CN102055319A - 具有用于改善效率的栅电阻器的电压调节器 - Google Patents

具有用于改善效率的栅电阻器的电压调节器 Download PDF

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CN102055319A CN2010105350380A CN201010535038A CN102055319A CN 102055319 A CN102055319 A CN 102055319A CN 2010105350380 A CN2010105350380 A CN 2010105350380A CN 201010535038 A CN201010535038 A CN 201010535038A CN 102055319 A CN102055319 A CN 102055319A
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Abstract

本发明提供了一种电压调节器，包括有源控制开关、有源同步开关、驱动器电路和栅电阻器。所述有源控制开关连接在输入电压线路与能量存储器件的输入之间。所述有源同步开关与所述能量存储器件的输入相连。所述驱动器电路与所述控制开关和同步开关相连，以交替地将控制开关和同步开关中的每一个驱动至导通状态，从而在所述能量存储器件的输出处产生调节的电压。所述栅电阻器串联在所述同步开关的控制路径内。所述栅电阻器具有被调谐为减小在同步开关的关断时间与控制开关的接通时间之间的预期死时间的电阻值。

Description

具有用于改善效率的栅电阻器的电压调节器
技术领域
本发明涉及电压调节器，具体涉及具有用于改善效率的栅电阻器的电压调节器。
背景技术
电压调节器在电子设备中用于向负载提供调节的电压。开关模式电压调节器使用一对开关(例如控制和同步MOSFET开关)来调节从调节器输出的电压。所述开关交替地接通和关断，并且从诸如连接在开关之间的电感器之类的能量存储器件输出调节的电压。
因为当关断同步MOSFET时，同步MOSFET的本体二极管的反向恢复电流允许过度的电流流动，所以当接通控制MOSFET时，传统开关模式电压调节器经历电压尖峰。解决所述电压尖峰的传统方法包括：使用在同步MOSFET的本体二极管上实现的肖特基(Schottky)或快速恢复二极管来减小反向恢复电流；使用R-C缓冲器；以及在本体二极管上实现软恢复。然而，这些传统方法相对昂贵和/或低效。
发明内容
更有效的电压调节器将调谐的栅电阻(gate resistance)结合到同步开关的控制路径中。调谐的栅电阻可以减小同步开关的关断时间和控制开关的接通时间之间的预期死时间(dead time)。同样，调谐的栅电阻可以减小控制开关的接通时间期间的预期电压尖峰。通过使用调谐的栅电阻来减小死时间和/或减小预期电压尖峰，电压调节器制造起来可以更廉价，并且可以使用更小功率来操作。
根据结合附图的以下详细描述并且作为本发明原理的示例进行说明，本发明实施例的其他方面和优点将变得清楚明白。
附图说明
图1示出了电压转换系统的一个实施例的示意性方框图。
图2示出了图1的电压调节系统的电压调节器的示意性方框图。
图3示出了图2的电压调节器的一个实施例的更加详细的示意图。
图4示出了图2的电压调节器的另一个实施例的更加详细的示意图，所述电压调节器包括作为同步MOSFET开关的一部分集成的栅电阻器(gate resistor)。
图5示出了图2的电压调节器的另一个实施例的更加详细的示意图，所述电压调节器包括作为栅极驱动器IC的一部分集成的栅电阻器。
图6示出了从关断同步开关到接通控制开关操作图2的电压调节器的方法的一个实施例的流程图。
贯穿描述，类似的参考数字可以用于标识类似的元件。
具体实施方式
应该理解的是这里一般描述并且在附图中说明的实施例的部件可以按照多种不同的结构设置和设计。因此，如附图中所展现的以下对各种实施例的更详细描述并非倾向于限制本发明公开的范围，而只是代表不同的实施例。尽管在附图中展现了实施例的各个方面，除非另有说明，附图无需按比例绘制。
在不脱离本发明精神和实质性特征的情况下，本发明可以按照其他特定形式来实现。所描述的实施例将被认为在各个方面都只是说明性而不是限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求来表示，而不是由这里详细的描述来限制。所述权利要求的等价意思和范围内的所有变化均包含在权利要求的范围内。
贯穿该说明书对特征、优点或类似语言的参考并没有暗示本发明可以实现的所有特征和优点应该在或就在本发明的任一个单独的实施例中。相反，可以将提及特征和优点的语言理解为意味着与实施例相结合而描述的特定特征、优点或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿该说明书，对于特征、优点和类似语言的讨论可以但是不必指的是相同的实施例。
另外，可以在一个或更多实施例中按照合适的方式组合本发明的所述特征、优点和特性。根据这里的描述，相关领域的普通技术人员应该认识到本发明可以在无需具体实施例的一个或更多特定特征和优点的情况下进行实践。在其他示例中，可以在特定实施例中认识到并不是在本发明的所有实施例中都存在的附加的特征和优点。
贯穿该说明书提及“一个实施例”、“实施例”或者类似语言意味着与所指示实施例相结合而描述的具体特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿该说明书的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”和类似语言可以但是不必全都指的是相同的实施例。
尽管这里描述了许多实施例，至少一些所述实施例实现了同步MOSFET开关的串联栅电阻器，用于在电压调节器中主动抑制(“缓冲”)电压尖峰和改善效率。具体地，特定的实施例通过允许同步MOSFET在发生电压尖峰期间传导电流来减小电压尖峰。更具体地，串联栅电阻器的实施例允许同步MOSFET开关接通和吸收或耗尽在开关带电路内作为寄生电感而存储的额外能量。
在一些实施例中，诸如电路设计者之类的用户可以通过选择合适的电阻器值来调整传导量。通过例如在DC-DC电压调节器的同步MOSFET的栅极处使用串联栅电阻器，可以显著减小控制MOSFET接通期间的电压尖峰。电压尖峰的减小也允许设计者使用低额定电压的开关器件，这进一步改善了系统的效率和/或成本。
除了抑制电压尖峰之外，栅电阻器也延迟了同步MOSFET开关的信号的关断，这延长了同步MOSFET开关的导通时间，并且因此有效地至少少量减小了所述电路的死时间(同步MOSFET开关关断之后直到控制MOSFET接通为止的时间)。死时间的这种有效减小减少了会在死时间期间发生的电损耗。因此，通过减小电流流过同步MOSFET开关的本体二极管所用的死时间，可以对栅电阻器的电阻值进行调谐以显著地改善电压调节器的效率，其中所述死时间由于二极管的正向电压降而产生更多损耗。换句话说，通过选择串联栅电阻器的合适值，可以调整接通时间和电流传导的量，并且可以实现改善和优化的操作条件。
调谐的串联电阻可以位于栅极控制路径的任意地方。例如，可以在位于栅极驱动器电路的输出和同步MOSFET开关的栅极节点之间任何位置的分立电阻器中实现调谐的串联电阻。作为其他示例，可以在同步MOSFET开关(例如，作为增大的内部栅电阻)或者栅极驱动器IC(例如，作为增大的输出阻抗)内部实现栅电阻。
另外，这里描述的实施例可以用于实现一个或更多优点。例如，一些实施例促进了使用传统开关减小典型电压尖峰。一些实施例通过减小死时间减小了功率损耗。一些实施例允许用户针对特定需要或目的选择串联栅电阻器的计算值和/或优化值。一些实施例允许用户使用低额定电压的开关器件，这将甚至更进一步改善系统的效率和/或成本。其他实施例可以展现或者导致超过传统电压调节器的其他优点。
图1示出了电压调节系统100的一个实施例的示意性方框图。所示电压调节系统100包括电源102、电压调节器104和负载106。尽管示出和描述了具有特定部件和功能的电压调节系统100，电压调节系统100的其他实施例可以包括更少或更多部件来实现更少或更多功能。
电压调节系统100的实施例可以在多种类型的电子设备和系统中实现。例如，许多微处理器使用电压调节器从交流(AC)电压源提供调节的直流(DC)电压。其他实施例使用DC电源和/或产生调节的AC电压。电压调节器也用于传统计算机母板和计算机处理上的处理器核心电压。此外，许多类型的移动设备使用电压调节器来控制从电池电源到内部电路的电压供应。
通常，电源102向电压调节器104提供已知的电压。所述电压调节器104可以包括将所提供的电压转换为不同电压电平的功能。所述电压调节器104向负载106输出调节的电压，所述负载106使用调节的电压来操作。
图2示出了图1的电压调节系统100的电压调节器104的示意性方框图。通常，电压调节器140在输入线路108处接收电源电压Vin并且在输出线路110处产生调节的电压Vout。具体地，图2示出了可以在开关模式电源(或者转换器)中实现的电压调节器104的一个实施例。
所示的电压调节器104包括控制开关112、能量存储器件114和同步开关116。电压调节器104还包括驱动器电路118，所述驱动器电路118接收输入线路120上的脉宽调制输入信号PWM。通常，驱动器电路118控制所述控制开关112和所述同步开关116的操作，以在输出线路110处产生实质上恒定的调节电压。更具体地，驱动器电路118发送驱动信号以交替地接通控制开关112和同步开关116，将开关112和116驱动到导通状态。接通每一个开关112和116(同时另一个开关关断)的时间量依赖于PWM输入信号。所述PWM输入信号的值或特征可以至少部分地依赖于调制电压信号Vout的监测值。在这种实现中，控制开关112用作调节所述电压的开关，并且同步开关116用作同步整流器。
作为参考，控制开关112和同步开关116的控制影响电压调节器104的效率。如果允许开关112和116同时导通，则形成了从输入线路118通过控制开关112和同步开关116到参考地(未示出)的直流电流路径，这允许“急流(shoot-through)”电流流过。相反，控制开关112和同步开关116同时都不导通的时间称作“死时间”。在给定当每一个开关112和116导通时可能影响的多种制造参数的情况下，典型地将驱动器电路118编程或者设计用于实现守恒的死时间，所述守恒的死时间足够长以至于可以适应若干类型的开关112和116，使得不会非故意地允许开关112和116同时导通。如上所述，对于给定设计过度守恒的死时间值可能是低效率的。
所示电压调节器104还包括栅电阻器122，Rgate，位于驱动器电路118和同步开关116之间。图3-5中示出了并且在下文中描述了栅电阻器122的若干可能实现。其他实施例可以使用定位于一个或更多个位置的一个或更多栅电阻器122的其他实现来实现类似的结果。
在一个实施例中，选择栅电阻器122的值以调谐电压调节器104的性能。具体地，可以将栅电阻器122的值调谐为解决与由驱动器电路118实现的死时间相关的低效率。例如，可以调谐所述栅电阻器122的电阻值，使得延长同步开关116的导通时间，并且因此有效地减小了由驱动器电路118强加的死时间。死时间的这种有效减小减少了在所述死时间会发生的电损耗。
在一个实施例中，将控制开关112和同步开关116实现为MOSFET器件(参考图3-5如下所述)。当电感器114电流流过同步MOSFET 116时，同步MOSFET 116两端的电压降与同步MOSFET 116的沟道电阻成比例。通过使用具有非常低沟道电阻的同步MOSFET 116，同步MOSFET 116两端的电压降非常低，导致较低或最小化的损耗。然而在其中同步MOSFET 116关断而电感器114电流流过同步MOSFET 116的本体二极管的死时间期间，同步MOSFET 116两端的电压降与二极管电压降相同，所述电压降明显大于沟道电阻两端的电压降。例如，在同步MOSFET 116导通时间期间，在电感器114电流为10A的情况下，使用具有1毫欧沟道电阻的MOSFET导致同步MOSFET 116两端0.01V的电压降，而在死时间期间导致约1V的电压降。因此在该示例中，死时间期间的损耗大约是同步MOSFET 116导通时间期间的损耗的约100倍。通过简单地减小死时间的长度，减小了这种损耗并且改善了效率。
为了方便起见，这里将没有栅电阻器122时由驱动器电路118典型地强加的死时间称作缺省死时间、预期死时间或者期望死时间。相反，将由驱动器电路118和栅电阻器122的组合产生的计算或实际死时间称作实际死时间或有效死时间。因此，在同步开关116的控制路径中包括栅电阻器122将驱动器电路118的缺省死时间减小到较短的有效死时间。因此，由于有效死时间小于缺省死时间，电压调节器104的效率改善了。
此外，可以调谐栅电阻器122的值以解决在开关转换期间发生的电压尖峰。在死时间结束时，驱动器电路118接通控制MOSFET 112，这提供了从输入线路108通过控制MOSFET 112到电感器114的电流路径。同步MOSFET 116处电感器114的中断电流在同步MOSFET 116的漏极两端产生电压尖峰。通常，将这种电压尖峰感应至同步MOSFET 116的栅极，但是由于栅极驱动电路118的同步MOSFET驱动线路(例如图3所示的驱动线路LG)的较低电阻，这种感应电压非常小。通过在同步MOSFET栅极驱动路径中提供适当的阻抗，同步MOSFET 116栅极处的感应电压允许同步MOSFET 116适当地接通，从而允许电流流过所述阻抗，这吸收了杂散能量，并且因此有效地减小了电压尖峰。具体地，栅电阻器122允许同步开关116接通并且吸收或耗尽在电压调节器114内作为电感而存储的额外能量。因此，栅电阻器122主动地抑制(“缓冲”)了可能降低电压调节器104可靠性的电压尖峰。
图3示出了图2的电压调节器104的一个实施例的更加详细的示意图。尽管图3的电压调节器140示出并且描述为具有特定的部件和功能，电压调节器104的其他实施例可以包括更少或更多的部件以实现更少或更多的功能。
在所示实施例中，将控制开关112和同步开关116实现为MOSFET器件(控制MOSFET开关和同步MOSFET开关)，将能量存储器件114实现为电感器(Loutput)，以及将驱动器电路118实现为栅极驱动器IC118。输入线路108与控制MOSFET开关112的漏极节点相连，输出线路110与电感器114的输出相连。同样，同步MOSFET开关116的源极节点与参考地124相连。
栅极驱动器IC 118包括两个或三个输入线路和四个输出线路。输入线路包括接收PWM输入信号的输入(VI)线路120。输入线路还包括电压源(VDDC)电源线路126，并且在一些实施例中包括栅极电压源(VDDG)电源线路128。输出线路包括上栅极(UG)控制线路、下栅极(LG)控制线路和参考电压(VSSC)线路，所述参考电压线路可以被共享为输入线路的参考线路。在一些实施例中，输出线路还包括与栅极驱动器IC118的传统电荷泵(charge pump)功能有关的其他线路(CB和VO)。这些输出线路(CB和VO)可以按照传统方式，经由升压电阻器(boost resistor)(Rboost)130和升压电容器(boost capacitor)(Cboost)132与电感器114的输入相连。此外，滤波电容器(Coutput)134可以连接在电感器114的输出和参考地136之间，以对输出线路110处存在的DC波形滤波。
在所示实施例中，栅电阻器(Rgate)122被示为在同步MOSFET开关116的控制路径中连接的分立电路元件。具体地，栅电阻器122连接在栅极驱动器IC 118的LG输出与同步MOSFET开关116的栅极节点端子之间。在一些实施例中，可以有利的使用与栅极驱动器IC 118和同步MOSFET开关116分离的分立电路元件来实现栅电阻器122，使得电路设计者可以与其他电路部件无关地定制或调谐栅电阻器122的值。按照这种方式，在不需要定制其他电路部件的情况下，如上所述，电路设计者可以调谐栅电阻器122的电阻值，以通过减小死时间和/或减小电压尖峰来提高电压调节器104的效率。
图4示出了图2的电压调节器104的另一个实施例的更加详细的示意图。尽管图4所示实施例实质上与如上所述图3所示实施例类似，然而图4的实施例示出了作为同步MOSFET开关166的一部分集成的栅电阻器122。在一个实施例中，栅电阻器122可以是同步MOSFET 116的封装内部单独的集成电路部件。在另一个实施例中，栅电阻器122可以是同步MOSFET 116的增加的内部栅电阻。在任一种情况下，有效栅电阻被定位为与栅极驱动器IC 118和同步MOSFET开关116之间的控制路径串联。通过在同步MOSFET 116内结合栅电阻器122，可以简化电路设计的一些实施例，这是因为集成的栅电阻使得同步MOSFET 116的客户不需要或较少地需要改变板的设计以从栅电阻器122中受益。
图5示出了图2的电压调节器的另一个实施例的更加详细的示意图。尽管图5所示的实施例与如上所述图3所示实施例实质上类似，图5的实施例示出了作为栅极驱动器IC 118的一部分集成的栅电阻器122。在一个实施例中，栅电阻器122可以是驱动器IC 118的封装内部单独的集成电路部件。在另一个实施例中，栅电阻器122可以是栅极驱动器IC118地LG输出线路的增大的输出阻抗。LG输出线路的增大的输出阻抗的值可以是固定的或者是变化的。在一些实施例中，栅极驱动器IC 118根据操作模式动态地改变LG输出线路的阻抗值，使得针对每一种操作模式适配或优化输出阻抗。例如，如果存在用于减小死时间的栅电阻的优选值或最优值，以及用于减小电压尖峰的栅电阻的另一优选值或最优值，则栅极驱动器IC 118可以将阻抗改变为针对每一种操作模式的最优值。与栅电阻器122的位置无关，有效栅电阻被定位为与栅极驱动器IC118和同步MOSFET开关116之间的控制路径串联。通过在栅极驱动器IC 118内结合栅电阻器122，可以简化电路设计的一些实施例，这是因为集成的栅电阻使得栅极驱动器IC 118的客户不需要或较少地需要改变板的设计以从栅电阻器122中受益。
图6示出了操作图2的电压调节器104的方法200的一个实施例的流程图。具体地，所述方法200示出了在关断同步开关116和接通控制开关112之间可能发生的操作。尽管结合图2的电压调节器104描述了方法200，然而可以利用其他类型的电压调节器来实现方法200的实施例。
在块202，驱动器电路118驱动有源同步开关116处于导通状态。在特定的实施例中，所述有源同步开关116是MOSFET器件。在块204，驱动器电路118确定是否是时候开始缺省死时间。如上所述，驱动器电路118的缺省死时间指的是驱动器电路118停止驱动有源同步开关116与开始驱动有源控制开关112之间的时间。驱动器电路118继续驱动有源同步开关116，直到是时候开始缺省死时间段为止。当是时候开始缺省死时间段时，在块206，驱动器电路118控制有源同步开关116的栅极控制路径以停止驱动所述有源同步开关116。
然而，不管驱动器电路116的缺省操作，在块208，由于在有源同步开关116的控制路径内存在栅电阻，有源同步开关116继续处于导通状态。所述栅电阻具有针对有源同步开关116和驱动器电路118的组合操作参数而调谐的电阻值。如这里所述，栅电阻器122的多个实施例可以被实现为提供调谐的栅电阻。在一些实施例中，栅电阻器122被调谐为使有源同步开关116的导通时间段延长为实质上贯穿驱动器电路118的所有缺省死时间。栅电阻器122的其他实施例被调谐为使有源同步开关166的导通时间段延长为在所述驱动器电路118的缺省死时间期间的较短时间段。在任一种情况下，栅电阻器122促进了比驱动器电路118的缺省死时间短的有效死时间。
在块210，驱动器电路118确定是否是时候结束缺省死时间。在一个实施例中，驱动器电路118通过使用计数器(未示出)或者其他传统定时机制来确定什么时候开始和结束缺省死时间。当驱动器电路118确定是时候结束缺省死时间时，在块212驱动器电路118驱动有源控制开关112处于导通状态。在特定的实施例中，有源控制开关112是MOSFET器件。然后方法200结束。
在以上描述中，提供了多种实施例的具体细节。然而，一些实施例是可以并非以所有这些具体系列来实践的。在其他示例中为了简明和清楚起见，不再比实现本发明的各种实施例更加详细地描述特定的方法、程序、部件、结构和/或功能。
尽管这里按照具体的顺序示出和描述了所述方法的操作，然而可以更改每一种方法的操作顺序，使得可以按照相反的顺序执行特定的操作，或者使得可以至少部分地与其他操作同时执行特定的操作。在另一个实施例中，可以按照间歇和/或交替方式实现不同操作的指令或者子操作。
尽管已经描述和说明了本发明的特定实施例，但是本发明不局限于这里所述和所说明的部分的特定形式或结构。本发明的范围由所附权利要求及其等价物来限定。

Claims (20)

1.一种电压调节器，包括：
有源控制开关，连接在输入电压线路与能量存储器件的输入之间；
有源同步开关，与所述能量存储器件的所述输入相连；
驱动器电路，与控制开关和同步开关相连，所述驱动器电路交替地将控制开关和同步开关中的每一个驱动至导通状态，以在所述能量存储器件的输出处产生调节的电压；以及
栅电阻器，串联在同步开关的控制路径内，其中所述栅电阻器具有被调谐为减小同步开关的关断时间与控制开关的接通时间之间的预期死时间的电阻值。
2.根据权利要求1所述的电压调节器，其中所述栅电阻器的电阻值还被调谐为抑制在控制开关的接通时间期间的预期电压尖峰事件。
3.根据权利要求1所述的电压调节器，其中控制开关和同步开关包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET开关。
4.根据权利要求3所述的电压调节器，其中所述栅电阻器的电阻值还被调谐为延迟关断时间并且延长同步MOSFET开关的导通时间。
5.根据权利要求4所述的电压调节器，其中同步开关的关断时间与控制开关的接通时间之间的预期死时间包括驱动器电路的缺省死时间，栅电阻器的电阻值还被调谐为实现比驱动器电路的缺省死时间少的有效死时间。
6.根据权利要求3所述的电压调节器，其中栅电阻器的电阻值还被调谐为减少电流流过同步MOSFET开关的本体二极管所用的时间。
7.根据权利要求1所述的电压调节器，其中所述栅电阻器位于驱动器电路的输出与同步开关的栅极输入之间的控制线路中。
8.根据权利要求1所述的电压调节器，其中所述驱动器电路包括集成电路，所述栅电阻器位于所述集成电路内。
9.根据权利要求8所述的电压调节器，其中所述栅电阻器被实现在所述驱动器电路内，作为同步开关的控制路径中增大的输出阻抗。
10.根据权利要求9所述的电压调节器，其中同步开关的控制路径中的输出阻抗是可变的，所述驱动器电路被配置为针对不同的操作模式动态地改变输出阻抗。
11.根据权利要求1所述的电压调谐器，其中所述同步开关包括具有栅极的MOSFET器件，所述栅电阻器集成在所述MOSFET器件内并且与所述栅极串联。
12.根据权利要求11所述的电压调节器，其中所述栅电阻器被实现在MOSFET器件内，作为同步开关的控制路径中增大的内部栅电阻。
13.一种操作电压调节器的方法，所述方法包括：
在开关模式电压调节器内驱动有源同步开关处于导通状态；
控制所述有源同步开关的栅极控制路径，以在与所述有源同步开关的控制路径相连的驱动器电路的缺省死时间开始时，停止驱动所述有源同步开关；
经由所述有源同步开关的控制路径内的栅电阻，在所述驱动器电路的缺省死时间期间，延长所述有源同步开关的导通状态时间，其中所述栅电阻具有针对有源同步开关和驱动器电路的组合操作参数而调谐的电阻值；以及
在所述驱动器电路的缺省死时间结束时，驱动有源控制开关处于导通状态。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述栅电阻的电阻值还被调谐为抑制在控制开关的接通时间期间的预期电压尖峰事件。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述栅电阻是在驱动器电路的同步开关驱动器输出与有源同步开关的栅极之间的分立栅电阻器中实现的。
16.根据权利要求13所述的方法，其中所述栅电阻是在所述驱动器电路的同步开关驱动器输出的输出阻抗内实现的，其中所述驱动器电路的同步开关驱动器输出与所述有源同步开关的栅极相连。
17.根据权利要求13所述的方法，其中所述栅电阻是在所述有源同步开关的内部栅电阻内实现的，其中所述有源同步开关包括同步MOSFET开关。
18.一种用于电压调节器的同步MOSFET开关，所述同步MOSFET开关包括：
源极节点，与参考电势相连；
漏极节点，与相应的控制MOSFET开关的源极节点相连，并且还与能量存储器件的输入相连，其中控制MOSFET开关和同步MOSFET开关被配置为在所述能量存储器件的输出处产生调节的电压；以及
栅极节点，经由栅极控制路径与栅极驱动器集成电路IC相连，其中所述栅极控制路径包括栅电阻，所述栅电阻被调谐为：
减小同步MOSFET开关的关断时间与控制MOSFET开关的接
通时间之间的预期死时间；以及
抑制在控制MOSFET开关的接通时间期间的预期电压尖峰事件。
19.根据权利要求18所述的同步MOSFET开关，其中调谐的栅电阻被至少部分地集成在同步MOSFET开关的栅极节点的内部栅电阻内。
20.根据权利要求18所述的同步MOSFET开关，其中所述栅极节点与具有调谐的栅电阻的分立的栅电阻器相连，其中所述分立的栅电阻器连接在所述栅极控制路径内。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104038037A (zh) * 2013-02-20 2014-09-10 剑桥半导体有限公司 辅助再充电
CN107820680A (zh) * 2015-06-19 2018-03-20 黑拉公司中心美国股份有限公司 栅极驱动电路

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9735663B2 (en) 2013-02-20 2017-08-15 Power Integrations, Inc. BJT drive scheme
DE102013226795A1 (de) * 2013-12-20 2015-06-25 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung für einen Notlauf eines mehrphasigen Spannungswandlers mittels speziellen Betriebsverfahren

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1169783A (zh) * 1995-01-11 1998-01-07 微行星有限公司 电功率控制的方法和装置
US20070090814A1 (en) * 2005-10-24 2007-04-26 Takayuki Hashimoto Semiconductor device and power supply device using the same
US7508175B2 (en) * 2006-09-21 2009-03-24 The Boeing Company System and method for reducing body diode conduction

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101285791B1 (ko) * 2009-01-13 2013-07-19 후지쯔 가부시끼가이샤 직류 직류 변환기, 직류 직류 변환기의 제어 방법, 및 전자 기기

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1169783A (zh) * 1995-01-11 1998-01-07 微行星有限公司 电功率控制的方法和装置
US20070090814A1 (en) * 2005-10-24 2007-04-26 Takayuki Hashimoto Semiconductor device and power supply device using the same
US7508175B2 (en) * 2006-09-21 2009-03-24 The Boeing Company System and method for reducing body diode conduction

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104038037A (zh) * 2013-02-20 2014-09-10 剑桥半导体有限公司 辅助再充电
CN104038037B (zh) * 2013-02-20 2018-02-16 电源集成有限公司 辅助再充电
CN107820680A (zh) * 2015-06-19 2018-03-20 黑拉公司中心美国股份有限公司 栅极驱动电路
CN107820680B (zh) * 2015-06-19 2021-02-09 黑拉公司中心美国股份有限公司 栅极驱动电路

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