用于操作開關(guān)調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及用于操作開關(guān)調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車電子產(chǎn)品不同于消費(fèi)電子產(chǎn)品。對(duì)于汽車電子產(chǎn)品來說，每個(gè)集成電路(IC)必須進(jìn)行電磁兼容測試，這在本領(lǐng)域通常稱為“EMC測試”。消費(fèi)電子產(chǎn)品的EMC要求遠(yuǎn)不及汽車電子產(chǎn)品的EMC那么嚴(yán)格。更具體地，IC不應(yīng)該通過寄生電感在其供電線或總線中引入太多的噪聲。當(dāng)通過IC的供電側(cè)過快地引入電流(di/dt)時(shí)，IC會(huì)由于接合線中的寄生電感而經(jīng)歷大量的電壓噪聲。對(duì)于汽車電子產(chǎn)品來說，這種噪聲會(huì)導(dǎo)致故障或損傷1C。
[0003]朝向更小功率、便攜式設(shè)備的趨勢驅(qū)動(dòng)用于有效轉(zhuǎn)換功率的技術(shù)和需求?，F(xiàn)在的IC開關(guān)調(diào)節(jié)器是小的、靈活的且允許遞升(升壓)或遞降(降壓)操作。開關(guān)調(diào)節(jié)器通常相對(duì)于傳統(tǒng)的線性調(diào)節(jié)器來說是更優(yōu)選的，這是因?yàn)樗鼈冊(cè)从诟〉拇判?、電容性和散熱的部件的高效率和高功率密度的特性。這些開關(guān)調(diào)節(jié)器可以由開關(guān)、二極管、電感器和電容器的各種配置來構(gòu)造。
[0004]開關(guān)調(diào)節(jié)器與線性調(diào)節(jié)器相比最大的限制是它們的輸出噪聲、電磁和射頻干擾發(fā)射和外部支持部件的適當(dāng)選擇。EMC是用于電子控制單元的一個(gè)基本要求，并且低傳導(dǎo)發(fā)射測試對(duì)于IC的發(fā)展來說是必不可少的，以確保電池或供電線中的噪聲被很好地控制。一種特定類型的開關(guān)調(diào)節(jié)器(降壓開關(guān)調(diào)節(jié)器)使用兩個(gè)電源開關(guān)(諸如功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET))以選擇性地將電感器耦合至高功率電源和低功率電源。開關(guān)調(diào)節(jié)器中的快速切換電流由于寄生電感而在接合線處引入電壓振鈴(voltage ringing) ο例如，每2ns具有IA的導(dǎo)線電流的接合線中的2nH寄生電感將產(chǎn)生IV的電壓振鈴，如以下等式所表示的:
[0005]V = L*di/dt = 2nH*lA/2ns = IV。
[0006]為了減少電壓振鈴，需要減少寄生電感或者電流轉(zhuǎn)換速率。
[0007]減少開關(guān)調(diào)節(jié)器中的寄生電感的一種傳統(tǒng)方式是在電源與高側(cè)開關(guān)調(diào)節(jié)器MOSFET以及低側(cè)開關(guān)調(diào)節(jié)器MOSFET與地之間連接多條接合線。但是使用附加線占用了 IC上昂貴的空間，并且會(huì)要求附加的芯片管腳，它們均增加了 IC的成本。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]提供本部分來以簡化形式引入概念選擇，在以下【具體實(shí)施方式】部分將進(jìn)一步的進(jìn)行描述。本部分不用于確定所要求主題的關(guān)鍵特征或重要特征。也不用于具體地將所有實(shí)施例限于特定特征。
[0009]—個(gè)實(shí)施例的目的在于提供一種用于操作使用耦合至低側(cè)開關(guān)的高側(cè)開關(guān)的開關(guān)調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:源極跟隨電路，被配置為當(dāng)?shù)蛡?cè)開關(guān)截止時(shí)向高側(cè)開關(guān)的柵極提供電流受限信號(hào)。開關(guān)感測電路被配置為感測二極管中的反向恢復(fù)的完成，并且在二極管中的反向恢復(fù)完成時(shí)向高側(cè)開關(guān)的柵極提供輸出信號(hào)。
[0010]在一個(gè)實(shí)施例中，源極跟隨電路和開關(guān)感測電路根據(jù)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)時(shí)。
[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，源極跟隨電路包括與所述高側(cè)開關(guān)相匹配的柵極源電壓發(fā)生器，其限制高側(cè)開關(guān)的柵極電壓和最大電流。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，在高側(cè)開關(guān)的柵極處接收電流受限信號(hào)發(fā)起導(dǎo)通高側(cè)開關(guān)，來允許以高側(cè)開關(guān)中限制的最大電流完成低側(cè)開關(guān)的主體二極管的反向恢復(fù)。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)感測電路被配置為感測所述第二晶體管終端處的電壓，并在第二晶體管終端處所感測的電壓表示完成二極管的反向恢復(fù)時(shí)開始通過電流發(fā)生器對(duì)高側(cè)開關(guān)的柵極充電以實(shí)現(xiàn)SW的開關(guān)節(jié)點(diǎn)的可控電壓轉(zhuǎn)換速率。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)感測電路包括多個(gè)晶體管，多個(gè)晶體管用于在完成二極管的反向恢復(fù)時(shí)生成輸出信號(hào)。
[0015]在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)感測電路被配置為感測所述第二晶體管終端處的電壓，并且在第二晶體管終端處感測的電壓表示二極管具有在閾值電壓內(nèi)的電壓時(shí)生成輸出信號(hào)，其中閾值電壓不同于二極管的反向恢復(fù)的完成時(shí)的電壓。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，電流受限信號(hào)發(fā)起導(dǎo)通高側(cè)開關(guān)，并且開關(guān)感測電路的輸出信號(hào)繼續(xù)導(dǎo)通高側(cè)開關(guān)。
[0017]本實(shí)用新型的另一實(shí)施例的目的在于提供一種用于操作開關(guān)調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括:高側(cè)開關(guān)，接收輸入電壓；低側(cè)開關(guān)，耦合至高側(cè)開關(guān)；二極管，與低側(cè)開關(guān)的兩個(gè)終端交叉耦合；以及開關(guān)感測電路，被配置為感測二極管中的反向恢復(fù)的完成。在完成二極管中的反向恢復(fù)時(shí)，開關(guān)感測電路向高側(cè)開關(guān)的柵極提供第一輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)用于使高側(cè)開關(guān)生成開關(guān)輸出。
[0018]另一實(shí)施例的目的在于提供一種用于操作開關(guān)調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)，開關(guān)調(diào)節(jié)器包括耦合至低側(cè)開關(guān)的高側(cè)開關(guān)，低側(cè)開關(guān)耦合至二極管。該系統(tǒng)包括:源極跟隨電路，被配置為在二極管開始完成反向恢復(fù)時(shí)向高側(cè)開關(guān)的柵極提供電流受限信號(hào)；開關(guān)感測電路，被配置為感測二極管中的反向恢復(fù)的完成，并在完成二極管中的反向恢復(fù)時(shí)向高側(cè)開關(guān)的柵極提供輸出信號(hào)；以及柵極充電電路，被配置為在二極管的反向恢復(fù)完成之后向所述高側(cè)開關(guān)的柵極提供柵極充電信號(hào)。此外，柵極充電信號(hào)用于使高側(cè)開關(guān)完全導(dǎo)通。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，低側(cè)開關(guān)包括肖特基二極管。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘信號(hào)同步由源極跟隨電路提供的電流受限信號(hào)、由開關(guān)感測電路提供的輸出信號(hào)和/或由柵極充電電路提供的柵極充電信號(hào)。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，柵極充電信號(hào)的電流值大于由源極跟隨電路提供的電流受限信號(hào)和由開關(guān)感測電路提供的輸出信號(hào)的電流值。
【附圖說明】
[0022]以下參照附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型，其中:
[0023]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的同步開關(guān)調(diào)節(jié)器的示意圖；
[0024]圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在具有NMOS開關(guān)的開關(guān)調(diào)節(jié)器的供電線中減少振鈴和傳導(dǎo)發(fā)射的驅(qū)動(dòng)器電路裝置的框圖和示意圖；以及
[0025]圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的在具有NMOS開關(guān)的開關(guān)調(diào)節(jié)器的供電線中減少振鈴和傳導(dǎo)發(fā)射的驅(qū)動(dòng)器電路裝置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本文利用特征性來描述本實(shí)用新型的主題以滿足法定要求。但是描述本身不用于限制本專利的范圍。相反，所要求的主題還可以以其他方式來具體化或者包括結(jié)合其他現(xiàn)有或未來的技術(shù)與本文描述類型的不同步驟或步驟組合。此外，盡管術(shù)語“步驟”和/或“框”在本文可用于表示所使用方法的不同元素，但該術(shù)語不應(yīng)解釋為本文所公開各個(gè)步驟之間的任何特定順序，除非明確描述了各個(gè)步驟的順序。
[0027]圖1示出了同步開關(guān)調(diào)節(jié)器100，其包括高側(cè)開關(guān)(Ml) 102和低側(cè)開關(guān)(M2) 104，每一個(gè)都包括η型MOSFET?？蛇x實(shí)施例可以包括其他類型的晶體管或電開關(guān)元件。高側(cè)開關(guān)102的漏極耦合至輸入電壓(Vin) 106并經(jīng)歷標(biāo)示為Lbh 108的寄生電感。低側(cè)開關(guān)104的源極耦合至地(GND) 110并經(jīng)歷標(biāo)示為Lbl 112的寄生電感。二極管116和118分別耦合在高側(cè)開關(guān)102和低側(cè)開關(guān)104的源極和漏極之間。開關(guān)102和104都被實(shí)施為同步整流器。
[0028]寄生電感Lbh 108和Lbl 112在圖1至圖3中被示為電感器，但是實(shí)際上，這些寄生電感不是分立部件。相反，寄生電感Lbh 108和Lbl 112分別表示在Vin 106與開關(guān)102之間以及開關(guān)104與地110之間的接合線中所經(jīng)歷的寄生電感。為了表明此特點(diǎn)，在附圖中以虛線框示出寄生電感Lbh 108和Lbl 112，表示它們不是實(shí)際的電感器而是在所示電路裝置中感覺到的寄生電感。本文的實(shí)施例進(jìn)行操作以減小寄生電感Lbh 108和Lbl 112。
[0029]高側(cè)開關(guān)102被柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓Vghs 124驅(qū)動(dòng)。Vghs被提供給高側(cè)開關(guān)102的柵極。類似地，柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)電壓Vgls 126被施加至低側(cè)開關(guān)104的柵極。施加于高側(cè)開關(guān)102和低側(cè)開關(guān)104的信號(hào)被可選地施加于高側(cè)開關(guān)102或低側(cè)開關(guān)104以在開關(guān)節(jié)點(diǎn)SW 128處提供降低的平均電壓。
[0030]為了表示負(fù)載，電感器114被示出耦合至節(jié)點(diǎn)SW 128，其中節(jié)點(diǎn)SW 128位于高側(cè)開關(guān)102的源極和低側(cè)開關(guān)104的漏極之間。在電感器114的所示側(cè)拉出輸出電壓(Vout)。在一個(gè)實(shí)施例中，電容器122連接至電感器114的另一端和地(GND) 110，并用于從電感器114的輸出中去除噪聲，在所示輸出節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生降低的Vout 120。
[0031]當(dāng)?shù)蛡?cè)開關(guān)104截止且高側(cè)開關(guān)102導(dǎo)通過快或者在其柵極處提供有大量電流時(shí)，開關(guān)調(diào)節(jié)器100經(jīng)歷顯著的寄生電感Lbh 108和Lbl 112。為了避免交叉?zhèn)鲗?dǎo)，一個(gè)實(shí)施例在本文稱為“消隱(blanking)時(shí)間”的小段時(shí)間期