[发明专利]负载旁路压摆控制技术

说明书

提供用于集成压摆率控制电路的技术。在某些例子中，用于旁路晶体管的可调节的集成压摆率控制电路可以提供三十年的可调性。在例子中，压摆率控制电路可包括负载旁路晶体管、电耦合在负载旁路晶体管的导通节点和负载旁路晶体管的控制节点之间的压摆率控制电容器、和电流镜电路。电流镜电路可以包括与压摆率控制电容器和控制节点串联电耦合的感测晶体管、以及镜像晶体管，所述镜像晶体管电耦合在电源和控制节点之间，以选择性地向所述控制节点或从所述控制节点提供分流电流，该分流电流绕过压摆率控制电容器以限制导通节点处的电压的压摆率。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年12月20日提交的、申请号为16/227,988的、名称为“负载旁路压摆控制技术”美国专利申请的优先权，出于所有目的通过引用将其整体合并于此。

技术领域

本公开讨论负载电流控制技术，更特别地讨论负载旁路晶体管的压摆率控制技术。

背景技术

负载旁路切换是一种将旁路开关与负载并联放置、使得电流(即功率)可以在负载周围分流而不会中断电流的技术。压摆率定义为旁路开关两端电压的时间变化率。负载旁路开关的实际用途是发光二极管(LED)的脉冲宽度调制调光。LED可以串联连接，以使每个LED中流过相同的电流，因此可以确保匹配的光输出。可以通过致动与一个或多个LED并联的开关来消散来自单个LED或多LED区段的光，以用于调光目的，从而将串联LED的该部分周围的电流转移。此技术的一个流行名称是矩阵LED调光。LED驱动器通常会调节流向LED的电流，而不是电压。当部分LED负载被旁路时，即使电流保持不变，整个负载上的电压也会改变。由于矩阵调光会产生电压阶跃，因此在某些情况下，在开关导通和关断过渡期间进行压摆率控制可以缓解光强波动，否则电压阶跃会产生这种波动。压摆率控制可以留出时间在LED灯串上对存储电容器进行充电和放电。对于产生不连续电流脉冲的开关模式DC/DC电源转换器，输出存储电容器可以过滤或平滑流向负载的电流。“升压”或升压转换器是一种DC/DC转换器，通常使用输出存储电容器。

由于旁路开关事件，LED以及其他类型的负载中电流的显着波动可能会导致电压或电流尖峰，从而可能破坏负载的运行，导致LED负载闪烁，或者可能由于电气原因损坏负载压力过大。在旁路开关应用中限制电压压摆率的常规技术可以在控制晶体管和旁路晶体管的开关节点(例如，漏极)之间增加积分电容器。该电容器通常被称为米勒电容器。另外，常规技术还以固定电流对双绞晶体管的栅极进行充电或放电。当插入晶体管处于开通或关断阈值时，电流可以开始通过米勒电容器流动，以抵消插接晶体管的控制电容器的充电或放电，从而提供取决于米勒电容器的电容值。

常规技术具有许多缺点。一个缺点是一旦设置了米勒电容器和控制电容器的充电电流，就不能调节压摆率。第二个缺点是即使控制路由器未处于开启或关闭阈值且没有提供旁路开关电压压摆率控制的优势，米勒电容器也会增加控制路由器上的总电容。当附加较小的充电和放电电流时，额外的电容可能会导致将控制路由器置于阈值电压的意外的长时间延迟。第三个缺点是对于包括升压型开关模式转换器的系统，要实现足够的压摆率控制，可接受的米勒电容可能不切实际地变大而成为片上集成电路元件，或者充电/放电电流不切实际地变小这样，充电/放电电流会被结漏电流所淹没。对于集成的米勒电容器，常规压摆率技术的实现通常将压摆率限制为5V/μs。较慢的压摆率通常需要使用分立的外部电容器。

发明内容

本发明提供一种设置为通过旁路晶体管的第一和第二导通节点耦合至负载的压摆率受控负载旁路电路，所述负载旁路电路包括：电容器，电耦合在所述旁路晶体管的第一导通节点和所述旁路晶体管的控制节点之间；以及电流镜电路，包括：第一晶体管，与所述电容器和所述控制节点串联电耦合；和第二晶体管，电耦合在电源和所述控制节点之间，以选择性地向所述控制节点或从所述控制节点提供电流，该电流绕过所述电容器以限制所述旁路晶体管的第一导通节点和第二导通节点两端的电压的压摆率。