[发明专利]有源栅极偏置驱动器

说明书

本公开描述了一种器件，包括：栅极驱动器，被配置为响应于接收到激活开关的指示而向开关的栅极输出用于激活开关的导通电压；以及有源栅极偏置驱动器，被配置为响应于接收到将开关去激活的指示，将开关栅极处的电压有源地驱动为偏置电压。偏置电压小于导通电压，并且其中偏置电压大于栅极驱动器的接地电压。

技术领域

本公开涉及用于驱动半导体器件的栅极驱动器。

背景技术

在诸如场效应晶体管(FET)的开关中，体二极管提供续流能力并允许反向恢复行为。例如，在开关的关断间隔期间，体二极管变为正向偏置，并且反向恢复电荷在开关中积累。在开关的导通间隔开始时，开关中积累的反向恢复电荷重新组合。在开关周期期间，该重新组合导致开关的开关功率损耗。

发明内容

整体地，描述了用于有源地驱动开关栅极处的电压的电路和技术，使得开关中的反向恢复电荷减少，从而减少了该开关中以及互补开关中的开关损耗。栅极驱动器可以有源地将开关栅极的电压驱动到偏置电压，而不是向开关的栅极提供接地电压来使开关去激活。例如，栅极驱动器可以在空载时间期间有源地将开关的栅极的电压驱动到小于阈值电压的偏置电压，以减少开关的体二极管传导。附加地，栅极驱动器可以通过跟踪阈值电压的温度系数来有源地调整偏置电压，以避免诸如击穿和不期望的导通的温度相关的动态效应。通过这种方式，减少了在该开关以及互补开关中的反向恢复电荷，从而减少了开关中的开关损耗。

在一个示例中，本公开涉及器件，该器件包括：栅极驱动器，被配置为响应于接收到激活开关的指示而向开关的栅极输出用于激活开关的导通电压；以及有源栅极偏置驱动器，被配置为响应于接收到将开关去激活的指示而将开关的栅极处的电压有源地驱动到偏置电压。偏置电压小于导通电压，并且其中偏置电压大于栅极驱动器的接地电压。

在另一示例中，本公开涉及方法，方法包括：响应于接收到激活开关的指示，向开关的栅极输出用于激活开关的导通电压；以及响应于接收到将开关去激活的指示，将开关的栅极处的电压驱动到偏置电压。偏置电压小于导通电压，并且其中偏置电压大于开关的接地电压。

在另一示例中，本公开涉及包括栅极驱动器和有源栅极偏置驱动器的系统。栅极驱动器被配置为响应于接收到激活开关的指示而生成第一控制信号，第一控制信号被配置为激活第一开关元件，使得栅极驱动模块向开关的栅极输出用于激活开关的导通电压。栅极驱动器还被配置为响应于接收到将开关去激活的指示而生成第二控制信号，第二控制信号被配置为将第二开关元件去激活，使得栅极驱动模块向开关的栅极输出用于将开关去激活的接地电压。有源栅极偏置驱动器包括定时控制模块和有源栅极偏置模块。定时控制模块被配置为基于第一控制信号和第二控制信号输出提供用于去激活开关的有效栅极偏置电压的指示。有源栅极偏置模块被配置为响应于接收到提供用于去激活开关的有源栅极偏置电压的指示而有源地将开关的栅极处的电压驱动到偏置电压。偏置电压小于导通电压，并且其中偏置电压大于用于将开关去激活的接地电压。

在附图和下面的描述中阐述了一个或多个示例的细节。本公开的其他特征、目的和优点将从说明书和附图以及权利要求中显而易见。

附图说明

图1是示出根据本公开的一个或多个方面的具有用于减少开关中的反向恢复电荷的有源栅极偏置能力的示例系统的框图。

图2是示出根据本发明的一个或多个方面的由具有用于减少开关中的反向恢复电荷的有源栅极偏置能力的示例系统执行的操作的流程图。

图3是示出根据本发明的一个或多个方面的具有用于减少开关中的反向恢复电荷的有源栅极偏置能力的第一示例电路的框图。

图4是示出由图3所示的示例电路输出的信号的图。

图5是示出由图3所示的示例电路执行的操作的流程图。

图6是示出根据本公开的一个或多个方面的具有用于减少开关中的反向恢复电荷的有源栅极偏置能力的第二示例电路的框图。