[發明專利]帶有可控相位節點振鈴的開關電路

有效

• 申請號: 201710913345.X
• 申請日: 2017-09-30
• 公開（公告）號: CN107959489B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 潘繼;雷燮光
• 申請（專利權）人: 萬國半導體（開曼）股份有限公司
• 主分類號: H03K17/16
• 分類號: H03K17/16;H03K17/687;H01L27/088
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 周乃鑫;潘朱慧

本發明涉及一種開關電路，包括導電類型相同的一個第一MOS晶體管和一個第二MOS晶體管，并聯在開關電路的第一端和第二端之間，第一和第二MOS晶體管具有各自的柵極端，耦合到控制端上，以接收控制信號，接通或斷開第一和第二MOS晶體管。第一MOS晶體管的特征在于第一反向柵極至漏極電容（Crss），第二MOS晶體管的特征在于第二Crss，第二Crss大于第一Crss。

技術領域

本發明主要涉及集成電路，更確切的說是關于具有金屬-氧化物-半導體場效應晶體管（MOSFET）的集成電路器件。

背景技術

微處理器和存儲設備等集成電路在每個器件上都含有多個MOSFET晶體管，提供配置邏輯設計和/或數據存儲所需的基本開關功能。在一個示例中，降壓變換器等直流到直流功率轉換器通常配置MOSFET作為其開關器件。尤其是降壓轉換器廣泛應用于將較高輸入電壓轉換成較低輸出電壓的行業。同步降壓轉換器包括一對開關器件，串聯耦合在輸入電壓源。開關器件通常為MOSFET。圖1表示傳統的降壓轉換器，包括一個高端開關（HSFET）和一個低端開關（LSFET）。高端開關102耦合到電壓源（Vin），低端開關104接地。通常包括一個電感器（L）和一個電容器（Cout）的輸出濾波器，漏極端這對開關102和104形成的結（即相位節點或開關節點）105，以便為負載提供輸出電壓。控制器110驅使開關，將輸出濾波器連接到電壓源或接地，以便將輸出電壓維持在預置水平。

同步絕緣區設計中的問題之一在于電壓過沖，以及相位節點處的振鈴。由于對較高性能器件的要求不斷提高，人們希望高端MOSFET的開關速度越來越快。開關速度越快，相位節點的電壓轉換越快?？焖俚碾妷恨D換可能導致低端開關無意中接通，導致轉換器失效，降低效率。另外，由于振鈴的大小是高端MOSFET的開關速度的函數，因此這可能會引起相位節點振鈴。相位節點電壓尖峰可能導致功率開關失效或不必要的壓力。

利用多種技術，控制相位節點振鈴。如圖1所示，升壓電阻器RBOOT和高端柵極電阻器RGH已經包含在圖1所示的同步降壓轉換器中，用于控制相位節點振鈴現象。確切地說，升壓電阻器RBOOT可以減緩高端MOSFET的接通，而不影響斷開。另外，高端柵極電阻器RGH與柵極串聯，可以增大高端MOSFET的接通和斷開時間，控制相位節點上升和下降的振鈴。另一個建議是在低端開關中集成肖特基二極管，以降低恢復電荷，從而避免在相位節點處出現電壓尖峰。有必要設計一種開關電路，可以適當地控制同步降壓轉換器的相位節點振鈴。

正是在這樣的背景下，提出了本發明的實施例。

發明內容

本發明的目的在于提出一種帶有可控相位節點振鈴的開關電路，以改善現有技術中的一個或多個問題。

本發明的一個方面在于提出一種具有第一端、第二端和控制端的開關電路，包括：具有相同導電類型的一個第一MOS晶體管和一個第二MOS晶體管，并聯在第一端和第二端之間，第一和第二MOS晶體管各自的柵極端耦合到控制端，以接收控制信號，接通或斷開第一和第二MOS晶體管；其中第一MOS晶體管具有第一反向柵極至漏極電容Crss，第二MOS晶體管具有第二反向柵極至漏極電容Crss，其中第二MOS晶體管的Crss大于第一MOS晶體管的Crss。

其中，第一MOS晶體管具有第一晶體管區，第二MOS晶體管具有第二晶體管區，第二晶體管區是第一晶體管區的一小部分。

其中，第一MOS晶體管和第二MOS晶體管為分立的MOS晶體管。

其中，第一MOS晶體管和第二MOS晶體管形成在一個公共半導體襯底的一個公共有源器件區中。

其中，第二MOS晶體管的第二晶體管區占公共有源器件區總面積的0.1%至15%之間。

其中，每個第一MOS晶體管和第二MOS晶體管都由一個或多個溝槽晶體管構成，一個或多個溝槽晶體管中的每個晶體管都具有一個形成在公共半導體襯底上半導體層溝槽中的柵極端，一個形成在半導體層中的本體區以及一個形成在溝槽附近的源極區。