[发明专利]转换速率限制器系统、器件和方法

说明书

一种用于限制被驱动器件的转换速率的器件、系统和方法。在一些实施例中，用于限制被驱动器件的转换速率的器件包括连接在第一电路节点和被驱动器件的节点之间的一个或多个转换速率限制场效应晶体管(FET)以及第一控制电路。在一些实施例中，一个或多个第一转换速率限制FET和第一控制电路被配置为设置对被驱动器件进行充电或放电的速率。在一些实施例中，第一控制电路在分压器内，并且流过分压器的电流成比例地被镜像到一个或多个第一转换速率限制FET，其中电流镜像比被选择以确保被驱动器件的电容随时间变化的速率低于指定限值。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2018年8月31日提交的美国临时专利申请序列号62/725,775的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本文公开的主题总体上涉及电压/电流供应系统、器件和方法。更特别地，本文公开的主题涉及一种用于电子器件的控制系统。

背景技术

当使用静电力来控制微机电系统(micro-electro-mechanical system，MEMS)致动器或类似结构时，需要递送电荷来致动(多个)系统。在许多常见的配置中，这种电荷是通过选择性地向给MEMS电容充电的系统施加偏置电压来供应的。传统上，当多个MEMS由单个电源控制时，所需的电压(例如，从大约20V到大约200V)由高压CMOS集成驱动器施加和移除。CMOS输出转换速率通常非常高，当与MEMS的致动时间相比时，输入栅极驱动信号的变化导致输出电压中的几乎瞬时的电荷。因此，其中I是CMOS器件(例如但不限于p沟道场效应晶体管(p-channel field-effect transistor，PFET)或n沟道场效应晶体管(n-channelfield-effect transistor，NFET))的饱和输出驱动电流，并且C是电容性负载(例如，通常小于1pF)，转换速率(即，MEMS或其他被驱动元件的随着时间变化的电压的变化，dV/dt)可以由关系I/C表示。

例如，如果可用的CMOS可以驱动1mA进入短路电路(例如，对于40V的供应电压的40kohm的漏极-源极电阻)，并且对于1pF的MEMS致动器电容，则MEMS电压将以1V/ns的速率变化。此外，温度和工艺的变化可能导致CMOS器件，并且因此导致所得到的转换速率显著变化。利用这种快速的电压转换速率，MEMS致动器比MEMS能够以机械的方式(通常大于1us)响应快得多地快速达到供应电压(在上述示例中为40ns)，并且因此MEMS运动是在施加几乎恒定的高电压的情况下驱动的。随着MEMS致动器电容增加，力随着MEMS运动而快速上升。

这种状况驱动MEMS的快速加速，并且如果电压足够高可能导致众所周知的拉入行为。在一些配置中，不期望MEMS器件经历如此快速的结构变化，这可能导致高应力以及还有MEMS元件之间的高瞬时接触力，这可能延长MEMS器件和/或其组件的稳定时间并缩短其寿命。

发明内容

根据本公开，提供了用于控制电子器件的系统、器件和方法。一方面，提供了一种用于电子器件的驱动器。驱动器可以包括第一电路节点、第一控制电路以及连接在第一电路节点和待驱动的电子器件的节点之间的一个或多个第一转换速率限制场效应晶体管(field-effect transistor，FET)，其中一个或多个第一转换速率限制FET的栅极连接到第一控制电路，其中一个或多个第一转换速率限制FET和第一控制电路被配置为设置对电子器件进行充电或放电的速率。在一些实施例中，第一控制电路包括：一个或多个二极管连接的FET，其中一个或多个二极管连接的FET中的每一个的栅极连接到一个或多个第一转换速率限制FET中的相对应的一个的栅极；其中一个或多个二极管连接的FET中的一个的源极连接到第一电路节点；其中一个或多个二极管连接的FET中的一个的漏极与一个或多个二极管连接的FET中的一个的栅极共用；其中第一控制电路是电流源电路的一部分；并且其中电流源电路中的电流被镜像以在一个或多个第一转换速率限制FET中设置成比例的电流。