[發明專利]用于驅動具有高閾值電壓的晶體管的系統和方法

有效

• 申請號: 201510823308.0
• 申請日: 2011-10-12
• 公開（公告）號: CN105391282B
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 楊吉慶;李萌;羅強;方烈義
• 申請（專利權）人: 昂寶電子(上海)有限公司
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 孫洋

本發明公開了用于驅動具有高閾值電壓的晶體管的系統和方法。該系統包括浮動電壓生成器、第一驅動電路和第二驅動電路。浮動電壓生成器被配置為接收第一偏置電壓并且生成浮動電壓，該浮動電壓生成器還被配置為當第一偏置電壓改變時改變該浮動電壓，并且維持浮動電壓的大小比第一偏置電壓低第一預定值。第一驅動電路被配置為接收輸入信號、第一偏置電壓和浮動電壓。第二驅動電路被配置為接收輸入信號、第二偏置電壓和第三偏置電壓，第一驅動電路和第二驅動電路被配置為生成用以驅動晶體管的輸出信號。

本申請是申請日為2011年10月12日、題為“用于驅動具有高閾值電壓的晶體管的系統和方法”的中國發明專利申請No.201110317087.1的分案申請。

技術領域

本發明涉及集成電路。更具體地，本發明提供了用于驅動晶體管的系統和方法。僅僅作為示例，本發明已應用于驅動具有高閾值電壓的晶體管。但是將認識到，本發明具有更廣泛的應用范圍。

背景技術

在高電壓應用中，功率場效應晶體管(FET)通常應具有高的漏極-源極擊穿電壓(例如，≥100V)。這樣的功率FET通常具有3-4V的閾值電壓。使用具有低輸出電壓(例如，5V)的柵極驅動器來驅動功率FET常常導致功率FET的高導通電阻或者不完全導通。因此，常常需要具有大于5V的較高輸出電壓(例如，輸出電壓為8-10V)的柵極驅動器。

圖1是示出用于驅動晶體管104的系統100的簡化傳統示圖。柵極驅動系統100包括柵極驅動器102和晶體管104。柵極驅動器102包括電源122以及四個反相器124、126、128和130。反相器124包括彼此相連的晶體管106和114，并且反相器126包括彼此相連的晶體管108和116。另外，反相器128包括彼此相連的晶體管110和118，并且反相器130包括彼此相連的晶體管112和120。這四個反相器124、126、128和130以級聯方式相連。例如，晶體管106、108、110和112是P溝道FET，并且晶體管114、116、118和120是N溝道FET。在另一示例中，晶體管104是功率FET。電源122向級聯連接的反相器124、126、128和130的每個提供低電平偏置電壓132(例如，GND)和高電平偏置電壓134(例如，VDD)。

輸入信號136(例如，GATE_IN)由級聯連接的反相器124、126、128和130接收，并且作為響應，柵極驅動器102生成用于驅動晶體管104的輸出信號138。具體地，在操作中，反相器124接收輸入信號136(例如，GATE_IN)，并且生成第一反相信號140。反相器126接收該第一反相信號140，并且生成由反相器128接收的第二反相信號142。反相器128隨后生成由反相器130接收的第三反相信號144。反相器130最后生成用于驅動晶體管104的輸出信號138。例如，如果輸入信號136為邏輯高電平，則晶體管106截止并且晶體管114導通。于是第一反相信號140被生成為近似等于低電平偏置電壓132(例如，GND)。反相器126接收第一反相信號140，并且晶體管108導通而晶體管116截止。第二反相信號142被生成為近似等于高電平偏置電壓134(例如，VDD)。進而，第三反相信號144近似等于低電平偏置電壓132(例如，GND)，并且輸出信號138近似等于高電平偏置電壓134(例如，VDD)。于是，如果晶體管104是N溝道FET，則輸出信號138使晶體管104導通。在另一示例中，當輸入信號136為邏輯低電平時，則如果晶體管104是N溝道FET，則輸出信號138使晶體管104截止。

通常，柵極驅動器102中的晶體管(例如，晶體管106等)是制造成本常常較高的高電壓器件。此外，這些晶體管通常每單位面積具有低的驅動能力并且具有高的導通電阻。因此，為了驅動相同負載，柵極驅動器102中的晶體管常常要使用比低電壓器件大的多的面積。