[发明专利]电平转换电容的补偿

说明书

介绍了一种半桥电路及其运行方法。所述半桥电路包括高侧开关；用于为所述高侧开关提供驱动信号的锁存器；第一晶体管器件，其用作电平转换器以在所述锁存器的输入处转换电压电平，所述第一晶体管器件耦合在电源电压电平和接地之间，并且所述锁存器的输入处的电压电平是根据流经第一晶体管器件的电流来转换的。第二晶体管器件与所述第一晶体管器件并联耦合在所述电源电压电平和接地之间。有用于镜像流经所述第二晶体管器件的电流的电流镜。有用于将所述镜像电流馈送到位于所述电源电压电平和第一晶体管器件之间的中间节点的电路通道。

技术领域

本公开涉及半桥电路（例如，开关型功率变换器）和半桥电路的运行方法。本公开尤其涉及半桥电路中的电平转换电容的补偿。本公开尤其适用于包括以氮化镓（GaN）晶体管器件（例如GaN高电子迁移率晶体管（HEMT））作为电平转换器的半桥电路。

背景技术

半桥电路通常使用电平转换器来触发其高侧开关的驱动信号（例如，SET和RESET（RST））。使用电平转换器的电路研究表明，由电平转换器的寄生电容引起的电流尖峰是相当大的，并且上升和下降时间相当长。这可能导致高侧开关的故障触发。

该问题与使用GaN晶体管作为电平转换器的半桥电路尤其相关。晶体管的GaN技术允许更高的工作频率，并且对短暂的瞬态更敏感。GaN晶体管相对接地的寄生电容可能产生相关的电流尖峰，这可能导致所述半桥电路的故障触发。

发明内容

因此，需要较少受其电平转换器的寄生电容的影响并且避免故障触发的半桥电路（例如，开关型功率变换器）。还需要这种半桥电路的运行方法。鉴于这些需求中的一些或全部，本公开提出了一种半桥电路以及一种半桥电路的运行方法。本公开的一方面涉及一种半桥电路。所述半桥电路可以是半桥电路的示例。所述半桥电路可以包括高侧开关。所述高侧开关可以耦合在所述开关功率变换器的输入电压电平和输出节点之间。所述半桥电路还可以包括锁存器（置位-复位-（RS）锁存器），其用于为所述高侧开关提供驱动信号。所述半桥电路还可以包括第一晶体管器件，其用作电平转换器以在所述锁存器的输入处转换电压电平。所述第一晶体管器件可以间歇性地在所述锁存器的输入处转换电压电平。在所述锁存器的输入处转换电压电平可以对应于降低该电压电平。所述第一晶体管器件可以耦合在电源电压电平和接地之间。所述锁存器的输入处的电压电平是根据流经第一晶体管器件的电流来转换的。所述第一晶体管器件可以根据SET控制信号或者RST（复位）控制信号在所述锁存器的输入处转换电压电平。所述半桥电路还可以包括第二晶体管器件，其与所述第一晶体管器件并联耦合在所述电源电压电平和接地之间。所述半桥电路还可以包括电流镜，其用于镜像流经所述第二晶体管器件的电流。所述半桥电路还可以包括电路通道，其用于将所述镜像电流馈送到位于所述电源电压电平和第一晶体管器件之间的中间节点。将所述镜像电流馈送至所述中间节点可以补偿流经所述第一晶体管器件的任何寄生电流。

如所提出的那样配置，所述半桥电路通过引入额外的电平转换器（即第二晶体管器件）减小了用作电平转换器的第一晶体管器件的寄生电容的影响。所述额外的电平转换器（例如，相对接地具有与第一晶体管器件几乎相同的结构和寄生电容）将产生由随时间变化的电压引起的电流（I_C = C×dV / dt，其中C是寄生电容）。在下一级中，所述电流被镜像并馈送到合适的控制信号通道，即馈送到中间节点。然后，所述镜像电流将补偿主通道中的寄生电流。因此，通过将所述镜像电流馈送到中间节点，可以减少或完全消除流经第一晶体管器件的寄生电流的影响。因此，可以减小或完全避免由此寄生电流引起的锁存器输入处的电压降，从而可以防止锁存器（以及相应的高侧开关）的故障触发。这允许半桥电路以更快的频率和瞬态工作，提高了半桥电路的噪声抗扰度，并进一步减小了半桥电路中置位信号和复位信号的脉冲电流。因此，所提出的配置使包含电平转换器的半桥（例如，开关型功率变换器）实现了具有鲁棒的高电压和高频电路设计。