專利名稱：功率晶體管減少電感反激期間的電壓瞬變的轉(zhuǎn)換速率控制裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及半導(dǎo)體器件，更具體地涉及電源開關(guān)。
背景技術(shù)：
在電源開關(guān)中，當(dāng)切斷驅(qū)動(dòng)電感負(fù)載(inductive load)的晶體管 時(shí)，該晶體管的漏極電壓突然增加。漏極電壓的突然變化通常引起輸 出線上的傳導(dǎo)發(fā)射或輻射發(fā)射通向電感負(fù)載。傳導(dǎo)發(fā)射和/或輻射發(fā)射 通常在耦合至或最接近于電源開關(guān)的其它電子器件中引起干擾，這會(huì) 使得整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行低于預(yù)期。
因此，需要提供當(dāng)晶體管切斷時(shí)減少來自電源開關(guān)的傳導(dǎo)發(fā)射量 或輻射發(fā)射量的裝置和方法。另外，期望提供當(dāng)晶體管被切斷時(shí)更改 電源開關(guān)中電壓的轉(zhuǎn)換時(shí)間的裝置和方法。此外，結(jié)合附圖和本發(fā)明 背景技術(shù)，從本發(fā)明的隨后描述和所附權(quán)利要求，本發(fā)明的其它期望 特征和特性將變得顯而易見。


下文中將結(jié)合以下附圖描述本發(fā)明，其中相同的附圖標(biāo)記表示相 同的元件，且其中-
圖1是現(xiàn)有技術(shù)電源開關(guān)的圖2A是具有減少的傳導(dǎo)發(fā)射或輻射發(fā)射的電源開關(guān)的一個(gè)實(shí)施 例的圖2B是圖2A中具有保護(hù)電路的電源開關(guān)的圖2C是圖2A中包括可調(diào)轉(zhuǎn)換速率的電源開關(guān)的一個(gè)實(shí)施例的
圖；圖3A是具有減少的傳導(dǎo)發(fā)射或輻射發(fā)射的電源開關(guān)的另一實(shí)施 例的圖3B是圖3A中具有保護(hù)電路的電源開關(guān)的圖； 圖3C是圖3A中包括可調(diào)轉(zhuǎn)換速率的電源開關(guān)的一個(gè)實(shí)施例的 圖；以及
圖4是用以減少電源開關(guān)中的傳導(dǎo)發(fā)射或輻射發(fā)射的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下詳細(xì)描述實(shí)質(zhì)上僅僅是說明性的，而非旨在限制可能實(shí)施方 式的范圍或應(yīng)用。此外，并不存在由前述技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明 內(nèi)容或以下詳細(xì)描述所介紹的任何明確或暗含理論劃界的意圖。
此處借助功能塊組件和/或邏輯塊組件以及不同的處理步驟來描 述不同的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)了解，可經(jīng)由配置用以實(shí)現(xiàn)具體功能的任意數(shù) 目的硬件、軟件和/或固件組件來實(shí)現(xiàn)這樣的塊組件。出于簡(jiǎn)明原因， 此處并未詳盡論述有關(guān)半導(dǎo)體處理、封裝，以及半導(dǎo)體器件的常規(guī)技 術(shù)和系統(tǒng)。
如上所述，常規(guī)電源開關(guān)不能滿足許多方面。例如，參照?qǐng)D1A， 電源開關(guān)100包括具有柵極112、漏極114以及源極116的晶體管110。 此外，晶體管110本身包括柵-漏電容器(Cgd) 113和柵-源電容器(Cgs) 115。
柵極112經(jīng)由節(jié)點(diǎn)120被耦合至電流源122和電流源124。另外， 電流源122耦合至電壓源Vcc，而電流源124耦合至地。
電源開關(guān)IOO通常包括與電源電壓Vdc串聯(lián)耦合的電感負(fù)載130， 其中電感負(fù)載130還耦合至漏極114。此外，電源開關(guān)IOO包括耦合至 漏極節(jié)點(diǎn)142和箝位電路150的二極管140，其中箝位電路150還耦合至柵極節(jié)點(diǎn)102。如圖所示，箝位電路150為包括一個(gè)或多個(gè)齊納二極
管155的齊納箝位電路。另外，電源開關(guān)100還提供耦合到地的源極 116。
在操作中，在接通電流源122 (I。n)時(shí)晶體管110被導(dǎo)通，這將 導(dǎo)致柵極電壓(Vgate)(即，柵極112處的電壓電勢(shì)和源極116處的電 壓電勢(shì)之間的差值)以從0伏特開始增加。當(dāng)Vg^達(dá)到晶體管110的 閾值電壓(Vth)時(shí)，漏極電壓(VdMin)開始降低并且直到達(dá)到O伏特， 柵極電流(Igate)開始流動(dòng)以對(duì)Cgd113和Cgs115充電。其中漏極電壓
的轉(zhuǎn)換速率d(Vdrain)/dt與Igate/Cgd成比例。此夕卜，當(dāng)Vd曲達(dá)到0伏特時(shí)， Vgate開始增加到Vth以上，這將導(dǎo)致輸出電流(I。ut)開始經(jīng)由漏-源路
徑流過電感元件130和晶體管110。
通過切斷電流源122并接通電流源124(1。ff)而切斷晶體管110。這
導(dǎo)致Vgate開始降低。 一旦Vgate降低到Vth， Vd腦當(dāng)晶體管110開始切 斷時(shí)開始增加。通過迫使Vd^n超過電源電壓(Vde)直到其突然達(dá)到其 最大電壓(即，箝位電路閾值電壓)，電感元件130繼續(xù)使負(fù)載電流 (IlQad)流過，這使得Vgate保持在Vth。這允許晶體管110使來自電感 元件130的I!。ad流過，直到其減少到0。當(dāng)Vd^大于Vde時(shí)，電感元 件130中的電流開始減少(即，Vinduct。r = L(di/dt))。特別地，當(dāng)電感 元件130上的電壓反轉(zhuǎn)，電流減少。
當(dāng)V^in接近箝位電路閾值電壓時(shí)，箝位電路150中的電流突然從 流動(dòng)0電流變?yōu)榱鲃?dòng)Igate。此外，當(dāng)V^in接近最大電壓時(shí)，V^in在該 點(diǎn)處出現(xiàn)突然變化(即，從電壓增加突然變?yōu)榛竞愣ǖ碾妷?。如 上所述，這些電壓和電流的突然變化導(dǎo)致具有干擾其它電子器件的電 勢(shì)的至少一些傳導(dǎo)發(fā)射或輻射發(fā)射。
參照?qǐng)D2A，示出具有減少的傳導(dǎo)發(fā)射和/或輻射發(fā)射的電源開關(guān)
200的一個(gè)示例性實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，電源開關(guān)200包括具有柵極212、漏極214 (以及固有的柵-漏電容器213)和源極216 (以及固 有的柵-源電容器215)的晶體管210 (例如，場(chǎng)效應(yīng)晶體管等)。
另外，電源開關(guān)200包括耦合至晶體管210并耦合至電流源222 和224的節(jié)點(diǎn)220。其中電流源222和224基本上尺寸相同，使得可適 當(dāng)?shù)貙?dǎo)通和切斷晶體管210。此外，電源開關(guān)200包括耦合至漏極214、 電感元件(例如，電感器)230以及二極管240的漏極節(jié)點(diǎn)242。在不 同示例性實(shí)施例中，電感元件230包括大約5mH(毫亨)至大約100mH 范圍內(nèi)的電感。此外，二極管240耦合至包括至少一個(gè)齊納二極管255 的箝位電路250，其中箝位電路250還耦合至柵極節(jié)點(diǎn)202。齊納二極 管255可以是本技術(shù)領(lǐng)域中公知的或者是將來開發(fā)的能夠執(zhí)行與齊納 二極管功能相似的齊納二極管或器件。此外，齊納二極管255可包括
任意適用的電壓閾值(Vzth)。
根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，箝位電路250包括與齊納二極管255串 聯(lián)耦合的電阻元件260。在一個(gè)實(shí)施例中，電阻元件260為電阻器。另 外，開關(guān)200的不同實(shí)施例認(rèn)為電阻元件260可以是能夠?qū)槲浑娐?250增加電阻的任意硬件器件。
根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，電阻元件260包括大約5kQ (千歐)至 大約100kfi范圍內(nèi)的電阻。特別地，電阻元件260的電阻(R)依賴于 箝位電路250的期望輸出電壓和柵極212的下拉電流。換句話說，根 據(jù)以下公式
Vclamp = Vz + Vgs + Vdl0de + (Igate)(R)，其中Vz是齊納二極管255的
電壓，Vgs是柵-源電壓，V^。de是二極管240的電壓，Igate是由電流源
224提供的下拉電流，以及R是電阻元件260的電阻。
在操作中，電源開關(guān)200與上述討論的電源開關(guān)100相類似地執(zhí)
行。但是，通過增加Vdr^從增加到達(dá)到其最大電壓的轉(zhuǎn)變和/或I。ut從
增加到減少的轉(zhuǎn)變所花的時(shí)間，對(duì)箝位電路250增加的電阻元件260減少來自電源開關(guān)200的傳導(dǎo)發(fā)射或輻射發(fā)射。具體地，電源開關(guān)200 使得電流在V^m達(dá)到最大電壓之前開始在箝位電路250中流動(dòng)。此外， 當(dāng)電壓升高到Vz + Vgs + Vdl。de時(shí)，電阻元件260開始傳導(dǎo)電流。當(dāng)Vd,
等于Vz + Vgs + Vdi。de + (Igate)(R)時(shí)達(dá)到最大電壓。通過增加電阻元件
260來緩解(或緩和)接近于最大電壓的Vdwn的突然轉(zhuǎn)變，因而減少 突然電壓變化導(dǎo)致的傳導(dǎo)發(fā)射和/或輻射放射。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例 中，該轉(zhuǎn)變(或轉(zhuǎn)換速率)形成類似于co^函數(shù)的函數(shù)。
圖2B是具有保護(hù)電路的電源開關(guān)200的實(shí)施例的圖。在圖2B所 示的實(shí)施例中，箝位電路250還包括與電阻元件260并聯(lián)耦合的附加 齊納二極管258。
齊納二極管258可以是能夠執(zhí)行本技術(shù)領(lǐng)域所公知的或者將來開 發(fā)的齊納二極管功能的任意齊納二極管或器件。在一個(gè)示例性實(shí)施例 中，齊納二極管258具有比電阻元件260的電壓大的閾值電壓，使得 損壞性過流在例如短暫的靜電放電(EDS)脈沖期間不會(huì)流過電阻元件 260。此外，齊納二極管258在輸出經(jīng)受大電流和/或高電壓瞬變事件(例 如，ESD脈沖)時(shí)允許足夠的Ig^流過箝位電路250。
圖2C是包括可調(diào)轉(zhuǎn)換速率的電源開關(guān)200的一個(gè)實(shí)施例的圖。根 據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，電源開關(guān)200還包括與電流源222并聯(lián)耦合的 至少一個(gè)附加電流源226。此外，電流源開關(guān)227耦合至電流源226， 使得當(dāng)開關(guān)227被接通時(shí)，附加電流從電流源226被提供到晶體管210, 且當(dāng)開關(guān)227被切斷時(shí)，附加電流不會(huì)被提供到晶體管210。此外，電 流源開關(guān)225耦合至電流源222，使得當(dāng)開關(guān)225接通時(shí)，來自電流源 224的電流與開關(guān)227類似地被接通/切斷。同樣地，開關(guān)225和開關(guān) 227的每個(gè)可以是本技術(shù)領(lǐng)域中公知的或是將來開發(fā)的能夠執(zhí)行這種 切換功能的任意器件。如圖2C所示，根據(jù)另一實(shí)施例，可以有與電流 源222和電流源開關(guān)225并聯(lián)的N個(gè)附加電流源和電流源開關(guān)，其中 N為根據(jù)給定電源開關(guān)實(shí)施方式的要求而選擇的整數(shù)。此外，電源開關(guān)200還包括與電流源224并聯(lián)耦合的至少一個(gè)附 加電流源221。另外，電流源221和224中的每個(gè)包括分別耦合到其的 電流源開關(guān)228和223。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，電流源224基本上與 電流源222尺寸相同，且電流源221基本上與電流源226尺寸相同， 使得當(dāng)電流源222和/或電流源226 (分別使用開關(guān)225禾B/或開關(guān)227) 提供電流時(shí)，可經(jīng)由電流源224和/或221 (分別使用開關(guān)228禾P/或開 關(guān)223))恰當(dāng)?shù)厍袛嗑w管210。換句話說，1。 和1。ff基本上為相同 的電流量。特別地，開關(guān)228和223的每個(gè)可以是本領(lǐng)域中公知的或 者將來開發(fā)的能夠執(zhí)行這種切換功能的任意器件。此外，如圖2C所示， 根據(jù)另一實(shí)施例，可以有與電流源224和223并聯(lián)的N個(gè)附加電流源 和N個(gè)附加電流源開關(guān)，其中N為根據(jù)給定電源開關(guān)實(shí)施方式的要求 而選擇的整數(shù)。
另外，箝位電路250包括與齊納二極管255和電阻元件260串聯(lián) 耦合的至少一個(gè)附加電阻元件262。此外，電阻元件開關(guān)261和電阻元 件開關(guān)263被分別耦合在電阻元件260和電阻元件262首尾，使得當(dāng) 開關(guān)261接通時(shí)電流繞過電阻元件260，而當(dāng)開關(guān)261被切斷時(shí)電流流 過電阻元件260。類似地，當(dāng)開關(guān)263被接通時(shí)電流繞過電阻元件262， 而當(dāng)開關(guān)263被切斷時(shí)電流流過電阻元件262。同樣地，開關(guān)261和開 關(guān)263的每個(gè)可以是本領(lǐng)域中公知的或者將來開發(fā)的能夠執(zhí)行這種開 關(guān)功能的任意器件。因此，當(dāng)由電流源226提供附加電流(即，當(dāng)開 關(guān)227接通時(shí))，且開關(guān)261和開關(guān)263接通時(shí)，電源開關(guān)200可以 具有與圖2A中所示的實(shí)施例不同的轉(zhuǎn)換速率。此外，如圖2C所示， 根據(jù)另一實(shí)施例，可以有與齊納二極管255串聯(lián)耦合的N個(gè)附加電阻 元件(以及對(duì)應(yīng)的電阻元件開關(guān))，其中N為根據(jù)給定電源開關(guān)實(shí)施 方式的要求而選擇的整數(shù)。
因此，在各種實(shí)施例中，電源開關(guān)200可包括任意數(shù)目、任意尺 寸的附加電流源(以及電流源開關(guān))，以將任意期望的電流量提供到晶體管210 (并適當(dāng)切斷晶體管210)，且也可以包括任意數(shù)目的附加
電阻元件(以及電阻元件開關(guān))，以將任意的電阻量提供到箝位電路
250，使得電源開關(guān)200可以包括任意期望數(shù)目的轉(zhuǎn)換速率。根據(jù)另一 示例性實(shí)施例，電源開關(guān)200包括三個(gè)電流源和電流源開關(guān)(S卩，I。n)、 三個(gè)附加電流源和附加電流源開關(guān)(即，I。ff)以及三個(gè)電阻元件和電 阻元件開關(guān)，使得電源開關(guān)200包括例如慢、中等和快的轉(zhuǎn)換速率。
現(xiàn)參照?qǐng)D3A，示出電源開關(guān)300的另一實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中， 電源開關(guān)300包括具有柵極310、漏極314 (以及固有的柵-漏電容器 313)和源極316 (以及固有的柵-源電容器315)的晶體管310。另外， 電源開關(guān)300包括分別與以上所論述的節(jié)點(diǎn)220、柵極節(jié)點(diǎn)202和電流 源222相似的節(jié)點(diǎn)320、柵極節(jié)點(diǎn)302和電流源322。此外，電源開關(guān) 300包括耦合至源極的電流源324，其中，電流源324基本上與電流源 322尺寸相同，使得可恰當(dāng)?shù)貙?dǎo)通和切斷晶體管310。
另外，電源開關(guān)300包括耦合至晶體管310和源極節(jié)點(diǎn)372的電 感元件360。在各種實(shí)施例中，電感元件360包括大約5mH至大約 100mH范圍內(nèi)的電感。此外，源極節(jié)點(diǎn)372被耦合至二極管370，且 二極管370被耦合至箝位電路380，其中，箝位電路380還被耦合至柵 極節(jié)點(diǎn)302。在一個(gè)實(shí)施例中，箝位電路380為包括至少一個(gè)齊納二極 管385的齊納箝位電路。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，箝位電路380包括 與齊納二極管385串聯(lián)耦合的電阻元件387。
根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，電阻元件387包括大約5kfi至大約100M2 范圍內(nèi)的電阻。特別地，電阻元件387的電阻(R)依賴于箝位電路380 的期望輸出電壓和柵極312的下拉電流。換句話說，根據(jù)以下公式
V— = Vz + Vgs + Vdi。de + (Igate)(R)，其中Vz是齊納二極管385的 電壓，Vgs是柵-源電壓，Vdi。de是二極管370的電壓，Igate是由電流源
324提供的下拉電流，而R是電阻元件387的電阻。圖3B是具有保護(hù)電路的電源開關(guān)300的圖。在圖3B所示的實(shí)施 例中，箝位電路380包括與電阻元件387并聯(lián)耦合的附加齊納二極管 389。
齊納二極管389可以是能夠執(zhí)行本技術(shù)領(lǐng)域所公知的或者將來開 發(fā)的齊納二極管功能的任意齊納二極管或器件。在一個(gè)示例性實(shí)施例 中，齊納二極管389包括比電阻元件387的電壓大的閾值電壓，使得 損壞性過流在例如短暫的靜電放電(EDS)脈沖期間不會(huì)流過電阻元件 387。此外，齊納二極管389在輸出經(jīng)受大電流和/或高電壓瞬變事件(例
如，ESD脈沖)時(shí)允許足夠的Igate流過箝位電路380。
圖3C是包括可調(diào)轉(zhuǎn)換速率的電源開關(guān)300的一個(gè)實(shí)施例的圖。根 據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，電源開關(guān)300還包括與電流源322并聯(lián)耦合的 至少一個(gè)附加電流源326。此外，電流源開關(guān)327耦合至電流源326， 使得當(dāng)開關(guān)327接通時(shí)，從電流源326提供的附加電流可以提供到晶 體管310，而當(dāng)開關(guān)327切斷時(shí)，附加電流不提供到晶體管310。此外， 電流源開關(guān)325耦合至電流源322，使得當(dāng)開關(guān)325接通時(shí)，從電流源 322提供的電流可以與開關(guān)327類似地被接通/切斷。同樣地，開關(guān)225 和開關(guān)227的每個(gè)可以是本技術(shù)領(lǐng)域中公知的或是將來開發(fā)的能夠執(zhí) 行這種開關(guān)功能的任意器件。如圖3C所示，根據(jù)另一實(shí)施例，可以有 與電流源322和電流源開關(guān)325并聯(lián)的N個(gè)附加電流源和N個(gè)附加電 流源開關(guān)，其中N為根據(jù)給定電源開關(guān)實(shí)施方式的要求而選擇的整數(shù)。
另外，電源開關(guān)300還包括與電流源324并聯(lián)耦合的至少一個(gè)附 加電流源321。此外，電流源321和324的每個(gè)包括分別與耦合到其的 電流源開關(guān)328和323。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，電流源324基本上與 電流源322尺寸相同，而電流源321基本上與電流源326尺寸相同， 使得當(dāng)電流源322和/或326 (分別使用開關(guān)325和/或327)提供電流 時(shí)，可通過電流源324和/或321 (分別使用開關(guān)328和/或323)分別
恰當(dāng)?shù)厍袛嗑w管310。換句話說，1。n和1。ff基本上為相同的電流量。特別地，開關(guān)328和323的每個(gè)可以是本領(lǐng)域中公知的或者將來開發(fā) 的能夠執(zhí)行這種開關(guān)功能的任意器件。此外，如圖3C所示，根據(jù)另一 實(shí)施例，可以有與電流源324和電流源開關(guān)323并聯(lián)的N個(gè)附加電流 源和N個(gè)附加電流源開關(guān)，其中N為根據(jù)給定電源開關(guān)實(shí)施方式的要 求而選擇的整數(shù)。
此外，箝位電路380包括與齊納二極管385和電阻元件3S7串聯(lián) 耦合的至少一個(gè)附加電阻元件390。而且，電阻元件開關(guān)386和電阻元 件開關(guān)391被分別耦合在電阻元件387和390首尾，使得當(dāng)開關(guān)386 接通時(shí)電流繞過電阻元件387，且當(dāng)開關(guān)386被切斷時(shí)電流流過電阻元 件387。類似地，當(dāng)開關(guān)391接通時(shí)電流繞過電阻元件390，而當(dāng)開關(guān) 391被切斷時(shí)電流流過電阻元件390。因此，當(dāng)由電流源326提供附加 電流(即，當(dāng)開關(guān)327接通時(shí))，且開關(guān)386和391接通時(shí)，電源開 關(guān)300可以具有與圖3A中所示的實(shí)施例不同的轉(zhuǎn)換速率。同樣地，開 關(guān)386和391的每個(gè)可以是本領(lǐng)域中公知的或者將來開發(fā)的能夠執(zhí)行 這種開關(guān)功能的任意器件。此外，如圖3C所示，根據(jù)另一實(shí)施例，可 以有與齊納二極管385串聯(lián)耦合的N個(gè)附加電阻元件(以及對(duì)應(yīng)的電 阻元件開關(guān))，其中N為根據(jù)給定電源開關(guān)實(shí)施方式的要求而選擇的 整數(shù)。
因此，在各種實(shí)施方式中，電源開關(guān)300可包括任意數(shù)目、任意 尺寸的附加電流源(以及電流源開關(guān))，以將任意期望的電流量提供 到晶體管310 (并恰當(dāng)?shù)厍袛嗑w管310)，且也可包括任意數(shù)目的附 加電阻元件(以及電阻元件開關(guān))，以將任意的電阻量提供到箝位電 路380，使得電源開關(guān)300可包括任意期望數(shù)目的轉(zhuǎn)換速率。根據(jù)另一 示例性實(shí)施例，電源開關(guān)300包括三個(gè)電流源和電流源開關(guān)(即，I。n)、 三個(gè)附加電流源和附加電流源開關(guān)(即，I。ff)以及三個(gè)電阻元件和電 阻元件開關(guān)，使得電源開關(guān)300包括例如慢、中等和快的轉(zhuǎn)換速率。
圖4是用以減少例如電源開關(guān)(例如，電源開關(guān)200或300)中的傳導(dǎo)發(fā)射或輻射發(fā)射的方法400的流程圖。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，
方法400開始于確定電源開關(guān)的晶體管(例如，晶體管210或310)的 期望輸出(框410)以及識(shí)別電源開關(guān)的期望轉(zhuǎn)換速率(框420)。
接著，方法400包括調(diào)節(jié)電源開關(guān)的轉(zhuǎn)換速率(框430)。在一 個(gè)示例性實(shí)施例，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換速率包括操縱從一個(gè)或多個(gè)電流源(例如， 電流源224、 226、 324或326)到晶體管的輸入電流(框440)和/或操 縱耦合至該晶體管的箝位電路(例如，箝位電路250或380)的電壓(框 450)，其中操縱輸入電流包括接通或切斷一個(gè)或多個(gè)電流源(框445) 以增加或減少提供到晶體管的電流量，以及操縱電壓包括接通或切斷 箝位電路中的一個(gè)或多個(gè)電阻元件(框455)以增加或減少該箝位電路 中的電壓量。
另外，方法400包括對(duì)于不同的轉(zhuǎn)換速率重復(fù)框420至455 (框 460)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，不同的轉(zhuǎn)換速率是較快的轉(zhuǎn)換速率(框 464)，而在另一實(shí)施例中，不同的轉(zhuǎn)換速率為較慢的轉(zhuǎn)換速率(框468)。
總的說來，公開了用以在電感反激期間更改轉(zhuǎn)換速率的裝置。在 一個(gè)實(shí)施例中，該裝置包括晶體管，該晶體管包括柵極、源極以及漏 極，其中電感負(fù)載耦合至漏極。此外，該裝置包括耦合至柵極的多個(gè) 電流源，其中第一電流源導(dǎo)通該晶體管，以及第二電流源切斷該晶體 管。另外，該裝置包括耦合至柵極和漏極的箝位電路。該箝位電路包 括當(dāng)電流流過該箝位電路時(shí)增加該箝位電路電壓的第一電阻元件，其 中增加的電壓使該裝置包括不同的轉(zhuǎn)換速率。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該箝位電路包括第一齊納二極管，且該第一齊 納二極管與第一電阻元件串聯(lián)耦合。在另一實(shí)施例中，該箝位電路包 括預(yù)定電壓以降低裝置的轉(zhuǎn)換速率。在又一實(shí)施例中，該預(yù)定電壓由 至少一個(gè)齊納二極管的預(yù)定電壓、第一電流源的預(yù)定電流與第一電阻 元件的預(yù)定電阻的乘積以及柵極和源極上的預(yù)定電壓中的至少一個(gè)確定。此外，在示例性實(shí)施例中，預(yù)定電阻由晶體管的期望電壓輸出和期望柵極下拉電流中的至少一個(gè)確定。在該裝置的另一實(shí)施例中，該箝位電路還包括與第一電阻元件并聯(lián)耦合的第二齊納二極管。
在另一示例性實(shí)施例中，該裝置還包括耦合至柵極并且與第一電流源并聯(lián)耦合的第三電流源以及耦合在第三電流源和柵極之間的第一開關(guān)，其中第一開關(guān)接通和/或切斷第三電流源。在又一實(shí)施例中，該箝位電路還包括與第一電阻元件串聯(lián)耦合的第二電阻元件以及耦合至箝位電路的第二開關(guān)，其中第二開關(guān)的第一側(cè)耦合在第二電阻元件的一側(cè)上而第二開關(guān)的第二側(cè)耦合在第二電阻元件的相對(duì)側(cè)上，使得當(dāng)?shù)诙_關(guān)斷開時(shí)電流不流過第二電阻元件，而當(dāng)?shù)诙_關(guān)閉合時(shí)電流流過第二電阻元件。
另外，本公開還論述了用以在電感反激期間更改轉(zhuǎn)換速率的第二裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，第二裝置包括晶體管，該晶體管包括柵極、源極以及漏極，其中電感負(fù)載耦合至源極。在一個(gè)實(shí)施例中，該裝置包括耦合至柵極的多個(gè)電流源，其中第一電流源導(dǎo)通該晶體管，而第二電流源切斷該晶體管。另外，該裝置包括耦合至柵極和地的箝位電路，該箝位電路包括當(dāng)電流流過該箝位電路時(shí)增加該箝位電路電壓的第一電阻元件，其中增加的電壓使該裝置包括不同的轉(zhuǎn)換速率。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該箝位電路包括第一齊納二極管，且該第一齊納二極管與第一電阻元件串聯(lián)耦合。在另一實(shí)施例中，該箝位電路包
括預(yù)定電壓以降低該裝置的轉(zhuǎn)換速率。在又一實(shí)施例中，該預(yù)定電壓由至少一個(gè)齊納二極管的預(yù)定電壓、第一電流源的預(yù)定電流與第一電阻元件的預(yù)定電阻的乘積以及柵極和源極上的預(yù)定電壓中的至少一個(gè)確定。此外，在示例性實(shí)施例中，預(yù)定電阻由晶體管的期望電壓輸出和期望柵極下拉電流中的至少一個(gè)確定。在該裝置的另一實(shí)施例中，該箝位電路還包括與第一電阻元件并聯(lián)耦合的第二齊納二極管。在另一實(shí)施例中，該裝置還包括耦合至柵極并且與第一電流源并聯(lián)耦合的第三電流源以及耦合在第三電流源和柵極之間的第一開關(guān)，其中第一開關(guān)接通和/或切斷第三電流源。在又一實(shí)施例中，該箝位電路還包括與第一電阻元件串聯(lián)耦合的第二電阻元件以及耦合至箝位電路的第二開關(guān)，其中第二開關(guān)的第一側(cè)耦合在第二電阻元件的一側(cè)上而第二開關(guān)的第二側(cè)耦合在第二電阻元件的相對(duì)側(cè)上，使得當(dāng)?shù)诙_關(guān)斷開時(shí)電流不流過第二電阻元件，而當(dāng)?shù)诙_關(guān)閉合時(shí)電流流過第二電阻元件。
另外，本公開還論述了一種用以在電感反激期間更改轉(zhuǎn)換速率的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括識(shí)別功率晶體管的期望轉(zhuǎn)換速率以及調(diào)節(jié)箝位電路的電壓以獲得期望轉(zhuǎn)換速率。該功率晶體管包括晶體管和對(duì)該晶體管提供述入電流量的至少一個(gè)電流源、電感負(fù)載以及耦合到晶體管的箝位電路，其中該箝位電路包括與至少一個(gè)電阻元件
串聯(lián)耦合的至少一個(gè)齊納二極管。根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例，調(diào)節(jié)電壓包括對(duì)箝位電路增加電阻和從箝位電路減少電阻中的一個(gè)。
在另一示例性實(shí)施例中，該方法還包括調(diào)節(jié)提供到晶體管的輸入電流量。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，調(diào)節(jié)輸入電流量包括增加和減少來自至少一個(gè)附加電流源的輸入電流。
盡管在前述詳細(xì)的說明中已介紹了至少一個(gè)示例性實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解的是存在大量的改變。還應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的示例實(shí)施例或?qū)嵤┓绞讲恢荚谝匀魏畏绞较薅ū景l(fā)明的范圍、適用性或者構(gòu)造。而是，前述詳細(xì)的說明將為本領(lǐng)域技術(shù)人員提供便利的指南，以便實(shí)現(xiàn)所述實(shí)施例或?qū)嵤┓绞健?yīng)當(dāng)理解，在不脫離所附權(quán)利要求和其法定等同物所闡述的本發(fā)明的范圍的情況下，可對(duì)元件的功能和布置可
作出各種改變。
權(quán)利要求
1. 一種特征在于電感反激轉(zhuǎn)換速率更改的裝置，包括晶體管，包括柵極、源極以及漏極；電感負(fù)載，耦合至所述漏極；多個(gè)電流源，耦合到所述柵極，其中所述多個(gè)電流源的第一電流源可配置用來導(dǎo)通所述晶體管，而所述多個(gè)電流源的第二電流源可配置用來切斷所述晶體管；以及箝位電路，耦合在所述柵極和所述漏極之間，其中所述箝位電路包括第一電阻元件，所述第一電阻元件可配置用來響應(yīng)于流過所述箝位電路的電流來增加所述箝位電路的電壓，以及其中響應(yīng)于所述箝位電路的增加電壓，所述裝置操作以包括與經(jīng)由不存在所述第一電阻元件而提供的轉(zhuǎn)換速率不同的更改的轉(zhuǎn)換速率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，其中所述箝位電路還包括第一齊 納二極管，所述第一齊納二極管與所述第一電阻元件串聯(lián)耦合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述箝位電路可配置有預(yù)定 電壓，以降低所述裝置的轉(zhuǎn)換速率。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述預(yù)定電壓由至少一個(gè)齊 納二極管的預(yù)定電壓、所述第一電流源的預(yù)定電流與所述第一電阻元 件的預(yù)定電阻的乘積以及所述柵極和所述源極上的預(yù)定電壓中的至少 一個(gè)確定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中所述預(yù)定電阻由所述晶體管 的期望電壓輸出和期望柵極下拉電流中的至少一個(gè)確定。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述箝位電路還包括第二齊 納二極管，所述第二齊納二極管與所述第一電阻元件并聯(lián)耦合。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的裝置，還包括第三電流源，耦合至所述柵極并與所述第一電流源并聯(lián)耦合； 第一開關(guān)，耦合至所述第三電流源，其中所述第一開關(guān)可配置用 來接通/切斷所述第三電流源；第四電流源，耦合至所述柵極并與所述第二電流源并聯(lián)耦合；以及第二開關(guān)，耦合至所述第四電流源，其中所述第二開關(guān)可配置用 來接通/切斷所述第四電流源。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中所述箝位電路還包括 第二電阻元件，與所述第一電阻元件串聯(lián)耦合；以及 第三開關(guān)，耦合至所述箝位電路，其中所述第三開關(guān)的第一側(cè)耦合至所述第二電阻元件的一側(cè)，而所述第三開關(guān)的第二側(cè)耦合至所述 第二電阻元件的相對(duì)側(cè)，其中響應(yīng)于所述第三開關(guān)處于斷開狀態(tài)，禁 止電流流過所述第二電阻元件，以及其中響應(yīng)于所述第三開關(guān)處于閉 合狀態(tài)，使電流能夠流過所述第二電阻元件。
9. 一種特征在于電感反激轉(zhuǎn)換速率更改的裝置，包括 晶體管，包括柵極、源極以及漏極；電感負(fù)載，耦合至所述源極；多個(gè)電流源，耦合至所述柵極，其中所述多個(gè)電流源的第一電流 源可配置用來導(dǎo)通所述晶體管，而所述多個(gè)電流源的第二電流源可配 置用來切斷所述晶體管；以及箝位電路，耦合在所述柵極和地之間，其中所述箝位電路包括第 一電阻元件，所述第一電阻元件可配置用來響應(yīng)于流過所述箝位電路 的電流來增加所述箝位電路的電壓，以及其中響應(yīng)于所述箝位電路的 增加電壓，所述裝置操作用以包括與經(jīng)由不存在所述第一電阻元件而 提供的轉(zhuǎn)換速率不同的更改的轉(zhuǎn)換速率。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述箝位電路還包括第一 齊納二極管，所述第一齊納二極管與所述第一電阻元件串聯(lián)耦合。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述箝位電路可配置有預(yù) 定電壓，以降低所述裝置的轉(zhuǎn)換速率。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述預(yù)定電壓由至少一個(gè)齊納二極管的預(yù)定電壓、所述第一電流源的預(yù)定電流與所述第一電阻 元件的預(yù)定電阻的乘積以及所述柵極和所述源極上的預(yù)定電壓中的至 少一個(gè)確定。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述預(yù)定電阻由所述晶體 管的期望電壓輸出和期望柵極下拉電流中的至少一個(gè)確定。
14. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的裝置，其中所述箝位電路還包括與所 述第一電阻元件并聯(lián)耦合的第二齊納二極管。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，還包括第三電流源，耦合至所述柵極并與所述第一電流源并聯(lián)耦合； 第一開關(guān)，耦合至所述第三電流源，其中所述第一開關(guān)可配置用 來接通/切斷所述第三電流源。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中所述箝位電路還包括 第二電阻元件，與所述第一電阻元件串聯(lián)耦合；以及 第二開關(guān)，耦合至所述箝位電路，其中所述第二開關(guān)的第一側(cè)耦合在所述第二電阻元件的一側(cè)上，而所述第二開關(guān)的第二側(cè)耦合至所 述第二電阻元件的相對(duì)側(cè)，其中響應(yīng)于所述第二開關(guān)處于斷開狀態(tài)， 禁止電流流過所述第二電阻元件，以及其中響應(yīng)于所述第二開關(guān)處于 閉合狀態(tài)，使電流能夠流過所述第二電阻元件。
17. —種減少電感反激期間電壓瞬變的方法，所述方法包括 識(shí)別功率晶體管的期望轉(zhuǎn)換速率，所述功率晶體管包括 晶體管，以及至少一個(gè)電流源、電感負(fù)載以及耦合至所述晶體管的箝位電路， 其中所述至少一個(gè)電流源將輸入電流量提供到所述晶體管，其中所述 箝位電路包括與至少一個(gè)電阻元件串聯(lián)耦合的至少一個(gè)齊納二極管； 以及調(diào)節(jié)所述箝位電路的電壓以獲得所述期望轉(zhuǎn)換速率。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中調(diào)節(jié)所述電壓包括對(duì)所述箝位電路增加電阻和從所述箝位電路減 少電阻中的一種。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括調(diào)節(jié)提供到所述晶體管的所述輸入電流量。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中調(diào)節(jié)所述輸入電流量包括 增加和減少來自至少一個(gè)附加電流源的輸入電流中的一個(gè)。
全文摘要
公開了在晶體管(210)被切斷時(shí)減少來自電源開關(guān)(200)的傳導(dǎo)發(fā)射量/輻射發(fā)射量的裝置和方法。另外，公開了當(dāng)電源開關(guān)被切斷時(shí)減少電源開關(guān)中的轉(zhuǎn)換速率的裝置和方法。該裝置包括晶體管(210)，晶體管(210)包括耦合至晶體管的電感負(fù)載(230)，該裝置還包括耦合至晶體管的柵極的多個(gè)電流源(222，224)以及根據(jù)電感負(fù)載的位置而耦合至晶體管的柵極和漏極、或者柵極和地的箝位電路(250)，其中箝位電路包括電阻元件(260)，以當(dāng)電流流過箝位電路時(shí)增加箝位電路的電壓，以及其中增加的電壓致使裝置包括不同轉(zhuǎn)換速率。
文檔編號(hào)H03K5/12GK101461137SQ200780020522
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2007年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月2日
發(fā)明者保羅·T·班尼特, 蘭德爾·C·格雷, 馬修·D·湯普森 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司