[发明专利]在降压变换器中耗尽型器件的栅极驱动方案

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求2007年6月27日提交的且标题为“GATE DRIVING SCHEME FOR DEPLETION MODE DEVICE IN BUCK CONVERTERS”的 美国临时专利申请系列号60/946,550的优先权，其全部内容由此通过引用 被并入。

发明背景

本发明涉及例如在降压变换器(buck converter)中的耗尽型器件的栅极 驱动器，尤其是涉及产生用于提供负电压偏移的栅极驱动信号，该负电压 偏移用于断开(turn off)耗尽型器件。

当耗尽型器件例如GaN器件的栅极到源极电压为零时，该器件在接通 (ON)状态。为了断开(OFF)耗尽型器件，参照源极，负电压需要施加 在其栅极上。用于增强型功率MOSFET的栅极驱动器不能直接操作耗尽型 器件。因此，必须发展新方案来驱动耗尽型器件。

所需要的是供耗尽型器件的栅极驱动器使用的新驱动方案，且特别是 在DC/DC降压变换器电路中。

发明内容

本发明的目的是提供一种电路，其允许栅极驱动器向标准(normal)接 通耗尽型器件的栅极提供负电压。

所提供的是用于驱动开关级(stage)的电路，该开关级包括串联连接在 开关节点(switching node)处的控制和同步开关，所述控制和同步开关中的 至少一个为标准接通耗尽型器件，该电路包括：栅极驱动器，其包括用于 分别为同步和控制开关产生栅极驱动信号的第一和第二开关级，第一开关 级具有第一驱动器输出节点，而第二开关级具有第二驱动器输出节点，来 自第一节点的信号驱动同步开关，而来自第二节点的信号驱动控制开关； 以及连接到第一和第二开关级的电路，该电路包括第一电路和第二电路， 第一电路提供第一电压源，第一电路耦合到第一开关级和同步开关，来自 所述第一电压源的第一偏压由所述第一开关级切换，所述第一开关级具有 其中所述同步开关接通的第一状态以及其中所述第一偏压切换到所述同 步开关的栅极以断开所述同步开关的第二状态，第二电路包括使用第二偏 压充电的第一能量存储器件，第二开关电路具有其中当所述同步开关断开 时所述控制开关接通的第一状态，并具有其中当所述同步开关接通时通过 将所述第二偏压切换到所述控制开关的栅极来断开所述控制开关的第二 状态。

从参考附图的本发明的下面的描述中，本发明的其它特征和优点将变 得明显。

附图的简要说明

图1a是具有标准接通控制和同步器件的同步(sync)降压变换器电路 的图示；

图1b是示出用于驱动图1a的同步降压变换器电路的控制和同步器件 的信号的曲线；

图2a是具有标准断开控制和标准接通同步器件的同步降压变换器电 路的图示；

图2b是示出用于驱动图2a的同步降压变换器电路的控制和同步器件 的信号的曲线；

图3a-3f是驱动同步降压变换器的各种电路的图示，其中控制开关和 同步开关都是标准接通器件；

图4a-4d是驱动同步降压变换器的电路的图示，其中只有同步开关是 标准接通开关；

图5a-5b是驱动同步降压变换器的电路的图示，其中只有同步开关是 标准接通器件；以及

图6是驱动同步降压变换器的电路的图示，其中控制开关和同步开关 都是标准接通开关。

本发明的实施方式的详细描述

图1a和2a示出具有标准接通同步开关器件G2的同步降压变换器的 两种配置。图1a的变换器对于控制开关G1和同步开关器件G2使用标准 接通器件。图2a的变换器只对于同步开关G2使用标准接通器件，而对于 控制开关Q1使用标准断开开关。因此，图1b示出驱动图1a的变换器电 路的控制开关G1和同步开关G2所需要的栅极波形，而图2b示出驱动图 2a的变换器电路的控制开关Q1和同步开关G2所需要的栅极波形。