CN103683864A - 用于驱动电桥电路中的晶体管的电路装置 - Google Patents

用于驱动电桥电路中的晶体管的电路装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于驱动电桥电路中的晶体管的电路装置。一种电路装置包括具有高侧开关和低侧开关的半桥，每个开关包括控制端子和负载通路。将所述高侧开关和低侧开关的负载通路串联耦合于用于电源电势的端子和用于参考电势的端子之间，高侧驱动器可操作成提供在所述高侧开关的控制端子处接收的高侧驱动信号。所述高侧驱动器包括电源端子。电荷存储器件耦合于所述高侧驱动器的电源端子之间。控制电路包括充电电路、开关元件和可操作成根据所述电路装置的至少一个操作参数接通所述开关元件的驱动电路。

Description

用于驱动电桥电路中的晶体管的电路装置
技术领域
本公开涉及用于驱动电桥电路中的，尤其是需要处于0和100%之间的范围内的占空因数的电桥电路中的晶体管的电路装置。
背景技术
在高电流电桥应用中，可以使用电子开关来将负载耦合至高侧或低侧电源线。主要地，使用n沟道功率MOSFET作为这样的应用中的开关，但是其他种类的开关也是可能的。为了能够非常快地驱动这些开关的栅极和栅极电荷，使用所谓的电桥驱动器集成电路（IC）。通过使用脉宽调制（PWM）信号来实现高侧和低侧开关的交替切换，所述脉宽调制（PWM）信号以其占空因数限定了电桥的输出处的负载电流。
为了将高侧n沟道功率MOSFET（金属氧化物半导体晶体管）的输出（源极）非常低欧姆地连接至正电源线，必须通过高侧驱动级来生成位于所述电桥的正电源电压以上的栅极电压。已知有两种不同的方法来生成这种所需的高侧驱动器电源。
第一种方法是所谓的自举（bootstrap）方法，其中，在电桥的低侧阶段期间对由PWM信号计时的自举电容进行充电，低侧阶段意味着低侧开关导通而高侧开关不导通。然后，在高侧阶段期间，其提供允许晶体管的操作所必要的栅极电荷。高侧阶段意味着高侧开关导通而低侧开关不导通。由于仅在低侧阶段期间对自举电容进行充电，因而如果占空因数变得过高就无法保持高侧电压。在此情境中过高意味着大约95%或更高。
第二种方法是电荷泵（charge pump）方法。这里，以电荷泵频率对缓冲电容进行恒定再充电，该电荷泵频率与用于对电桥晶体管计时的PWM频率无关。与自举方法相比，所述电荷泵解决方案更为复杂，并因此实施起来更昂贵。
由于电荷泵方法的缺点，所述自举方法被更经常使用，即使占空因数被限于低于95%。在大多数情况下，仅使用所述电荷泵方法来向自举电容提供储备电荷，以对偏置和泄漏电流进行补偿，从而持久地保持高侧栅极电压（100%占空因数）。
需要一种允许占空系数处于0到100%的整个范围内而实现起来不过于昂贵和复杂的解决方案。
发明内容
第一方面涉及一种电路装置。所述电路装置包括具有高侧开关和低侧开关的半桥，每个开关包括控制端子和负载通路，所述高侧开关和低侧开关的负载通路被串联耦合于用于电源电势的端子和用于参考电势的端子之间。所述电路装置进一步包括高侧驱动器，所述高侧驱动器可操作成提供在所述高侧开关的控制端子处接收的高侧驱动信号并且包括电源端子，并且所述电路装置包括耦合于所述高侧驱动器的电源端子之间的电荷存储器件。控制电路包括利用输入端子耦合至电源端子并且具有用于提供输出电压的输出端子的充电电路、耦合于所述充电电路的输出端子和所述电荷储存器件之间的开关元件、以及可操作成根据所述电路装置的至少一个操作参数接通所述开关元件的驱动电路。
第二方面涉及用于驱动具有负载通路和控制端子的高侧开关的驱动电路。所述驱动电路包括可操作成向所述高侧开关的控制端子提供高侧驱动信号并且包括电源端子的高侧驱动器、耦合于所述高侧驱动器的电源端子之间的电荷存储器件。所述控制电路包括利用输入端子耦合至电源端子并且具有用于提供输出电压的输出端子的充电电路、耦合于所述充电电路的输出端子和所述电荷储存器件之间的开关元件、以及可操作成根据所述电路装置的至少一个操作参数接通所述开关元件的驱动电路。
附图说明
现在将参考附图解释示例。这些附图用于对基本原理进行说明，以便只说明对于理解基本原理所必要的方面。附图不是按比例的。在附图中，相同的参考字符表示同样的特征。
图1说明了根据第一实施例的包括半桥、用于所述半桥的低侧驱动器和高侧驱动器、以及电荷泵的电路装置；
图2说明了电荷泵的一个实施例；
图3详细说明了根据第一实施例的包括半桥的电路装置；
图4详细说明了根据第二实施例的包括半桥的电路装置；
图5详细说明了根据第三实施例的包括半桥的电路装置；
图6说明了根据进一步实施例的包括半桥的电路装置；以及
图7说明了根据一个实施例的包括n（其中n≥2）个半桥的电路装置。
具体实施方式
在下文的详细描述中，对形成其一部分的附图进行参考，并且在附图中以说明的方式示出了其中可以实践本发明的具体实施例。在这点上，参考所描述的附图的取向使用诸如“顶部”、“底部”、“正面”、“背面”、“前部”、“尾部”等的方向术语。由于可以按照多种不同的取向来放置实施例的部件，因而出于说明的目的而不以限制性方式来使用所述方向术语。要理解的是，在不背离本发明的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以做出结构或逻辑改变。因此，不应以限制意义理解以下详细描述，并且本发明的范围由所附权利要求所限定。要理解的是，可以将本文中所描述的各种示范性实施例的特征相互结合，除非另行明确地指出。
图1示出了包括半桥的电路装置。所述半桥包括高侧开关HSS和低侧开关LSS。高侧开关HSS和低侧开关中的每个都包括控制端子G和负载通路D-S。在这一实施例中，将开关HSS、LSS实现为均具有漏极端子D、源极端子S和栅极端子G的n型MOSFET器件。栅极端子G形成所述高侧和低侧开关HSS、LSS的控制端子，以及漏极端子D和源极端子S之间的漏极－源极通路形成高侧和低侧开关HSS、LSS的负载通路。将高侧开关HSS和低侧开关LSS的负载通路D-S串联连接于用于电源电势VBR的端子和用于诸如接地的参考电势GND的端子之间。对于高侧开关HSS和低侧开关LSS的负载通路所共用的电路节点形成了半桥的输出端子OUT。在图1的实施例中，将高侧开关HSS利用其漏极D耦合至用于电源电势VBR的端子，并且利用其源极S耦合至所述输出端子OUT。将所述低侧开关LSS利用其源极S耦合至用于参考电位GND的端子，并且利用其漏极D耦合至所述输出端子OUT。
将半桥的开关HSS、LSS实现为n型MOSFET只是示例。可以将这些开关实现为IGBT（绝缘栅双极晶体管），或也可以实现为p型MOSFET。
参照图1，所述电路装置进一步包括第一驱动器DRVH，其将也被称为高侧驱动器DRVH，并且包括第二驱动器DRVL，其将也被称为低侧驱动器DRVL。将高侧驱动器DRVH配置为生成在高侧开关HSS的控制端子G处接收的第一驱动信号（高侧驱动信号）GSH，并且将低侧驱动器DRVL配置为生成在低侧开关LSS的控制端子G处接收的第二驱动信号（低侧驱动信号）GSL。通过这种方式，高侧和低侧开关HSS和LSS均由相应的高侧和低侧驱动器DRVH、DRVL所驱动。例如，可以将输出端子OUT耦合至负载（在图1中未说明）。
低侧驱动器DRVL包括用于接收电源电压的第一和第二电源端子，并且所述低侧驱动器DRVL被配置为从在所述第一和第二电源端子处接收到的电源电压生成低侧驱动信号GSL。在图1的实施例中，将低侧驱动器DRVL的第二电源端子耦合至参考电势GND，而第一电源端子被耦合至用于驱动器电源电势Vs的端子。可在低侧驱动器DRVL的输出端子处获得低侧驱动信号GSL，并且其采取接通低侧开关LSS的接通电平或者采取断开低侧开关LSS的断开电平。低侧驱动器DRVL根据在低侧驱动器DRVL的输入处接收的第一输入信号SL生成低侧驱动信号GSL的接通电平或断开电平。此外，将诸如电容器的电容存储元件CBL耦合于低侧驱动器DRVL的第一和第二电源端子之间。
高侧驱动器DRVH包括用于接收电源电压的第一和第二电源端子，并且所述高侧驱动器DRVH被配置为从在所述第一和第二电源端子处接收的电源电压生成高侧驱动信号GSH。在图1的实施例中，将低侧驱动器DRVL的第二电源端子耦合至半桥的输出端子OUT，同时将所述第一电源端子耦合至控制电路CC的输出端子BH。可在高侧驱动器DRVH的输出端子处获得高侧驱动信号GSH，并且其采取接通高侧开关HSS的接通电平或者采取断开高侧开关HSS的断开电平。高侧驱动器DRVH根据在高侧驱动器DRVH的输入处接收的第二输入信号SH生成高侧驱动信号GSH的接通电平和断开电平。此外，将诸如电容器的电容存储元件CBH耦合到高侧驱动器DRVH的第一和第二电源端子之间。
例如，通过诸如微控制器的半桥控制电路（未示出）提供输入端子SH、SL。根据一个实施例，生成这些输入信号SH、SL，使得高侧开关HSS和低侧开关LSS不同时被接通，以便防止用于电源电势VBR的端子和用于参考电势GND的端子之间的短路。根据一个实施例，第一和第二输入信号SL、SH中的每个都是脉宽调制信号。
参照图1，控制电路CC包括诸如二极管的可选的整流器元件D1、充电电路CP和开关S1。将控制电路CC的第一端子（输入端子）IN耦合至用于驱动器电源电势Vs的端子，以及将第二端子（输出端子）BH耦合至高侧驱动器DRVH的第一电源端子并且因此耦合至电容CBH。将整流器元件D1耦合于控制电路CC的第一和第二端子IN、BH之间。在图1的实施例中，其中将整流器元件D1实现为二极管，将所述二极管的阳极耦合至所述控制电路CC的第一端子IN，以及将阴极耦合至所述控制电路CC的第二端子BH。所述充电电路CP包括耦合至用于驱动器电源电势Vs的端子的第一端子、耦合至由半桥所接收的电源电势VBR的第二端子、以及耦合至参考电势GND的第三端子GND。将电荷泵CP的第四端子（输出端子）经由开关S1耦合至控制电路CC的第二输出BH。
控制电路CC的二极管D1和耦合于高侧驱动器DRVH的第一和第二电源端子之间的电容CBH形成了自举电路。无论何时低侧开关LSS被接通使得高侧驱动器DRVH的第二电源端子处的电势本质上对应于参考电势GND，通过二极管D1对所述电容器（自举电容器）CBH充电。在低侧开关LSS被断开时，高侧驱动器DRVH 分别使用存储在自举电容器CBH中的电荷或者由自举电容器所提供的电源电压来生成用于高侧开关HSS的驱动信号GSH。
参照本文中之前提供的解释，高侧开关HSS和低侧开关LSS被交替接通和断开，使得在同一时刻这些开关HSS、LSS中只有一个被接通。存在使输出端子OUT以预定义的切换频率交替连接至用于电源电势VBR的端子和用于参考电势GND的端子的应用。在这种情况下，高侧开关HSS和低侧开关LSS以一定的切换频率周期性且交替地被接通。高侧开关HSS和低侧开关LSS中的每个都具有一定的占空因数。高侧开关HSS的占空因数DHSS被定义为DHSS=TonHSS/T，而低侧开关LSS的占空因数DLSS被定义为DLSS=TonLSS/T，其中，T=1/f是一个切换周期的持续时间，TonHSS是一个切换周期中高侧开关HSS的接通时间，以及TonLSS是一个切换周期中低侧开关HSS的接通时间。近似地，DHSS=1-DLSS。此外，f是接通和断开高侧和低侧开关HSS、LSS的切换频率。这一频率对应于分别由高侧和低侧驱动器DRVH、DRVL所接收的脉宽调制信号SH、SL的频率。
由于仅在低侧开关LSS被接通的那些阶段期间对自举电容器CBH充电，因而如果高侧开关HSS的占空因数DHSS变得过高，并因此使充电周期变得过短，那么就不能保持跨越自举电容器CBH的生成的高侧电压。也就是说，在占空因数DHSS达到占空因数阈值时，例如，达到95%时，未向自举电容器CBH供应足够的能量以对驱动电路DRVH供电。
充电电路CP确保使由自举电容器CBH所提供的电源电压保持足够高，以对高侧驱动器DRVH供电，即使是在高侧开关HSS的高占空因数DHSS下。充电电路CP与高侧开关HSS的占空因数无关地向自举电容器CBH提供充电电流。通过这种方式，将用于大约95%以及更低的占空系数的自举电路和用于大约95%以上的占空系数的充电电路组合在一个电路装置内，其允许了半桥晶体管在0-100%的整个占空因数范围内的操作。
开关S1将充电电路CP连接至自举电容器CBH，或者使充电电路CP与自举电容器CBH断开连接。只要具有二极管D1和自举电容器CBH的自举电路以例如低于大约95%的占空因数提供足够的能量，就可以将充电电路CP断开连接（开关S1打开）。在自举电容器CBH未提供足够的能量时，可以将充电电路CP连接至自举电容器（开关S1闭合）。例如，这可能是在高侧开关HSS的占空因数高于占空因数阈值（例如，95%）时的情况。
在将充电电路CP（开关S1闭合）连接至自举电容器CBH时，由充电电路对自举电容器CBH进行再充电。可以将充电电路CP实现为电荷泵。电荷泵CP一般是一种DC到DC转换器，其使用电容器作为能量存储元件，以创建高于输入电压的输出电压。将图1的电荷泵配置为在输出端子CPOUT处提供高于用于电源电势VBR和参考电势GND的端子之间的半桥电源电压的输出电压。
可以按照很多种不同的方式实现充电电路CP。仅出于解释的目的，下文将参考图2解释用于实现充电电路CP的一个实施例。
将图2的充电电路CP实现为电荷泵，并且充电电路CP包括二极管D2、电容器CCP和两个电荷泵开关SCP1、SCP2，在这种情况下将所述电荷泵开关SCP1、SCP2实现为n型MOSFET。将二极管D2的阳极耦合至电荷泵CP的与控制电路CC的第一端子相对应的第一端子IN，以及将二极管D2的阴极耦合至电荷泵CP的第二端子CPOUT。将第一电荷泵开关SCP1利用其漏极D耦合至用于电源电势VBR的端子，以及利用其源极S耦合至第二电荷泵开关SCP2的漏极D。将第二电荷泵开关SCP2利用其源极S耦合至参考电位GND，以及利用其漏极D耦合至第一电荷泵开关SCP1的源极S。一个电荷泵开关（本实施例中的第一电荷泵开关SCP1）的栅极G接收时钟信号fCP，而另一电荷泵开关（本实施例中的第二电荷泵开关SCP2）的栅极通过倒相器INV接收倒相时钟信号fCP。可以由电荷泵CP中的时钟发生器（未示出）或者由向电荷泵CP提供时钟信号的外部时钟发生器来生成时钟信号fCP。
将电容器CCP的第一端子耦合至电荷泵CP的第二端子CPOUT，以及将电容器CCP的第二端子耦合至对于第一电荷泵开关SCP1和第二电荷泵开关SCP2共用的电路节点。
充电电路CP的操作原理如下。在第一阶段期间，第二电荷泵开关SCP2是导通（被接通）的，而第一电荷泵开关SCP1是不导通（被断开）的。因此，经由二极管D2对电容器CCP充电，跨越所述电容器的最大电源电压对应于驱动器电源电压，该驱动器电源电压是用于驱动器电源电势Vs的端子和用于参考电势GND的端子之间的电压，减去二极管D2的正向电压和跨越低侧开关的电压降。在第二阶段期间，第一电荷泵开关SCP1是导通的，而第二电荷泵开关SCP2是不导通的。然后将电压VBR和电荷泵电容器CCP处的电压Vs串联耦合。因此，将电荷泵电容器CCP充电至Vs+VBR－VD2，其中，VD2是二极管D2的正向电压。然后，重复这一循环。通过这种方式，电荷泵在其端子CPOUT处提供了电压Vs+VBR，该电压足够高以允许高侧驱动器DRV1的操作。根据一个实施例，总是不取决于开关（图1中的S1）是导通还是断开而激活充电电路CP，同时仅在开关S1被接通时将能量传递至自举电容器CBH。
一般而言，通过提供驱动信号CS1的驱动电路（在图1中未示出）根据所述电路装置的至少一个操作参数来驱动开关S1。在下文中解释对开关S1进行驱动的不同实施例。
图3详细说明了驱动连接于充电电路CP和自举电容器CBH之间的开关S1的一个实施例。图3说明了基于图1的电路装置且包括用于对开关S1进行切换的附加电路装置的电路装置。这些电路装置包括逻辑门G1和比较器COMP。可以将逻辑门G1实现为与门（AND门）。可以像图2的充电电路那样实现图3的充电电路。
参考图3，逻辑门G1接收来自比较器COMP的比较器输出信号和来自充电电路CP的时钟信号fCP。比较器COMP可操作成将跨越自举电容器CBH的电压VCBH与参考电压VREF进行比较。为此，比较器COMP具有耦合至自举电容器CBH的第一端子的第一端子（例如，非倒相输入），并且具有经由提供参考电压VREF的参考电压源VS耦合至自举电容器CBH的第二端子的第二端子（例如倒相输入）。期望在跨越自举电容器CBH的电压VCBH降至参考电压VREF以下时对自举电容器CBH充电。在图3的实施例中，每当比较器输出信号指示跨越自举电容器CBH的电压VCBH低于参考电压VREF，并且时钟信号fCP具有预定义信号电平时，接通开关S1。根据一个实施例，时钟信号fCP的预定义信号电平是高信号电平。在时钟信号fCP具有高电平时充电电路CP的输出电压具有最大值，使得仅在充电电路输出电压具有最大值的那些时期内使开关S1闭合。
替代地，如图4中所说明的，省略逻辑门G1，并且仅根据比较器COMP输出信号来驱动开关S1，使得每当且只要自举电压VCBH低于参考电压VREF就接通开关S1。在这种情况下，可以使另外的二极管D3与开关S1串联连接。这一二极管可以防止自举电容器CBH在充电电路的输出电压较低（对应于图2中的电源电压Vs）的那些时期内向充电电路CP中放电。
根据图5中所说明的进一步实施例，期望每当高侧开关HSS被接通时接通开关S1。为此，逻辑门G1接收高侧驱动信号SH和比较器输出信号，其中，比较器COMP将高侧开关HSS的负载通路电压（漏极和源极端子之间的电压）与另外的参考电压VREF2进行比较。将逻辑门G1配置为在驱动信号SH具有指示期望接通高侧开关HSS的接通电平时以及在比较器信号指示负载通路电压低于所述另外的参考电压VREF2时，接通开关S1。所述另外的参考电压被如此选择，使得只有在已经接通高侧开关HSS时，负载通路电压才降至所述另外的参考电压以下。可选地，逻辑门G1进一步接收时钟信号fCP，使得只有在时钟信号fCP具有预定义的信号电平时，例如，具有高电平时，才接通开关S1。可选的且尤其是，在未由逻辑门G1接收时钟信号fCP时，使另外的二极管D3与所述开关串联连接。
为了防止自举电容器CBH在高侧开关HSS在长时间内尚未被接通时通过漏电流放电，使可选的电流源CS与开关S1并联连接。通过所述充电电路对电流源CS供电，并且所述电流源CS提供补偿自举电容器CBH的漏泄损耗的充电电流。
在一些实施例中，可能有必要保护部件免受反极性。如果出现了反极性状况，可能对部件造成严重损坏。在图6中说明了对图1的电路装置的修改。图6的电路进一步包括反极性保护。出于这一目的，将反极性开关RPS包括在电路装置中。在这一实施例中，例如，将反极性开关RPS实现为n沟道MOSFET。将反极性开关RPS利用其源极S耦合至用于正电势VBR的端子，以及利用其漏极D耦合至高侧开关HSS的漏极D。将反极性开关RPS利用其栅极G耦合至二极管D3的阴极。进一步将所述二极管D3利用其阳极耦合至控制电路CC的端子BH。当在正确的方向上施加电源电压时完全接通反极性开关RPS。在极性正确时，MOSFET总是具有正向偏置的固有反并联体二极管。在发生反极性状况时，内部的体二极管被反向偏置。通过这种方式，其提供反极性保护。与高侧开关HSS的情况一样也需要电荷泵来使栅极电压升高到源极电压以上，以接通所述MOSFET。这是为什么要将反极性开关RPS的栅极G通过二极管D3耦合至控制电路CC的端子BH。在图6的电路中，可以按照上文解释的方式之一来控制开关S1。
存在一些替代方式来实现所示出的电路装置中的反极性保护。根据应用，可以针对性能和/或区域优化而对所述电路装置拓扑结构进行调整。还可以根据应用使用例如H桥和3相桥来替代半桥。在这样的情况下，必须根据所使用的半桥的数量来将所示出的信号通路并联倍增。
通过将自举操作和电荷泵操作组合在一个电路装置内，能够独立于电路装置，并且在不必须在一般的电路结构中进行干预的情况下，根据所要求的边界条件设计和优化电荷泵CP和高侧驱动器DRV1的功能块。边界条件可以是栅极电荷、所要驱动的偏置电流和漏电流、所需的占空比、上升、下降、接通和断开传播时间、所要达到的栅极电压以及很多其他条件。
通过根据电桥晶体管的开关状态来组合输入电压，所述电路装置确保电荷泵CP总是在预想的高侧操作点上工作。因而，可以将电荷泵设计具有根据例如负载电流、电压和占空因数的要求所优化的芯片尺寸，因为不产生不必要的负载电流、耗散损失或者稳定或接通时间的延长。
对于达到大约95%的占空因数而言，不对电荷泵加载栅极电荷电流，并且只有对于处于大约95%和100％之间的占空因数而言，所述电荷泵才需要弥合差距。对于分别要求仅为从0到95%和100%的占空因数以及反极性保护的应用而言，足够确定电荷泵的尺度以用于偏置电流和泄漏电流的存储充电。
参考图1以及图3到图6解释的电路装置包括一个控制电路CC以及具有高侧开关HSS和低侧开关LSS的一个半桥。然而，可以使用控制电路CC来对两个或更多半桥电路的自举电容器供电。
图7说明了一种包括n个（其中，n≥2）半桥的电路装置。在图7的实施例中，所述电路装置包括n=2个半桥。然而，这只是一个示例，也可以实现n=2个以上的半桥。将图7的半桥中的每个像图1的半桥那样来实现，使得同样的特征具有同样的参考字符，其中，图7的半桥之一的参考字符另外具有下标“1”，而图7的半桥中的另一个的参考字符另外具有下标“n”。
参照图7，控制电路CC包括n个输出BH1、BHn，即每个半桥一个。将每个输出BH1、BHn耦合至一个高侧开关HSS1、HSSn的自举电容器CBH1、CBHn。此外，将整流器元件D11、D1n连接于输入IN和每个输出BH1、BHn之间。控制电路CC进一步包括一个充电电路和对应于之前所解释的开关S1的一个开关S11、S1n，所述开关S11、S1n连接于所述充电电路CP的输出和每个输出BH1、BHn之间。通过对应于之前所解释的控制信号CS1的控制信号CS11、CS1n来控制每个所述开关。可以根据相关联的自举电容器CBH1、CBHn的自举电压或者根据相关联的高侧开关HSS1、HSSn的负载通路电压来按照参考开关S1之前所解释的方式控制每个所述开关。相关联的自举电容器CBH1、CBHn是耦合至相应的开关S11、S1n的自举电容器。
在图7的电路装置中，存在两个低侧电容器CBL1、CBLn。然而，由于将两电容器连接于相同的电源端子之间，因而一个电容器将足够用于对两个低侧驱动器DRVL1、DRVLn供电。
出于易于的目的，使用诸如“之下”、“下面”、“下方”、“之上”、“上方”等的空间相对术语来解释一个元件相对于第二个元件的定位。这些术语旨在涵盖除了与附图中所描绘的那些不同的取向之外的器件的不同取向。此外，还使用诸如“第一”、“第二”等等的术语来描述各种元件、区域、部分等，并且这些术语也并非旨在是限制性的。遍及该描述，同样的术语指代同样的元件。
如本文中所使用的“具有”、“含有”、“包括”、“包含”等术语是开放式术语，其指示所陈述的元件或特征的存在，但是不排除额外的元件或特征。冠词“a”“an”和“the”旨在包括复数以及单数，除非上下文明确地另有指示。
尽管已经详细描述了当前的实施例及其优点，但是应当理解，在不背离如由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种改变、替代和变更。在考虑变化和应用的以上范围的情况下，应当理解本发明不被前述描述所限制，也不被附图所限制。而是，本发明仅由随后的权利要求及其法定等同方式所限制。

Claims (26)

1.一种电路装置，包括：
具有高侧开关和低侧开关的半桥，每个开关包括控制端子和负载通路，所述高侧开关和低侧开关的负载通路被串联耦合于用于电源电势的端子和用于参考电势的端子之间；
高侧驱动器，其可操作成提供在所述高侧开关的控制端子处接收的高侧驱动信号，所述高侧驱动器包括电源端子；
耦合于所述高侧驱动器的电源端子之间的电荷存储器件；以及
控制电路，其包括：
     充电电路，其具有耦合至电源端子的输入端子并且具有用于提供输出电压的输出端子，
     开关元件，其耦合于所述充电电路的输出端子和所述电荷存储器件之间，以及
     驱动电路，其可操作成根据所述电路装置的至少一个操作参数接通所述开关元件。
2.根据权利要求1所述的电路装置，其中，所述充电电路进一步包括耦合于所述输入端子和所述电荷存储器件之间的整流器元件。
3.根据权利要求1所述的电路装置，其中，将所述驱动电路配置为根据跨越所述电荷存储器件的电压、所述高侧开关的负载通路电压、和所述高侧开关的驱动信号中的至少一个来接通所述开关元件。
4.根据权利要求3所述的电路装置，其中，将所述驱动电路配置为在跨越所述电荷存储器件的电压低于参考电压时接通所述开关元件。
5.根据权利要求4所述的电路装置，其中，所述充电电路包括接收时钟信号的电荷泵，其中，将所述驱动电路配置为另外在所述时钟信号具有预定义信号电平时，接通所述开关元件。
6.根据权利要求3所述的电路装置，其中，将所述驱动电路配置为在所述高侧开关的驱动信号的占空因数高于预定义占空因数阈值时，接通所述开关元件。
7.根据权利要求6所述的电路装置，其中，所述占空因数阈值处于75%和90%之间。
8.根据权利要求3所述的电路装置，其中，将所述驱动电路配置为在所述高侧开关的驱动信号具有接通电平时，接通所述开关元件。
9.根据权利要求8所述的电路装置，其中，所述充电电路包括接收时钟信号的电荷泵，其中，将所述驱动电路配置为另外在所述高侧开关的负载通路电压低于预定义电压阈值时，接通所述开关元件。
10.根据权利要求9所述的电路装置，其中，所述充电电路包括接收时钟信号的电荷泵，其中，将所述驱动电路配置为另外在所述时钟信号具有预定义信号电平时，接通所述开关元件。
11.根据权利要求1所述的电路装置，其中，所述充电电路进一步包括电荷泵。
12.根据权利要求1所述的电路装置，其中，所述充电电路进一步包括与所述开关元件串联连接的整流器元件。
13.根据权利要求1所述的电路装置，其中，所述充电电路进一步包括与所述开关元件并联连接的电流源。
14.根据权利要求1所述的电路装置，进一步包括反极性保护电路。
15.根据权利要求14所述的电路装置，其中，所述反极性保护电路包括与所述高侧和低侧开关串联耦合的反极性开关。
16.根据权利要求15所述的电路装置，其中，所述反极性开关包括MOSFET器件，所述反极性开关的漏极被耦合至所述高侧开关的漏极并且所述反极性开关的栅极被耦合至所述控制电路的输出。
17.一种用于驱动具有负载通路和控制端子的高侧开关的电路装置，所述电路装置包括：
高侧驱动器，其可操作成向所述高侧开关的控制端子提供高侧驱动信号，所述高侧驱动器包括电源端子；
耦合于所述高侧驱动器的电源端子之间的电荷存储器件；以及
控制电路，其包括：
     充电电路，其利用输入端子耦合至电源端子并且具有用于提供输出电压的输出端子，
     开关元件，其耦合于所述充电电路的输出端子和所述电荷存储器件之间，以及
     驱动电路，其可操作成根据所述电路装置的至少一个操作参数接通所述开关元件。
18.根据权利要求17所述的电路装置，其中，所述充电电路进一步包括耦合于所述输入端子和所述电荷存储器件之间的整流器元件。
19.根据权利要求17所述的电路装置，其中，将所述驱动电路配置为根据跨越所述电荷存储器件的电压、所述高侧开关的负载通路电压、和所述高侧开关的驱动信号中的至少一个来接通所述开关元件。
20.根据权利要求19所述的电路装置，其中，将所述驱动电路配置为在跨越所述电荷存储器件的电压低于参考电压时，接通所述开关元件。
21.根据权利要求20所述的电路装置，其中，所述充电电路包括接收时钟信号的电荷泵，其中，将所述驱动电路配置为另外在所述时钟信号具有预定义信号电平时，接通所述开关元件。
22.根据权利要求19所述的电路装置，其中，将所述驱动电路配置为在所述高侧开关的驱动信号的占空因数高于预定义的占空因数阈值时，接通所述开关元件。
23.根据权利要求22所述的电路装置，其中，所述占空因数阈值处于75%和90%之间。
24.根据权利要求19所述的电路装置，其中，将所述驱动电路配置为在所述高侧开关的驱动信号具有接通电平时，接通所述开关元件。
25.根据权利要求24所述的电路装置，其中，所述充电电路包括接收时钟信号的电荷泵，其中，将所述驱动电路配置为另外在所述高侧开关的负载通路电压低于预定义电压阈值时，接通所述开关元件。
26.根据权利要求19所述的电路装置，其中，所述充电电路包括接收时钟信号的电荷泵，其中，将所述驱动电路配置为另外在所述时钟信号具有预定义信号电平时，接通所述开关元件。
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