的本征體二極管。
因此，可以從圖2中得出，到柵極電壓VGS達(dá)到零為止花費(fèi)了時(shí)間段[t3；t4]，因此到MOSFET 20關(guān)斷為止花費(fèi)了相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間。因此，盡管這種操作在功耗方面效率很高，但其不能進(jìn)行高頻操作，這是因?yàn)殡姼衅鱈1減慢了柵極電壓VGS的上升和下降。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一種操作諧振柵極驅(qū)動(dòng)器電路的方法，如上所示，其可用根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的控制電路22實(shí)現(xiàn)，該控制電路控制第一到第四開(kāi)關(guān)T1到T4以執(zhí)行圖3的時(shí)序圖40到46所示的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。如上所示，該控制電路可作為利用合適的驅(qū)動(dòng)器來(lái)操作第一到第四開(kāi)關(guān)T1到T4的狀態(tài)機(jī)或者EPLD來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如包括用于分別驅(qū)動(dòng)第一到第四開(kāi)關(guān)T1到T4的放大器的數(shù)字電路，或者其可作為合適的模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。
時(shí)序圖40示出第一和第二開(kāi)關(guān)T1和T2隨時(shí)間的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，時(shí)序圖42示出第三和第四開(kāi)關(guān)T3和T4隨時(shí)間的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。第三時(shí)序圖44示出隨時(shí)間變化的電感器電流IL，并且第四時(shí)序圖46示出隨時(shí)間變化的電容器CGS18兩端的柵極電壓。
從圖3可以得出，在第四開(kāi)關(guān)T4于t6關(guān)斷之前，第一開(kāi)關(guān)T1在t5接通。這提供了一個(gè)重疊時(shí)間段，在該重疊時(shí)間段中第一開(kāi)關(guān)T1和第四開(kāi)關(guān)T4都接通。這使得電感器L116被預(yù)充電，如時(shí)序圖44中的IL所示。換句話說(shuō)，在第四開(kāi)關(guān)T4關(guān)斷之前，控制MOSFET 20的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，令第一開(kāi)關(guān)T1接通，從而使得電感器L116被預(yù)充電。該預(yù)充電通過(guò)在MOSFET 20的實(shí)際開(kāi)關(guān)動(dòng)作之前的[t5；t6]期間形成一個(gè)電感器電流、以及接著在t6時(shí)關(guān)斷第四晶體管T4而實(shí)現(xiàn)。
換句話說(shuō)，對(duì)電感器L116的預(yù)充電是通過(guò)提供一個(gè)重疊時(shí)間段而實(shí)現(xiàn)的，在該重疊時(shí)間段中，第一開(kāi)關(guān)T1和第四開(kāi)關(guān)T4接通。
然后，在第四開(kāi)關(guān)T5于t6時(shí)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作之后，電感器電流IL在t7增加到其峰值，此時(shí)第一開(kāi)關(guān)T1關(guān)斷，并且柵極電壓Vgs達(dá)到其期望值。
如[t1；t2]與[t6；t7]的比較所示，時(shí)間段[t6；t7]明顯短于時(shí)間段[t1；t2]。因此，根據(jù)圖3所示的本發(fā)明的示例性實(shí)施例，開(kāi)關(guān)MOSFET 20所需要的實(shí)際開(kāi)關(guān)時(shí)間可顯著減小。如上所述，這通過(guò)提供第一開(kāi)關(guān)T1和第四開(kāi)關(guān)T4的重疊時(shí)間而實(shí)現(xiàn)。為此，在早于t6時(shí)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作之前的t5時(shí)開(kāi)始形成一個(gè)電感器電流IL。為此，與圖2相比，更高的初始電流對(duì)柵極充電，這使得可以對(duì)柵極電容Cgs18更快地充電。
有利的是，通過(guò)執(zhí)行參考圖3所述的開(kāi)關(guān)操作，即使在高開(kāi)關(guān)頻率下也可以執(zhí)行非常高效的開(kāi)關(guān)動(dòng)作。同樣，如圖2中時(shí)序圖36的VGS與圖3中的時(shí)序圖46的比較所示，t6和t7之間的電壓斜率明顯陡于t1和t2之間的電壓斜率。
在第三開(kāi)關(guān)T3于t9關(guān)斷之前，第二開(kāi)關(guān)T2在t8時(shí)接通。這提供了從t8到t9的重疊時(shí)間段，在該重疊時(shí)間段中，第二晶體管T2和控制MOSFET 20的開(kāi)關(guān)動(dòng)作的第三開(kāi)關(guān)T3接通，其中第二晶體管T2將MOSFET 20的柵極通過(guò)電感器L116與地(電源2的-)連接，并且第三開(kāi)關(guān)T3連接到MOSFET 20的柵極。這樣，通過(guò)形成電感器電流IL而對(duì)電感器L116進(jìn)行預(yù)充電。然后，在t9時(shí)，第三晶體管T3關(guān)斷。這使得柵極電壓VGS急劇下降，如從時(shí)序圖46看出的那樣。此外，這還導(dǎo)致電感器L116進(jìn)一步充電到t10為止，此時(shí)第二晶體管T2關(guān)斷，第四晶體管T4接通，電感器電流IL達(dá)到其峰值，并且柵極電壓VGS下降到地電壓。然后，在t10之后，電感器電流IL幾乎線性下降為零，如從時(shí)序圖44所看出的那樣。
如時(shí)間段[t9；t10]與圖2的時(shí)序圖36的時(shí)間段[t3；t4]的比較所示，時(shí)間段[t9；t10]明顯短于時(shí)間段[t3；t4]。因此電壓VGS在[t9；t10]期間的電壓降明顯陡于[t3；t4]期間的電壓降。
從圖3可以得出，通過(guò)在第二開(kāi)關(guān)T2和第三開(kāi)關(guān)T3之間提供重疊時(shí)間可實(shí)現(xiàn)非?？焖俨⑶腋咝У拈_(kāi)關(guān)(關(guān)斷開(kāi)關(guān))動(dòng)作。這樣，在t9時(shí)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作之前的[t8；t9]期間形成一個(gè)電感器電流IL。為此，高得多的初始電流IL對(duì)MOSFET20的柵極充電，這使得柵極電容CGS18可以更快速地充電。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，執(zhí)行預(yù)充電，以使得電感器電流IL在控制MOSFET20的對(duì)應(yīng)開(kāi)關(guān)T3和T4的開(kāi)關(guān)動(dòng)作之前近似達(dá)到其峰值的一半。
因此，如上所述，提供根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的一種操作諧振柵極驅(qū)動(dòng)器電路以驅(qū)動(dòng)MOSFET的方法，以及提供一種用于控制該諧振柵極驅(qū)動(dòng)器電路的各開(kāi)關(guān)的控制電路，從而使得可以實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)關(guān)動(dòng)作以及高效率的組合。有利的是，這使得該諧振柵極驅(qū)動(dòng)器電路可應(yīng)用于例如具有以高開(kāi)關(guān)頻率工作的MOSFET的功率電子裝置中。例如，其可有利地用于具有特殊需求的SMPS中，例如平坦度、尺寸、EMI或者動(dòng)態(tài)特性方面地特殊需求。示例性的應(yīng)用領(lǐng)域例如是用于數(shù)據(jù)處理器的VRM、用于平面顯示器的SMPS或者用于音頻裝置的SMPS。
代替使用在上述示例性實(shí)施例中的MOSFET，本發(fā)明還適用于幾乎所有類型的電壓控制型半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)，例如IGBT。此外，本發(fā)明還可應(yīng)用于電流控制型半導(dǎo)體器件中，例如雙極型晶體管、閘流晶體管以及三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件(triac)。
權(quán)利要求
1.一種操作用于驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的諧振驅(qū)動(dòng)器電路的方法，其中該驅(qū)動(dòng)器電路包括第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)，第一開(kāi)關(guān)用于將電源通過(guò)電感器連接到該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的控制端，第二開(kāi)關(guān)連接到該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的控制端以用于控制該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，該方法包括以下步驟在第二開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作之前對(duì)該電感器進(jìn)行預(yù)充電。
2.權(quán)利要求1的方法，其中該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)是一個(gè)電壓控制型開(kāi)關(guān)，其中通過(guò)在第二開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作之前形成一個(gè)電感器電流而對(duì)該電感器進(jìn)行預(yù)充電。
3.權(quán)利要求2的方法，其中通過(guò)提供一個(gè)時(shí)間段而形成所述電感器電流，在該時(shí)間段期間第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)都接通。
4.權(quán)利要求3的方法，其中所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)在其控制端處具有輸入電容，并且其中所述初始電流使得該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)可以快速開(kāi)關(guān)。
5.權(quán)利要求2的方法，其中所述預(yù)充電被這樣執(zhí)行在第二開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作之前，所述電感器電流近似達(dá)到其峰值的一半。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述驅(qū)動(dòng)器電路還包括設(shè)置在電源電壓和該電感器的第一端之間的第三開(kāi)關(guān)；設(shè)置在地和該電感器的第一端之間的第四開(kāi)關(guān)；設(shè)置在電源電壓和該電感器的第二端之間的第五開(kāi)關(guān)，其中該電感器的第二端連接到所述MOSFET的柵極；設(shè)置在地和該電感器的第二端之間的第六開(kāi)關(guān)；其中，一個(gè)電容被設(shè)置在該電感器的第二端和地之間；其中，第一開(kāi)關(guān)是第三開(kāi)關(guān)和第四開(kāi)關(guān)當(dāng)中的一個(gè)；其中，當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)是第三開(kāi)關(guān)時(shí)，第二開(kāi)關(guān)是第六開(kāi)關(guān)；并且其中當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)是第四開(kāi)關(guān)時(shí)，第二開(kāi)關(guān)是第五開(kāi)關(guān)，這樣，為了接通該MOSFET，第六開(kāi)關(guān)在第三開(kāi)關(guān)接通后的第一時(shí)間段內(nèi)保持接通，而為了關(guān)斷該MOSFET，第五開(kāi)關(guān)在第四開(kāi)關(guān)接通后的第二時(shí)間段內(nèi)保持接通。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)是MOSFET。
8.一種操作用于驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的諧振驅(qū)動(dòng)器電路的控制電路，其中該驅(qū)動(dòng)器電路包括第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)，第一開(kāi)關(guān)用于將電源通過(guò)電感器連接到該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的控制端，第二開(kāi)關(guān)連接到該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的柵極以用于控制該半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，該控制電路包括一個(gè)開(kāi)關(guān)控制器，其用于控制第一和第二開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，使得該電感器在第二開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作前被預(yù)充電。
9.權(quán)利要求8的控制電路，其中通過(guò)在第二開(kāi)關(guān)的接通之前形成一個(gè)電感器電流而對(duì)該電感器進(jìn)行預(yù)充電，這是通過(guò)由該開(kāi)關(guān)控制器控制第一和第二開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作以使得第二開(kāi)關(guān)在第一開(kāi)關(guān)關(guān)斷之前接通而實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
諧振柵極驅(qū)動(dòng)器電路提供了例如對(duì)MOSFET的高效開(kāi)關(guān)。然而，諧振柵極驅(qū)動(dòng)器電路的操作常常不能應(yīng)用于要求高開(kāi)關(guān)頻率的應(yīng)用中。根據(jù)本發(fā)明，執(zhí)行對(duì)諧振柵極驅(qū)動(dòng)器電路的電感器的預(yù)充電。這樣可以實(shí)現(xiàn)MOSFET的高能量效率以及快速的操作。
文檔編號(hào)H03K17/00GK1830144SQ200480022194
公開(kāi)日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2004年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月1日
發(fā)明者T·G·托勒, T·迪爾鮑姆, G·紹爾萊恩德, T·羅佩斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司