[发明专利]MOSFET开关栅极驱动器、MOSFET开关系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

N/A。

关于联邦资助研究或开发的声明

N/A。

背景技术

现代电气和电子系统一般地包括被连接到电源的一个或多个设备、部件和子系统。电源常常通过系统电力总线向这些系统元件提供操作功率（例如，供给电压和供给电流）。在许多现代系统中，系统元件可以、或者甚至必须能够在电源被激励的同时被连接到电源和从电源断开连接。设备、部件和子系统到被激励电源或系统电力总线中的此类连接和断开连接（即，插插头和拔插头）常常被不同地称为‘热拔插’或‘热交换’。由于其在系统操作期间可能是不可避免的或者甚至是系统操作需要的，必须将系统配置成处理热交换或热拔插。

系统元件可以向电源或者等价地向系统电力总线（其基本上是电容性的）呈现负载阻抗。例如，许多设备、部件和子系统采用相对大的电容器来过滤从电源接收到的功率。具有基本上电容性负载阻抗的此类设备、部件和子系统可以还称为‘电容性负载’。遗憾的是，电容性负载可以在此类电容性负载被突然连接到被激励电源时给系统带来问题。

特别地，电容性负载到被激励电源的突然连接可以在实现连接之后的短时间内导致从电源流到电容性负载的大电流。例如，当子系统（例如，叶片服务器）在系统电源接通的情况下被用插头插入系统机架时，大的电流可以随着系统电源电容性负载充电至供给电压水平而流入子系统。流动或者可以在电容性负载被连接到被激励电源之后立即流动的大电流常常被称为‘涌流’。在要求或受益于热交换或热拔插的许多系统中，可能不可能避免具有产生大的涌流的潜在可能的情况。

已经开发了多种方法以解决和与向电容性负载提供系统功率相关联的涌流相关联的问题。例如，可以使用金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）来控制电源与设备、部件或子系统之间的电流。可以控制MOSFET在电阻性模式下操作以约束或限制电流。在某些情况下，反馈电路可以监视电流，允许调整施加于MOSFET的直流（DC）电压水平以进一步控制涌流。遗憾的是，这些方法实现起来可能是复杂且昂贵的，可能呈现相对较高的故障概率，并且可能使在电源和电力总线中使用的部件经受高功率耗散条件。例如，使MOSFET在电阻性模式下操作可能使MOSFET经受相对高的温度，要求简单地使用相对较高功率的MOSFET来适应与热交换系统元件相关联的涌流。

附图说明

参考结合附图进行的以下详细描述，可以更容易地理解示例的各种特征，其中，相同的参考标号表示相同的结构元件，并且在所述附图中：

图1图示出根据本文所述原理根据示例的示例性MOSFET中的电压和电流方面的开关波形的图。

图2图示出根据本文所述原理根据示例的用于MOSFET开关的栅极驱动器的方框图。

图3A图示出根据本文所述原理根据示例的脉冲栅极电压的波形。

图3B图示出根据本文所述原理根据示例的被图2的栅极驱动器用来产生图3A中所示的脉冲栅极电压的驱动信号的波形。

图4图示出根据本文所述原理根据示例的高侧MOSFET开关系统的示意图。

图5图示出根据本文所述原理根据示例的MOSFET的脉冲驱动开关的方法的流程图。

某些示例具有其他特征，其为除上文参考的图中所示的特征之外的一个且为其替代。下面参考前图来详述这些及其他特征。

具体实施方式

根据本文所述原理的示例通过或使用MOSFET开关来控制从电源输送到电容性负载的功率。特别地，根据各种示例，使用MOSFET开关来控制或限制与功率输送相关联的涌流。该涌流在遵循接通MOSFET开关的命令的功率输送的启动阶段或其中电容性负载最初被连接到MOSFET开关的事件期间（例如，在电容性负载的热交换或热拔插期间）受到限制。本文所述的各种示例使用施加于MOSFET开关的MOSFET的脉冲栅极电压来促进涌流控制。此外，脉冲栅极电压被配置成在阈值以下的线性区域内接通和关断MOSFET，在所述阈值以上，MOSFET的密勒电容被完全地充电。这样做可以基本上防止了MOSEFT在启动阶段期间向电容性负载发出大的（例如，潜在地损害性的）涌流量。