[发明专利]用于P沟道MOSFET的驱动器

说明书

本发明公开用于P沟道MOSFET的驱动器。本发明涉及用于驱动P沟道MOSFET的驱动器电路。驱动器电路由在功率输入处供应的DC电压馈送，并且其在控制输入处接收控制信号。控制信号包括用于控制P沟道MOSFET的开关的信息，所述P沟道MOSFET的栅极被连接到驱动器电路的驱动输出。为了生成驱动信号，驱动器电路包括关断双极晶体管，其由在功率输入处接收的电源电压供电，因为其集电极被连接到功率输入。在控制输入处接收的控制信号借助于电流放大器被放大并且经由反相电容器被馈送到双极晶体管的基极。响应于在其基极处的经放大的控制信号，双极晶体管有源地生成关断信号并且提供关断信号给驱动输出。

技术领域

本发明涉及一种用于驱动P沟道MOSFET的驱动器电路，包括：用于接收DC电源(supply)电压的电源输入；用于接收用于控制P沟道MOSFET的开关的控制信号的控制输入；以及用于连接P沟道MOSFET的栅极的驱动输出，其中所述驱动器电路适合于依赖于在控制输入处接收的控制信号来生成驱动信号，并且还适合于在驱动输出处提供驱动信号。本发明进一步涉及用于驱动P沟道MOSFET的对应方法。

背景技术

电子可控开关，或简称“开关”，诸如晶体管、其变形和包括这些装置中的一个或多个的电路，广泛用于许多不同的应用中。重要的示例是开关功率供应(power supply)，其中经常使用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)作为功率开关。存在两种主要类型的MOSFET：P沟道MOSFET和N沟道MOSFET。两种类型针对适当的功能需要不同的电压控制信号。

通常由控制器来提供用于控制这样的MOSFET的开关的信号，并且使用驱动器电路(在下文中也简短地被指定为“驱动器”)来将从控制器接收的控制信号转换为用于适当地驱动MOSFET的驱动信号。这是必要的，因为由控制器提供的控制信号的特性，特别是提供的电压电平，通常与所使用的特定类型MOSFET的要求不匹配。

在P沟道MOSFET的情况下，驱动器必须施加负电压到MOSFET的栅极-源极结以接通MOSFET，其中负电压必须在特定MOSFET的阈值电压以下。为了关断MOSFET，必须将高于阈值电压的电压施加到MOSFET的栅极-源极结。如果P沟道MOSFET的阈值电压例如为-3伏特，则施加-10伏特的电压到所述MOSFET的栅极-源极结使其接通。然而施加例如-1伏特的电压到所述MOSFET的栅极-源极结使其关断。

两种众所周知并广泛使用的P沟道MOSFET驱动器是两级栅极驱动器和AC耦合的栅极驱动器。如名称已经暗示的那样，两级栅极驱动器包括两个不同级用来提供驱动信号，因此它们具有高度复杂性。取决于特定的应用，它们还具有其它缺点诸如例如相对高的功率损耗和/或开关频率限制。AC耦合的栅极驱动器已被提议来减少驱动器的复杂性。电源电压在接通和关断期间通过反相电容器被馈送给栅极，并且在导通状态期间通过电阻器被馈送给栅极。限制包括例如频率和占空比限制(由于耦合电容器在关断期间需要经由高阻抗路径放电)、DC电流电阻器中的高功率损耗、以及对外部栅极-源极电容器的需要。这样的驱动器电路被示出在绘图中并且在以下进一步被描述。这样的AC耦合的驱动器电路易于实现并且节省成本。

然而，它们不可避免由于在关断周期期间的电荷位移或电容性耦合而引起的直接在P沟道MOSFET的栅极与源极之间的电压建立。主要的问题来自反相电容器构成在驱动器与P沟道MOSFET的栅极之间的高DC阻抗的事实。这种高DC阻抗是使DC电压能够建立在P沟道MOSFET的栅极中的要素。这样的电压建立可能导致MOSFET的不期望的接通，这又可以导致包括MOSFET的更高级别电路的故障或者甚至损坏。

发明内容

因此，本发明的目标是创建一种用于驱动属于最初提到的技术领域的P沟道MOSFET的驱动器电路，其增强避免在P沟道MOSFET的栅极与源极之间的这样的不期望的电压建立。本发明的另外的目标是提供包括这样的驱动器电路的驱动器设备、包括这样的驱动器设备的可控开关设备、以及用于驱动P沟道MOSFET的对应方法。

在下文中，有时使用更简单的术语MOSFET而不是术语P沟道MOSFET。