[實用新型]集成電路

有效

• 申請號: 201720199136.9
• 申請日: 2016-08-05
• 公開（公告）號: CN206559327U
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: J·C·J·杰森斯
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 歐陽帆

本分案申請是基于申請號為201620842286.2，申請日為2016年8月5日，發明名稱為“集成電路”的中國專利申請的分案申請。

技術領域

本公開通常涉及集成電路，并且更特別地涉及控制反向串聯開關的集成電路。

背景技術

晶體管，并且具體地講，金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)，提供許多期望的開關特性。然而，它們的一些特性可能使其在某些情況下的使用存在問題。例如，MOSFET的制造工藝在p型和n型硅之間產生內部結，從而產生必須考慮的寄生二極管。正常情況下，通過將MOSFET端子中的一個耦接到“主體”(即半導體裝置的本體材料)，這些寄生二極管中的一個被短路。按照慣例，以這種方式配置的端子被指定為源極，而與剩余寄生二極管相連的端子被指定為漏極。任何未能將漏極電壓維持在基本上等于或大于源極電壓的情況將導致過量的電流流過寄生二極管，潛在地導致對裝置的損壞。該特性在開關應用中造成困難，其中橫跨開關端子的電壓是未知的或者可改變極性。

用于解決該難題的常用技術是使用反向串聯開關配置，該配置采用在開關端子之間串聯連接的兩個MOSFET，這兩個MOSFET的寄生二極管具有相對的取向。在晶體管之間的中間節點可接合它們的源極節點，或者該中間節點可接合它們的漏極節點。中間源極節點配置允許使用共享的柵極信號，而中間漏極節點配置需要用于每個晶體管的單獨的柵極信號。

在需要感測開關端子電壓的應用(例如，切換矩陣、電池組的非耗散均衡)中，反向串聯開關通常實施為四端子裝置。具體而言，當使用中間源極節點配置時，希望相對于中間源極節點驅動共享的柵極端子，因此除了開關端子之外還需要兩個端子。相反，中間漏極節點配置除了開關端子之外還需要兩個柵極端子，同樣產生四個端子，并且另外需要第二柵極信號驅動器來引導。隨著外部反向串聯開關的數量增加，為每個開關提供四個引腳變得不可行。

已進行各種嘗試，以通過采用不具有連接到中間節點的端子的中間源極節點配置而將反向串聯開關實施為三端子裝置。這樣的配置要么具有較差的開關性能，要么采用不期望數量的外部部件來使柵極端子與中間節點電壓有關。

實用新型內容

因此，本文公開了用于控制外部反向串聯開關的集成電路配置和方法。在一個實施方案中，集成電路控制一個或多個外部背對背(反向串聯)晶體管開關，其中每個開關具有三個引腳。兩個引腳將該外部開關的開關端子耦接到內部反向串聯開關的端子。內部開關的中間源極節點提供參考電壓，該電壓表示外部開關的中間源極節點。集成電路的預驅動器相對于參考電壓驅動柵極信號，從而能夠實現外部開關的快速、非耗散切換。所公開的方法實施方案包括：將來自外部反向串聯開關的開關端子信號耦接到內部反向串聯開關的端子；以及相對于內部反向串聯開關的中間節點的參考電壓將柵極信號驅動到外部反向串聯開關。

根據本實用新型的一個方面，一種集成電路包括：耦接到兩個源極相連晶體管的共享柵極節點的柵極引腳，所述兩個源極相連晶體管在兩個開關端子之間形成外部反向串聯開關，所述外部反向串聯開關具有外部中間節點，所述外部中間節點沒有來自所述集成電路的專用引腳；耦接到所述兩個開關端子的兩個端子引腳；內部反向串聯開關，所述內部反向串聯開關包括在所述兩個端子引腳之間的兩個集成晶體管，所述兩個集成晶體管具有連接所述兩個集成晶體管的源極的內部中間節點，所述內部中間節點提供參考電壓；以及帶有預驅動器的控制器，所述預驅動器相對于所述參考電壓驅動所述柵極引腳。

在一個實施例中，所述兩個集成晶體管彼此匹配。

在一個實施例中，所述兩個集成晶體管具有耦接到所述柵極引腳的共享的柵極端子。

在一個實施例中，所述兩個集成晶體管具有由所述控制器獨立于所述柵極引腳驅動的共享的柵極節點。

在一個實施例中，所述兩個集成晶體管中的每一個具有由來自所述控制器的相應的柵極信號驅動的相應的柵極。

在一個實施例中，緩沖形式的所述參考電壓用作預驅動器的局部接地。

在一個實施例中，所述預驅動器接收所述參考電壓的電平轉換形式作為局部接地。

在一個實施例中，所述控制器至少部分地基于所述兩個端子引腳的電壓使所述柵極引腳生效和失效。

在一個實施例中，所述控制器至少部分地基于所述參考電壓使所述柵極引腳生效和失效。

在一個實施例中，所述兩個集成晶體管具有比所述外部反向串聯開關的所述兩個源極相連晶體管低的柵極擊穿電壓。