[发明专利]自适应栅极驱动器在审
申请号: | 201910849879.X | 申请日: | 2019-09-10 |
公开(公告)号: | CN110958003A | 公开(公告)日: | 2020-04-03 |
发明(设计)人: | 刘志伟;M·达根;黄旭东 | 申请(专利权)人: | 半导体元件工业有限责任公司 |
主分类号: | H03K17/0814 | 分类号: | H03K17/0814;H03K17/687 |
代理公司: | 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038 | 代理人: | 秦晨 |
地址: | 美国亚*** | 国省代码: | 暂无信息 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 自适应 栅极 驱动器 | ||
本发明题为“自适应栅极驱动器”。本发明公开了一种用于驱动功率MOSFET以进行切换的自适应栅极驱动器。该自适应栅极驱动器包括负载感测电路以感测通过功率MOSFET的电流。耦接到该负载感测电路的控制器将所感测的电流与阈值进行比较以确定该功率MOSFET上的负载是正常负载还是重负载。基于该比较,控制器控制该栅极驱动器以在确定正常负载时以第一强度水平驱动功率MOSFET,并且在确定重负载时以第二强度水平驱动功率MOSFET。处于重负载状况下的驱动强度低于正常负载状况,并且通过在重负载状况期间降低栅极驱动器的驱动强度,可以防止功率MOSFET上的电压在切换周期期间超过与击穿状况相关的阈值。
技术领域
本公开涉及功率电子器件,并且更具体地,涉及用于驱动功率MOSFET的栅极驱动器,该栅极驱动器具有自适应驱动强度以在重负载状况下的切换期间保护功率MOSFET免于超过与击穿电压相关的阈值。
背景技术
栅极驱动器电路利用电压和电流将逻辑信号转变为切换信号,该电压和电流适合于驱动功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的栅极以在导通(on)状态与关断(off)状态之间切换功率MOSFET。栅极驱动器可存在于各种开关模式电力应用。例如,在随时间变化的负载状况下向微处理器提供电力的开关模式转换器系统(即,功率转换器)可以使用多个栅极驱动器。更具体地,功率转换器可以包括由栅极驱动器切换以在输入电压与地之间交替地连接存储元件(例如,电感器)的高侧功率MOSFET(HS-FET)和低侧功率MOSFET(LS-FET)。在重负载状况下以快速切换速度切换功率MOSFET可能导致功率MOSFET上的电压过冲,这形成可靠性问题。
发明内容
因此,在一个方面,本公开描述了用于功率MOSFET的自适应栅极驱动器。该自适应栅极驱动器包括栅极驱动器电路,该栅极驱动器电路连接到功率MOSFET的栅极并电驱动栅极以在导通状态与关断状态之间切换功率MOSFET。自适应栅极驱动器还包括负载感测电路,该负载感测电路被配置为在功率MOSFET被切换到导通状态时感测通过功率MOSFET的电流。自适应栅极驱动器还包括控制器,该控制器耦接到负载感测电路并耦接到栅极驱动器电路。该控制器被配置为将电流与负载阈值进行比较。如果电流超过负载阈值,则随着功率MOSFET从导通状态转变(即,切换)到关断状态,该控制器将栅极驱动器电路的驱动强度从正常负载水平降低到重负载水平。在切换期间降低驱动强度减小了功率MOSFET上的电压振铃。
在另一个方面中,本公开描述了开关模式转换器系统。该系统包括高侧功率MOSFET(HS-FET),该高侧功率MOSFET在其漏极处耦接到输入电压并在其源极处耦接到负载。该系统还包括:负载感测电路,该负载感测电路被配置为在HS-FET处于导通状态时感测HS-FET中的电流;以及控制器,该控制器耦接到负载感测电路。基于由负载感测电路提供的所感测的电流,控制器可以确定负载状况。控制器耦接到HS-FET栅极驱动器电路,该HS-FET栅极驱动器电路继而耦接到HS-FET的栅极。当控制器基于所感测的电流确定负载状况是重负载状况时,控制器将HS-FET栅极驱动器电路配置为在切换周期期间将HS-FET栅极驱动器电路的驱动强度从正常负载水平降低到重负载水平。
在另一个方面中,本公开包括用于驱动功率MOSFET的方法。该方法包括在功率MOSFET被栅极驱动器电路切换到导通状态时感测通过功率MOSFET的电流,该栅极驱动器电路被配置为在切换周期期间驱动功率MOSFET的栅极。然后将感测电流与负载阈值进行比较以便检测重负载状况。在检测重负载状况时,控制栅极驱动器电路以在切换周期期间将驱动强度从正常负载水平减小到重负载水平。
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