[發明專利]一種集成啟動功能的晶體管模塊及其半導體模塊和電壓變換電路

在審

• 申請號: 201910950314.0
• 申請日: 2019-10-08
• 公開（公告）號: CN110545032A
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發明（設計）人: 張波
• 申請（專利權）人: 杭州必易微電子有限公司
• 主分類號: H02M1/36
• 分類號: H02M1/36;H02M3/335
• 代理公司: 31242 上海金盛協力知識產權代理有限公司
• 代理人: 王松<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發明公開了一種晶體管模塊。晶體管模塊包括作為功率開關的第一晶體管和作為啟動電路的第二晶體管，第二晶體管用于為控制電路提供啟動電流，其中第一晶體管的第一端耦接第二晶體管的第一端，第一晶體管的第二端耦接第二晶體管的控制端，第二晶體管的第二端用于提供啟動電流。該方案將啟動電路完全和功率開關集成，啟動電路無需采用外部電阻和內置集成電阻，集成度高。因避免了耐高壓大電阻的集成，降低了集成電阻帶來的損耗，控制簡單。

技術領域

本發明涉及電子領域，具體但不限于涉及一種集成啟動功能的功率晶體管模塊及其半導體模塊和電壓變換電路。

背景技術

啟動電路用于在控制電路為開關電路提供控制脈沖信號前為控制電路提供電源。常見的啟動電路往往都采用電阻，將輸入電壓源通過電阻產生電流進而為控制電路供電。圖1示出了一種現有技術中的典型的啟動電路，包括一啟動電阻Rs，當開關電路開始工作時，輸入電源通過啟動電阻Rs形成充電電流向電容Cdd充電，向控制電路(圖示為IC)提供電源，啟動系統工作。當開關電路正常工作時，轉由供電電路為控制電路供電，如由圖中的輔助繞組Na上產生的電壓為控制電路供電。

但是，啟動電路的電阻上會持續消耗較多的電能，損耗較大。另外，由于考慮到啟動電阻的損耗，一般電阻阻值較大，因此，啟動電流較小，由此導致系統的啟動時間較長。

同時，耐受高壓的高阻值電阻不易集成，采用外置電阻會增加系統的體積，而采用集成電阻將增加工藝的難度，增加半導體芯片面積和成本。

發明內容

為了解決上述至少部分問題，本發明提出了一種集成啟動功能的功率晶體管模塊及其半導體模塊和電壓變換電路。

根據本發明的第一個方面，一種晶體管模塊包括：第一晶體管，具有第一端、第二端和控制端；以及第二晶體管，用于為控制電路提供啟動電流，第二晶體管具有第一端、第二端和控制端，其中第一晶體管的第一端耦接第二晶體管的第一端，第一晶體管的第二端耦接第二晶體管的控制端，第二晶體管的第二端用于提供啟動電流電壓。

在一個實施例中，當系統啟動時，第一晶體管處于關斷狀態，第二晶體管處于導通狀態；當第一晶體管正常工作時，第二晶體管關斷。

在一個實施例中，第一晶體管構成開關電路的功率開關的全部或一部分。

在一個實施例中，晶體管模塊制作在同一半導體基底上，形成一半導體晶片，半導體晶片具有四個端口，其中第一端口耦接第一晶體管的第一端和第二晶體管的第一端，第二端口耦接第一晶體管的第二端和第二晶體管的控制端，第三端口耦接第一晶體管的控制端，第四端口耦接第二晶體管的第二端。

在一個實施例中，第四端口耦接控制電路的第一端，當第四端口與第二端口上的電壓差小于第一閾值時，控制電路的第一端輸入阻抗小于第一阻值時，第二晶體管處于導通狀態；當第四端口與第二端口上的電壓差大于第二閾值時，控制電路的第一端輸入阻抗大于第二阻值時，第二晶體管關斷，其中第一閾值小于第二閾值，第一阻值小于第二阻值。

在一個實施例中，第一晶體管包括增強型MOSFET管，第二晶體管包括耗盡型MOSFET管，第一晶體管的漏極耦接第二晶體管的漏極，第二晶體管的柵極耦接第一晶體管的源極，當第二晶體管源極電壓減去第二晶體管柵極電壓的值小于第一閾值時，第二晶體管溝道存在，當第二晶體管源極電壓減去第二晶體管柵極電壓的值大于第二閾值時，第二晶體管溝道夾斷，其中第一閾值小于第二閾值。

根據本發明的第二個方面，一種集成啟動功能的功率晶體管模塊，具有漏極端、源極端、啟動端和控制端，其中啟動端用于耦接控制電路的第一端，控制端用于耦接控制電路的第二端，其中：在啟動階段，電流以第一電流流進漏極端，以第一電流從啟動端流至控制電路的第一端用于為控制電路提供啟動電流，控制端電壓小于第三閾值；以及在工作階段，啟動端無電流，控制端電壓至少部分時間大于第四閾值，其中第三閾值小于第四閾值。