[发明专利]用于驱动具有高阈值电压的晶体管的系统和方法

说明书

本发明公开了用于驱动具有高阈值电压的晶体管的系统和方法。该系统包括浮动电压生成器、第一驱动电路和第二驱动电路。浮动电压生成器被配置为接收第一偏置电压并且生成浮动电压，该浮动电压生成器还被配置为当第一偏置电压改变时改变该浮动电压，并且维持浮动电压的大小比第一偏置电压低第一预定值。第一驱动电路被配置为接收输入信号、第一偏置电压和浮动电压。第二驱动电路被配置为接收输入信号、第二偏置电压和第三偏置电压，第一驱动电路和第二驱动电路被配置为生成用以驱动晶体管的输出信号。

本申请是申请日为2011年10月12日、题为“用于驱动具有高阈值电压的晶体管的系统和方法”的中国发明专利申请No.201110317087.1的分案申请。

技术领域

本发明涉及集成电路。更具体地，本发明提供了用于驱动晶体管的系统和方法。仅仅作为示例，本发明已应用于驱动具有高阈值电压的晶体管。但是将认识到，本发明具有更广泛的应用范围。

背景技术

在高电压应用中，功率场效应晶体管(FET)通常应具有高的漏极-源极击穿电压(例如，≥100V)。这样的功率FET通常具有3-4V的阈值电压。使用具有低输出电压(例如，5V)的栅极驱动器来驱动功率FET常常导致功率FET的高导通电阻或者不完全导通。因此，常常需要具有大于5V的较高输出电压(例如，输出电压为8-10V)的栅极驱动器。

图1是示出用于驱动晶体管104的系统100的简化传统示图。栅极驱动系统100包括栅极驱动器102和晶体管104。栅极驱动器102包括电源122以及四个反相器124、126、128和130。反相器124包括彼此相连的晶体管106和114，并且反相器126包括彼此相连的晶体管108和116。另外，反相器128包括彼此相连的晶体管110和118，并且反相器130包括彼此相连的晶体管112和120。这四个反相器124、126、128和130以级联方式相连。例如，晶体管106、108、110和112是P沟道FET，并且晶体管114、116、118和120是N沟道FET。在另一示例中，晶体管104是功率FET。电源122向级联连接的反相器124、126、128和130的每个提供低电平偏置电压132(例如，GND)和高电平偏置电压134(例如，VDD)。

输入信号136(例如，GATE_IN)由级联连接的反相器124、126、128和130接收，并且作为响应，栅极驱动器102生成用于驱动晶体管104的输出信号138。具体地，在操作中，反相器124接收输入信号136(例如，GATE_IN)，并且生成第一反相信号140。反相器126接收该第一反相信号140，并且生成由反相器128接收的第二反相信号142。反相器128随后生成由反相器130接收的第三反相信号144。反相器130最后生成用于驱动晶体管104的输出信号138。例如，如果输入信号136为逻辑高电平，则晶体管106截止并且晶体管114导通。于是第一反相信号140被生成为近似等于低电平偏置电压132(例如，GND)。反相器126接收第一反相信号140，并且晶体管108导通而晶体管116截止。第二反相信号142被生成为近似等于高电平偏置电压134(例如，VDD)。进而，第三反相信号144近似等于低电平偏置电压132(例如，GND)，并且输出信号138近似等于高电平偏置电压134(例如，VDD)。于是，如果晶体管104是N沟道FET，则输出信号138使晶体管104导通。在另一示例中，当输入信号136为逻辑低电平时，则如果晶体管104是N沟道FET，则输出信号138使晶体管104截止。

通常，栅极驱动器102中的晶体管(例如，晶体管106等)是制造成本常常较高的高电压器件。此外，这些晶体管通常每单位面积具有低的驱动能力并且具有高的导通电阻。因此，为了驱动相同负载，栅极驱动器102中的晶体管常常要使用比低电压器件大的多的面积。