[实用新型]隔离式高频DC/DC开关调节器和驱动器电路

说明书

本实用新型涉及一种隔离式高频DC/DC开关调节器和驱动器电路，所述驱动器电路包括：第一p型晶体管和n型晶体管，其耦合在上轨与下轨之间，取自所述第一p型晶体管的漏极和所述n型晶体管的漏极之间的输出被耦合到所述第一n型功率晶体管的栅极；采样保持电容器，其被耦合以便在所述第一n型功率晶体管的控制信号的第一边沿上捕获所述第一n型功率晶体管的漏极电压；比较器，其被耦合以便在时钟信号的给定边沿上将所捕获的漏极电压与下轨进行比较并且提供比较器值；升/降计数器，其被耦合以接收所述比较器值，以便响应于接收到所述比较器值而调整计数器值并且输出所述计数器值；以及第一计时电路，其被耦合以便接收所述计数器值并且向所述第一p型晶体管的栅极和所述n型晶体管的栅极发送可调整脉冲。

技术领域

所公开的实施例总体涉及集成电路领域。更具体地，并且不通过任何限制，本公开针对隔离式高频DC/DC开关调节器。

背景技术

隔离式DC-DC开关调节器或转换器是一种电子电路，其在输入电压域与输出电压域之间没有电连接的情况下将直流(DC)电源从一个电压电平转换到另一个电压电平。随着总体系统尺寸缩小，需要DC/DC转换器的小型化以装配在这些系统内。电感部件通常是庞大的，并且可以通过尽可能多地增加开关频率来减小其尺寸。在30MHz至300MHz范围内操作的特高频(VHF) 切换器需要用于驱动功率级开关的非常准确计时以及用于驱动功率装置的精确同步。

实现VHF范围内的DC/DC转换器使得能够使用小型化高频变压器，其可以装配在常规硅封装内并且可以被集成。由于输入电压域与输出电压域之间没有电连接，因此任何通信都必须跨隔离式通信系统进行传输并且通常基于光电耦合器或高电压电容器。由于通信信道所添加的成本和延迟，使用隔离式通信使得初级侧逆变器与次级侧整流器之间的同步是更加具有挑战性的。由于这些原因，在隔离势垒的一侧(例如，初级侧)上产生计时并且将计时传输到另一侧(例如，次级侧)可能是昂贵且有挑战性的。此外，初级侧不一定具有产生正确计时以用于次级侧最佳行为所需的全部信息。

此外，VHF切换器还承受着非常大的开关损耗。为了使这些损耗最小化，可取的做法是在功率装置上实现软开关，其中若干DC/DC拓扑中要求基于电路参数(诸如操作开关频率、变压器电感、谐振、电容等)设置功率装置的接通时间。在许多情况下，在设计用于DC/DC转换器的驱动器时，对无源部件参数的了解是未知的。即使在无源部件值是已知的系统级封装的情况下，这些参数严重受制造公差的影响，其在任一方向上都可能轻易改变30％。

实用新型内容

所公开的实施例提供了对具有小型化变压器的隔离式小型化DC/DC转换器中的功率晶体管的接通时间的自适应计时控制。计时解决方案基于三个概念：a)基于从隔离变压器恢复的时钟波形的计时同步，b)为了在功率装置接通时实现软开关的快速接通，以及c)用于正确断开功率装置的自适应接通时间控制。需要项目a)以便为次级侧产生时钟基准，这不需要隔离式通信信道。接通和断开的瞬间基于由恢复的时钟提供的计时基准。

在一个方面中，公开了一种用于H桥电路中的第一n型功率晶体管的驱动器电路的实施例，所述H桥电路包括第一n型功率晶体管和第二n型功率晶体管，所述H桥电路耦合到小型化变压器的第一端子和第二端子，所述小型化变压器被耦合以便在特高频(VHF)下操作。所述驱动器电路包括：第一p型晶体管和n型晶体管，其耦合在上轨与下轨之间，取自所述第一p型晶体管的漏极和所述n型晶体管的漏极之间的输出被耦合到所述第一n型功率晶体管的栅极；采样保持电容器，其被耦合以便在所述第一n型功率晶体管的控制信号的第一边沿上捕获所述第一n型功率晶体管的漏极电压；比较器，其被耦合以便在时钟信号的给定边沿上将所捕获的漏极电压与下轨进行比较并且提供比较器值；升/降计数器，其被耦合以接收所述比较器值，以便响应于接收到所述比较器值而调整计数器值并且输出所述计数器值；以及第一计时电路，其被耦合以便接收所述计数器值并且向所述第一p型晶体管的栅极和所述n型晶体管的栅极发送可调整脉冲。