[发明专利]用于驱动功率开关的电路

说明书

提出了一种用于驱动功率开关的电路。该电路包括经由开关节点耦接至第二功率开关的第一功率开关以及耦接至第一功率开关的驱动器，其中驱动器包含耦接至开关节点的能量存储元件。该电路还包含感测驱动器的电参数的传感器以及耦接至该传感器的充电器。该充电器提供充电电流以对能量存储元件充电并且基于电参数控制充电电流。具体地，提出了一种用于驱动基于III/V半导体的功率开关的电路。另外，提出了一种对功率开关驱动器供电的方法。该方法包括感测驱动器的电参数并且基于电参数调节对能量存储元件进行充电的电流。

技术领域

本公开涉及一种用于驱动功率开关(power switch)的电路。具体地，本公开涉及一种用于驱动基于III/V半导体的功率开关的电路。

背景技术

诸如氮化镓(GaN)二极管和GaN N沟道晶体管的基于III/V半导体的器件具有许多有益的特性。例如，GaN晶体管与它们基于硅的对应物相比具有相对低的导通电阻并且能够实现更高的开关速度。因此，GaN组件非常适合用于开关变换器和高压电源电路的设计。

然而，诸如增强型或耗尽型高电子迁移率晶体管E-HEMT和D-HEMT的GaN器件要求精确的栅极电压以便利用低导通电阻(Rds_on)值完全接通。典型的栅极电压值可以是大约6V，然而，栅极电压会取决于制造工艺随着器件而变化。利用较高栅极电压驱动GaN晶体管会对GaN晶体管造成严重的劣化和过应力，从而缩短器件的使用寿命。相反，利用较低的栅极电压驱动GaN晶体管会限制Rds_on性能；例如，漏极至源极的电压会大大增加。

开关变换器和其他电子电路包括半桥拓扑结构，在该半桥拓扑结构中，高压侧功率开关(high-side power switch)经由开关节点耦接至低压侧功率开关(low-side powerswitch)：由高压侧驱动器提供高压侧功率开关的栅极电压。由通常被称为自举电容器(boot capacitor)的电容器对高压侧驱动器供电。当前的电路不允许对自举电容器两端的电压进行精确和可靠的控制，因此限制了它们与GaN晶体管一起使用。

发明内容

本公开的目的是解决上文所提及的限制中的一个或更多个。根据本公开的第一方面，提供了一种电子电路，包括：第一功率开关，其经由开关节点耦接至第二功率开关；驱动器，其耦接至第一功率开关，其中，该驱动器包括耦接至开关节点的能量存储元件；传感器，其感测驱动器的电参数；以及充电器，其耦接至传感器和能量存储元件，该充电器适于提供充电电流以对能量存储元件进行充电并且基于该电参数来控制充电电流。

例如，第一功率开关可以耦接至正电压并且第二功率开关可以耦接至地。例如，能量存储元件可以适于向驱动器提供能量。

可选择地，电参数包括电压、电流、电阻和温度中的至少一个。例如，电压可以是能量存储元件两端的电压或者是能量存储元件两端的电压的函数的电压。

可选择地，驱动器适于向第一功率开关提供驱动电压，并且电参数指示驱动电压。例如，电参数可以大体上等于驱动电压。驱动电压可以是栅极电压。

可选择地，传感器可以适于感测相对于开关节点的电参数。

可选择地，驱动器包括适于控制驱动电压的第一晶体管；并且传感器包括耦接至第一电流源的第二晶体管；其中，第二晶体管与第一晶体管基本相同。

可选择地，该传感器包括比较器，该比较器适于将第一电压与基准电压进行比较并且适于基于该比较生成控制信号以控制充电器。例如，第一电压可以是能量存储元件两端的电压的函数。例如，第一电压可以大体上等于驱动电压。

可选择地，基准电压可以适于相对于开关节点处的电压而变化。

可选择地，传感器包括：第三晶体管，其耦接至第二功率开关；以及基准电压源，其耦接至比较器和第三晶体管。例如，第三晶体管可以是用于感测开关节点处的电压的功率开关。