[发明专利]具有JFET仿真的增强型启动电路

说明书

本申请公开了具有JFET仿真的增强型启动电路。一种启动电路(100)包括增强型晶体管(Q1)，所述增强型晶体管具有耦接到启动电路输入(102)的漏极(D1)、耦接到第一节点(104)的源极(S1)以及耦接到第二节点(106)的栅极(G1)。所述启动电路(100)包括：电流限制电路(112)，所述电流限制电路基于表示通过所述增强型晶体管(Q1)的电流(IQ1)的电流感测电压信号(VCS)来控制所述第二节点(106)与启动电路输出节点(108)之间的电流路径；以及电压调节电路(114)，所述电压调节电路控制所述第二节点(106)的电压(VGS)以调节所述启动电路输出节点(108)的启动电路输出电压(VAUX)。

相关申请的引用

在35U.S.C.§119下，本申请要求标题为“High-Voltage JFET Emulation in E-Mode GAN for Start-Up”并且在2019年2月22日提交的美国临时专利申请号62/809,165的优选权和权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。

背景技术

某些电路被设计为在施加电力时启动，诸如用于设备充电系统的电源。在一些情况下，所施加的电力是以高压的形式，并且启动电路必须具有耐高压能力。高压启动电路通常包括高压耗尽型晶体管，诸如高压耗尽型晶体管或结型场效应晶体管(JFET)。在初始施加电力时，JFET或耗尽型晶体管可以在没有辅助电源电压的情况下导通。然后使用JFET或耗尽型晶体管来对电容器充电，直到达到电源电压的允许值。正常导通的晶体管在启动时作为电流源操作，并且外部电路在启动后禁用耗尽型晶体管或JFET以进行低泄漏正常操作。就成本和电路面积而言，使用外部耗尽型晶体管或JFET是昂贵的。然而，将耗尽型晶体管或JFET集成到低掩模数、增强型、氮化镓(GaN)制造工艺是困难的。

发明内容

描述了一种启动电路和功率转换系统，其包括增强型晶体管、电流限制电路和电压调节电路。增强型晶体管包括漏极、耦接到第一节点的源极和耦接到第二节点的栅极。电流限制电路基于表示通过增强型晶体管的电流的电流感测电压信号来控制第二节点与启动电路输出节点之间的电流路径。电压调节电路控制第二节点的电压以调节启动电路输出节点的启动电路输出电压。

功率转换系统包括：电源输入、耦接到开关节点的转换器开关、具有耦接到转换器开关的控制端子的输出的驱动器电路以及启动电路。启动电路包括：启动电路输入，所述启动电路输入耦接到电源输入或开关节点；以及增强型晶体管，所述增强型晶体管耦接在启动电路输入和启动电路输出节点之间的第一电路路径中，所述增强型晶体管包括耦接到启动电路输入的漏极、耦接到第一节点的源极和耦接到第二节点的栅极。启动电路还包括电流限制电路，所述电流限制电路用于基于第一电路路径中的电阻器的电流感测电压信号来控制第二节点与启动电路输出节点之间的第二电流路径，以控制第一电路路径的电流的上限。启动电路还包括电压调节电路，所述电压调节电路耦接到启动电路输出节点和第二节点，并且被配置为控制第二节点的电压以调节启动电路输出节点的启动电路输出电压。

描述了一种方法，该方法包括将上升电压信号施加到增强型晶体管的漏极以导通增强型晶体管，以将充电电流递送到输出节点以对电容器充电。方法还包括：控制增强型晶体管的栅极电压以限制充电电流，阻断(blocking)从输出节点流到增强型晶体管的栅极的电流，以及响应于输出节点的电压超过阈值而关断增强型晶体管。

附图说明

图1是根据一个实施例的启动电路的示意图。

图2是图1的启动电路中的增强型氮化镓晶体管的简化示意图。

图3是根据另一个实施例的用于启动电路的方法的流程图。

图4是根据另一个实施例的具有启动电路的系统的示意图。

图5是针对具有不同上升时间的若干示例性输入电压信号的图1的启动电路中的示例性电压的信号图。