[发明专利]同步DC/DC转换器

说明书

相关申请

本申请要求2006年11月28日提交的美国临时申请60/867,437的利益，其全部内容作为参考结合于此。

技术领域

本发明涉及DC/DC转换电路，且更特别地涉及一种使用一个或多个耗尽模式的基于三价氮化物的开关的降压转换器(buck converter)。

背景技术

同步降压转换器电路被广泛使用于DC/DC开关应用。传统地，基于硅的功率场效应晶体管(MOSFET)被应用于此类电路。基于三价氮化物的异质结开关也是众所周知的，并比同样尺寸的基于硅的器件具有更大的电流容量和改进的电压承受能力，并且减小了寄生电容。然而，许多适于功率应用的基于三价氮化物的开关通常不具备门极信号。

发明内容

根据本发明的电路是一种转换器，该转换器包括第一开关、三价氮化物耗尽模式开关以及增强模式开关，该增强模式开关被设置于连接三价氮化物耗尽模式开关的导通路径上以选择性地断开/闭合所述连接三价氮化物耗尽模式开关的导通路径。

根据本发明的一个方面，所述增强模式开关使得流向三价氮化物开关的电流被导通。

根据本发明的另一个方面，所述增强模式开关切断流向三价氮化物开关的电流。

附图说明

图1显示了根据现有技术的降压转换器电路；

图2A-2G显示了图1的转换器的波形图；

图3A-3C显示了包括至少一个三价氮化物耗尽模式的器件的降压转换器；

图4-6显示了包括增强模式的启动开关以使电流能够流入处于高边的三价氮化物开关的实施方式；

图7显示了图4-6的实施方式的波形图；

图8-14显示了包括增强模式切断开关以切断流入处于低边的三价氮化物开关的电流的实施方式；

图15显示了图8-14B的实施方式的波形图；

图16显示了包括用于处于低边和高边的三价氮化物开关的启动开关和切断开关的另一个实施方式。

具体实施方式

图1显示了常规的降压转换器电路，该电路包括与控制MOSFET Q₁(基于硅的)串联的具有电压V_in的输入直流源20、输出电感L_out 30以及输出节点V_out 31。同步MOSFET Q₂(基于硅的)被连接在位于Q₁和L_out之间的开关节点27和地(电池20的返回端)之间。输出电容C_out 32按通常方式提供。器件Q₁和Q₂可以具有寄生内部二极管D₁和D₂。

控制集成电路(IC)(驱动器21)被连接到场效应晶体管Q₁和Q₂的门极G₁和G₂，并如图2A和2B所示驱动所述器件。偏压V_DR通过电容22(未示出)连接以激励IC 21。在图2C至2G中示出了电路中各种电流的波形。输出V_out被测量且在G₁和G₂处的电压的计时被适当地修改以改变占空比D(图2A)，从而无论电压V_in怎样变化，均维持预定的固定输出电压V_out。

图1中的同步降压转换器基于其自身的半桥拓扑被广泛应用作为非隔离的功率转换器电路。期望该转换器能够在更高的开关频率下降低无功分量至最小，使得开关Q₁和Q₂的动态特性成为关键因素。因此，图1中的基于硅的MOSFET Q₁和Q₂需要最小化其寄生电容，特别是门极到漏极(米勒)的电容；以及源极到漏极(输出)的电容以增加电路的效率。

氮化镓(GaN)开关是已知的(例如三价异质结高电子迁移率晶体管(HEMT)器件)，该开关与基于硅的MOSFET相比具有一些改进的开关特性，并且特别是具有较低的寄生米勒(Miller)和输出电容。

在功率转换器应用中，例如DC-DC转换器，期望使用常开(耗尽模式)三价氮化物异质结功率半导体器件。一种这样的应用可以是包括至少一个三价氮化物耗尽模式异质结功率半导体器件的降压转换器。