[发明专利]电平移位器

说明书

描述了用于仅使用低压晶体管来偏置和驱动高压半导体器件(T2)的系统、方法和装置。该装置和方法适于控制多个高压半导体器件以实现诸如功率放大器、功率管理和转换以及其他应用的高压功率控制，其中，第一电压(VIN)大于处理低压控制晶体管的最大电压。还提供了使用新型电平移位器从高输入电压到低输出电压的DC/DC功率转换实现，该新型电平移位器仅使用低压晶体管。还提出了一种电平移位器(325)，在该电平移位器中，浮置节点(Vdd2+SW、SW)和高压电容耦合(320)和控制使得能够利用低压晶体管进行高压控制。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年3月18日提交的美国专利申请第14/661,848号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。本申请还可以涉及于1995年5月6日授权的题为“Minimumcharge FET fabricated on an ultrathin silicon on sapphire wafer”的美国专利第5,416,043号，其全部公开内容通过引用并入本文。本申请还可以涉及于1997年2月4日授权的题为“Minimum charge FET fabricated on an ultrathin silicon on sapphirewafer”的美国专利第5,600,169号，其全部公开内容通过引用并入本文。

背景

技术领域

本文所描述的各个实施方式总体上涉及用于仅使用低击穿电压晶体管来偏置和驱动高压半导体器件的系统、方法和装置。

背景技术

在控制在高压条件下操作的高压半导体器件的应用中，通常在相应的控制电路中使用高击穿电压晶体管。例如，在传统的氮化镓(GaN)功率管理应用中，诸如横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)、双极型或高压金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的晶体管可以用于控制在高压条件下操作的GaN器件。由于与GaN器件的品质因数(FOM)相比，这些控制晶体管通常具有差的FOM——从而可能例如限制GaN器件的操作频率，因此整个电路(例如功率管理)可能在性能上被大的高压控制晶体管——其可能难以快速充电和放电(例如它们的FOM太高)——限制，并且因此可能显著地降低使用GaN器件的益处。

发明内容

根据本公开内容的第一方面，提出了一种被配置为控制能够耐受比第一电压高的电压的高压器件的电平移位器，该电平移位器包括：包括晶体管器件的电路装置，每个晶体管器件被配置为耐受显著低于第一电压的第二电压；电路装置的第一电源端子，第一电源端子被配置为承载第一开关电压，第一开关电压在参考电压和比第一电压高的电压之间切换；电路装置的第二电源端子，第二电源端子被配置为承载作为第一开关电压的函数的第二开关电压，第二开关电压基本上对应于第一开关电压与第二电压之和；电路装置的输入端子，输入端子被配置为接收用于控制高压器件的输入定时控制信号，定时控制信号被配置为通过非电耦合而被耦合至电路装置的晶体管器件；以及电路装置的输出端子，输出端子被配置为向高压器件提供在比第一电压高的电压下的输出定时控制信号，输出定时控制信号基于所耦合的输入定时控制信号。

根据本公开内容的第二方面，提出了一种用于控制高压器件的方法，该高压器件能够耐受高于第一电压的电压，其中低压器件能够耐受第二电压，示出了第一电压显著高于第二电压，所述方法包括：提供被配置为耐受第二电压的多个低压器件；在第一开关电压和第二开关电压之间操作所述多个低压器件，第一开关电压在参考电压和高于第一电压的电压之间进行切换，并且第二开关电压基本上对应于第一开关电压与第二电压之和；经由非电耦合将输入定时控制信号耦合至所述多个低压器件；基于所述操作和所述耦合，经由所述多个低压器件在高于第一电压的电压下生成输出定时控制信号；以及基于所述生成来控制高压器件。