[发明专利]高速高电压驱动器

说明书

描述了用于偏置仅使用低电压晶体管的高速高电压驱动器的系统、方法和设备。设备和方法适于控制至低电压晶体管的偏置电压以使其不超过低电压晶体管的操作电压，同时允许驱动器在高电压处的DC至高速操作。提供了驱动器和偏置级的可堆叠且模块化的架构，其可以在驱动器的较高电压要求的情况下增长。将电容性电压分配用于驱动器的过渡阶段期间的高速偏置电压调节，以及将电阻性电压分配用于在稳定状态下提供偏置电压。还提供了一种更简单的开漏配置，其可用在上拉模式或下拉模式下。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年3月10日提交的美国专利申请第15/066,647号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本文描述的各个实施方式总体上涉及用于偏置低电压晶体管的堆叠以使其用作高速高电压驱动器或逆变器的系统、方法和装置。

背景技术

在执行从高电压到较低电压的转换的应用中，高速高电压驱动器可以用作逆变器。在这样的应用中，逆变器的适当偏置的经堆叠的晶体管可以用于允许逆变器在比堆叠的任何单独晶体管的电压处理能力高的电压进行操作。适当偏置堆叠的晶体管以允许逆变器的高(切换)速度操作同时以在堆叠的每个单独晶体管的电压处理能力内的期望操作电压操作堆叠的每个单独晶体管会是具有挑战性的任务，而这在本公开的各个实施方式中得到解决。

发明内容

根据本公开的第一方面，提出了一种高速高电压HSHV驱动器，包括：第一类型的晶体管的第一堆叠，其耦接在HSHV驱动器的输出节点与高电压之间；与第一类型相反的第二类型的晶体管的第二堆叠，其与耦接在输出节点与参考电压之间；第一偏置电路，其被配置成向所述第一堆叠提供偏置电压，第一偏置电路包括第二类型的晶体管的第一偏置堆叠；以及第二偏置电路，其被配置成向第二堆叠提供偏置电压，第二偏置电路包括第一类型的晶体管的第二偏置堆叠，其中：HSHV驱动器操作为逆变器，逆变器具有输入信号和在输出节点处的输出信号，输入信号具有低电压，输出信号具有高电压，以及第一堆叠、第二堆叠、第一偏置堆叠和第二偏置堆叠的晶体管具有远小于高电压的期望操作电压。

根据本公开的第二方面，提出了一种高速高电压HSHV开漏驱动器，包括：第一类型的晶体管的堆叠，其耦接在HSHV驱动器的输出节点与参考电压之间；偏置电路，其被配置成向堆叠提供偏置电压，偏置电路包括第二类型的晶体管的偏置堆叠；其中：输出节点是晶体管的堆叠的输出晶体管的漏极节点，其适于通过上拉元件耦接至高电压，HSHV驱动器操作为开漏逆变器，开漏逆变器具有输入信号和在输出节点处的输出信号，输入信号具有低电压，输出信号具有高电压，并且堆叠和偏置堆叠的晶体管具有远小于高电压的期望操作电压。

根据本公开的第三方面，提出了一种高速高电压HSHV开漏驱动器，包括：第二类型的晶体管的堆叠，其耦接在HSHV驱动器的输出节点与高电压之间；偏置电路，其被配置成向堆叠提供偏置电压，偏置电路包括第一类型的晶体管的偏置堆叠；其中：输出节点是晶体管的堆叠的输出晶体管的漏极节点，其适于通过下拉元件耦接至参考电压，HSHV驱动器操作为开漏逆变器，开漏逆变器具有输入信号和在输出节点处的输出信号，输入信号具有低电压，输出信号具有高电压，并且堆叠和偏置堆叠的晶体管具有远小于高电压的期望操作电压。

根据本公开的第四方面，提出了一种用于偏置高速高电压HSHV驱动器的方法，该方法包括：提供第一类型的晶体管的第一堆叠，该第一堆叠耦接在HSHV的输出节点与高电压之间；提供与第一类型相反的第二类型的晶体管的第二堆叠，该第二堆叠耦接在输出节点与参考电压之间；通过耦接至第一堆叠的第一偏置电路向第一堆叠提供偏置电压，第一偏置电路包括第二类型的晶体管的第一偏置堆叠；通过耦接至第二堆叠的第二偏置电路向第二堆叠提供偏置电压，第二偏置电路包括第一类型的晶体管的第二偏置堆叠，其中：HSHV驱动器操作为逆变器，逆变器具有输入信号和在输出节点处的输出信号，输入信号具有低电压，输出信号具有高电压，并且第一堆叠、第二堆叠、第一偏置堆叠和第二偏置堆叠的晶体管具有远小于高电压的期望操作电压。

附图说明