[发明专利]四象限自举开关电路

说明书

优先权要求

本申请案要求2011年9月6日提交的美国临时申请案第61/531,210号和2011年9月9日提交的美国临时申请案第61/532,880号的优先权，其全文以引用方式并入本文中。

本申请案是2011年5月2日提交的美国专利申请案第13/099,164号，其是2009年11月16日提交的美国专利申请案第12/619,068号，现为美国专利第7,952,419号的接续案，其全文以引用方式并入本文中。

背景

技术领域

本发明大体涉及开关电路的配置和控制。更明确地说，本发明提供开关电路的改进型控制来提高开关性能指标。

发明背景

开关可用来提供或限制端子之间的电通路。可在各种应用中使用晶体管来实现开关，所述晶体管包括数字电子器件、逻辑栅电路和高功率装置（例如电动机）的控制件。举例来说，单一晶体管可用来响应于施加的控制信号在晶体管的源极与漏极之间产生低阻抗或高阻抗。但是，施加到晶体管的控制信号会造成开关泄漏电流。举例来说，随着晶体管的源极增加到比漏极更高的电位，由形成在反栅极与漏极之间的结点造成的正向偏置的体二极管会允许电流从源极和反栅极端子流到漏极端子，从而降低开关的性能。

可通过将第二晶体管与第一晶体管背对背放置而避免由体二极管造成的这个电流通路。在这个配置中，晶体管的源极可耦接在一起且晶体管的栅极可耦接在一起。背对背晶体管配置可在两个方向上阻碍体二极管造成的电流通路。但是，即使在这种配置下，施加的控制信号仍会以有害方式改变开关的各个参数。因此，需要不会降低开关性能指标的改进型开关控制机构。

附图说明

附图图示了本发明且与具体实施方式一起进一步用来阐释本发明的原理，并且使得本领域技术人员能够制作和使用本发明。

图1是描绘自举开关电路的示例性实施方案的电路示意图。

图2是描绘具有浮动电压源和浮动电压源驱动器的自举开关电路的示例性实施方案的电路示意图。

图3是描绘可用于图2中的自举开关电路的电路元件的示例性实施方案的电路示意图。

图4A、图4B和图4C是描绘可为图2中描绘的自举开关电路供应预定电流的电流源电路的示例性实施方案的电路示意图。

图5是描绘具有浮动电压源和浮动电压源驱动器的自举开关电路的第二示例性实施方案的电路示意图。

图6是描绘可用来产生用于自举开关电路的恒定过驱动电压的偏压发生器电路的第一示例性实施方案的电路示意图。

图7是描绘可用来产生用于自举开关电路组件的恒定导通电阻的偏压发生器电路的第一示例性实施方案的电路示意图。

图8是描绘可用来产生用于自举开关电路组件的恒定导通电阻的偏压发生器电路的第二示例性实施方案的电路示意图。

图9是描绘具有可处理快速开关的控制电路的自举开关电路的第一示例性实施方案的电路示意图。

图10是描绘具有可处理快速开关的控制电路的自举开关电路的第二示例性实施方案的电路示意图。

具体实施方式

本发明的各方面提供改进型开关配置和开关的改进型控制来提高开关性能参数。根据本发明，开关电路可包括第一开关晶体管来接收输入信号且包括第二开关晶体管来提供输出信号。开关电路可被配置成具有耦接在一起的第一和第二开关晶体管源极的四象限自举开关电路。第一和第二开关晶体管的栅极也可耦接。

自举开关电路可包括电压源，其耦接到第一和第二开关晶体管的栅极中的至少一个且耦接到第一和第二开关晶体管的源极。电压源可基于偏置电流产生控制电压来启动第一和第二开关晶体管中的至少一个。自举开关电路也可包括耦接到电压源的电压源驱动器。电压源驱动器可基于偏置电压产生偏置电流。偏置电压可包括大致对应于第一和第二开关晶体管中的至少一个的过驱动电压的第一电压和大致对应于第一和第二开关晶体管的阈值电压的第二电压。

此外或替代地，电压源驱动器中的偏置电压可通过施加电流到具有大致恒定电阻的电路元件来产生。

此外或替代地，第一和第二开关晶体管可耦接到电压源，其产生第一控制电压来接通第一和第二开关晶体管以及产生第二控制电压来关闭第一和第二开关晶体管。电压源可通过加和当第一偏置电流被施加到第一晶体管和电路元件时第一晶体管的栅极-源极电压和跨过电路元件的电压而产生第一控制电压。电压源可产生大致对应于当第二偏置电流被施加到第二晶体管时产生的第二晶体管的栅极-源极电压的负值的第二控制电压。