CN109302855A - 脉冲驱动功率fet - Google Patents

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Abstract

公开了一种功率驱动电路。该功率电路包括：脉冲检测器，经配置以分别响应于第一脉冲信号及第二脉冲信号而产生第一控制信号及第二控制信号。该功率驱动电路还包括状态储存装置，经配置以分别响应于该第一控制信号及该第二控制信号而产生第一驱动器输入信号及第二驱动器输入信号。该功率驱动电路还包括驱动器，经配置以分别响应于该第一驱动器输入信号及该第二驱动器输入信号而产生第一栅极驱动信号及第二栅极驱动信号。该功率驱动电路还包括功率开关，经配置以接收该第一栅极驱动信号及该第二栅极驱动信号，其中该第一栅极驱动信号及该第二栅极驱动信号控制该功率开关，以选择性地在第一端子及第二端子之间传导或不传导电流。

Description

脉冲驱动功率FET
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年5月25日提交的名称为“GAN FET WITH INTEGRATED PULSEDETECTION CIRCUIT”的美国临时专利申请No.62/511,039的利益，该专利申请的内容通过引用整体地并入本文以用于所有目的。
技术领域
所描述的实施例总体上涉及氮化镓半导体，并且更具体地，涉及被脉冲检测电路控制的功率开关。
背景技术
现有的集成电路包括连同栅极驱动器的GaN功率FET，且在单个单片封装中可用。这允许标准PWM信号(来自微控制器或PWM控制器IC)被用作用于接通及断开功率FET的简单输入。诸如图1中所说明的这些产品包括VCC电源引脚、PWM栅极驱动输入、VDD电源引脚、DZ齐纳参考引脚、功率FET漏极连接及功率FET源极连接。功率FET的栅极驱动输出与栅极连接之间的连接是内部连接。此配置是功率电子学领域的惊人的突破性发明，且有助于解决在高频及高转换速率(dv/dt的)切换模式下操作的GaN功率FET的噪声及暂态抗扰性的基础问题，且提供用于编程装置所要的接通转换速率的额外灵活性。
为根据此设计进一步改良，期望在浮动高压侧配置中使用此装置，同时仍从标准低压侧参考PWM信号驱动装置。现存解决方案，诸如图2中所说明的解决方案，需要额外高压侧驱动器IC或半桥驱动器IC以从低压侧跨越隔离或高电压阻挡层电压偏移PWM信号至高压侧。然而，此类解决方案具有频率限制，具有传播延迟限制，消耗高电流，需要额外PCB占据区面积，且昂贵。需要一种简单且可靠、以高速及低传播延迟执行且容易集成至现存的GaN功率FET及栅极驱动器单片电路中的新解决方案。
发明内容
一个总体方面包括功率驱动电路，包括：脉冲检测器，所述脉冲检测器经配置以接收第一脉冲信号及第二脉冲信号且分别响应于该第一脉冲信号及该第二脉冲信号而产生第一控制信号及第二控制信号。该功率驱动电路还包括状态储存装置，所述状态储存装置经配置以接收该第一控制信号及该第二控制信号及分别响应于该第一控制信号及该第二控制信号而产生第一驱动器输入信号及第二驱动器输入信号，其中该状态储存装置经配置以响应于该第一控制信号而产生该第一驱动器输入信号，且即使不再接收该第一控制信号还维持该第一驱动器输入信号直至接收该第二控制信号，其中该状态储存装置经配置以响应于该第二控制信号而产生该第二驱动器输入信号，且即使不再接收该第二控制信号还维持该第二驱动器输入信号直至接收该第一控制信号。该功率驱动电路还包括驱动器，所述驱动器经配置以接收该第一驱动器输入信号及该第二驱动器输入信号，及分别响应于该第一驱动器输入信号及该第二驱动器输入信号而产生第一栅极驱动信号及第二栅极驱动信号。该功率驱动电路还包括功率开关，所述功率开关经配置以接收该第一栅极驱动信号及该第二栅极驱动信号，其中该第一栅极驱动信号及该第二栅极驱动信号控制该功率开关，以选择性地在第一端子及第二端子之间传导或不传导电流。
实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。该功率驱动电路，其中脉冲检测器经配置以从变压器接收该第一脉冲信号及该第二脉冲信号。该功率驱动电路，其中该变压器的初级电感器经配置以接收脉冲宽度调制(PWM)信号，及该变压器的次级电感器经配置以响应于该PWM信号而产生该第一脉冲信号及该第二脉冲信号。该功率驱动电路，其中响应于该初级电感器处的上升边缘，该次级电感器产生致使该功率开关导电的正向脉冲。该功率驱动电路，其中该状态储存装置包括电容器。该功率驱动电路，其中该状态储存装置包括锁存器。功率驱动电路进一步包括过电流保护电路，所述过电流保护电路经配置以致使该功率开关响应于过电流状况而不导电。该功率驱动电路，其中该过电流保护电路经配置以通过比较基于该第一端子及该第二端子之间的电压差的电压与阈值电压，感测该过电流状况。该功率驱动电路，其中该脉冲检测器、该状态储存装置、该驱动器及该功率开关被集成在单个GaN管芯上。该功率驱动电路，其中该脉冲检测器、该状态储存装置、该驱动器及该功率开关中的一个或多个被集成在第一GaN管芯上，而该脉冲检测器、该状态储存装置、该驱动器及该功率开关中的其余的被集成在第二GaN管芯上。
一个总体方面包括功率电路，包括：第一功率驱动电路及第二功率驱动电路，各自经配置以从脉冲产生器接收多个脉冲信号，其中该第一功率驱动电路及该第二功率驱动电路中的每一者包括：变压器，所述变压器经配置以产生第一脉冲信号及第二脉冲信号。该功率电路还包括脉冲检测器，所述脉冲检测器经配置以接收该第一脉冲信号及该第二脉冲信号，及分别响应于该第一脉冲信号及该第二脉冲信号而产生第一控制信号及第二控制信号。该功率电路还包括状态储存装置，所述状态储存装置经配置以接收该第一控制信号及该第二控制信号及分别响应于该第一控制信号及该第二控制信号而产生第一驱动器输入信号及第二驱动器输入信号，其中该状态储存装置经配置以响应于该第一控制信号而产生该第一驱动器输入信号，且即使不再接收该第一控制信号还维持该第一驱动器输入信号直至接收该第二控制信号，其中该状态储存装置经配置以响应于该第二控制信号而产生该第二驱动器输入信号，且即使不再接收该第二控制信号还维持该第二驱动器输入信号直至接收该第一控制信号。该功率电路还包括驱动器，所述驱动器经配置以接收该第一驱动器输入信号及该第二驱动器输入信号，及分别响应于该第一驱动器输入信号及该第二驱动器输入信号而产生第一栅极驱动信号及第二栅极驱动信号。该功率电路还包括功率开关，所述功率开关经配置以接收该第一栅极驱动信号及该第二栅极驱动信号，其中该第一栅极驱动信号及该第二栅极驱动信号控制该功率开关，以选择性地在第一端子及第二端子之间传导或不传导电流。
实施方式可一包括以下特征中的一个或多个。该功率电路，其中各功率驱动电路的脉冲检测器经配置以从变压器接收该第一脉冲信号及该第二脉冲信号。该功率电路，其中该变压器的初级电感器经配置以接收脉冲宽度调制(PWM)信号，及该变压器的次级电感器经配置以响应于该PWM信号而产生该第一脉冲信号及该第二脉冲信号。该功率电路，其中响应于该初级电感器处的上升边缘，该次级电感器产生致使各功率驱动电路的功率开关导电的正向脉冲。该功率电路，其中各功率驱动电路的状态储存装置包括电容器。该功率电路，其中各功率驱动电路的状态储存装置包括锁存器。该功率电路，其中各功率驱动电路进一步包括过电流保护电路，所述过电流保护电路经配置以致使该功率开关响应于过电流状况而不导电。该功率电路，其中各功率驱动电路的过电流保护电路经配置以通过比较基于第一端子及第二端子之间的电压差的电压与阈值电压，感测该过电流状况。该功率电路，其中各功率驱动电路的脉冲检测器、状态储存装置、驱动器及功率开关电路被集成在单个GaN管芯上。该功率电路，其中脉冲检测器、状态储存装置、驱动器及功率开关中的一个或多个被集成在第一GaN管芯上，而脉冲检测器、状态储存装置、驱动器及功率开关中的其余的被集成在第二GaN管芯上。
附图说明
图1是现有技术功率控制电路的示意图。
图2是现有技术功率控制电路的示意图。
图3是根据实施例的具有集成的栅极驱动电路及GaN功率FET的功率驱动电路的示意图。
图4是根据另一个实施例的具有集成的栅极驱动电路及GaN功率FET的功率驱动电路的示意图。
图5是说明图4的实施例的操作的波形图。
图6是根据另一个实施例的具有集成的栅极驱动电路及GaN功率FET的功率驱动电路的示意图。
图7是说明图6的实施例的操作的波形图。
图8是说明具有过电流保护电路的功率驱动电路的一部分的示意图。
图9是说明使用高压侧及低压侧功率驱动电路的半桥电路的示意图。
具体实施方式
在本文中结合附图来说明本发明的特定实施例。
本文阐述了不同细节，这是因为它们关于某些实施例。然而，本发明还可以与本文中所描述的方式不同的方式实施。在不脱离本发明的情况下，可以由本领域技术人员作出对论述的实施例的修改。因此，本发明不限于本文所公开的特定实施例。
图3是根据实施例的具有集成的栅极驱动电路及诸如GaN功率FET的功率开关的功率电路300的示意图。功率电路300从脉冲产生器320接收脉冲信号，脉冲产生器320经配置以响应于来自信号源305的信号而产生脉冲。举例而言，信号源305可以是PWM信号源。功率电路300包括脉冲检测器330、状态储存装置340、驱动器350及功率FET 360。在一些实施例中，单个电路并入了产生器320、脉冲检测器330、状态储存装置340、驱动器350及功率FET360中的任意两个或更多个。
在一些实施例中，功率FET 360被集成至与脉冲检测器330、状态储存装置340及驱动器350相同的管芯上。在一些实施例中，功率FET 360未被集成至与脉冲检测器330、状态储存装置340及驱动器350所集成的管芯相同的管芯上。在一些实施例中，脉冲检测器330、状态储存装置340、驱动器350及功率FET 360中的一个或多个被集成至第一GaN管芯上，而脉冲检测器330、状态储存装置340、驱动器350及功率FET 360中的其余的被集成至第二GaN管芯上。
脉冲产生器320从信号源305接收信号，且基于所接收的信号而产生脉冲。举例而言，从信号源305接收的信号可以是具有与功率FET 360的所要导通时间占空比对应的占空比的PWM信号。脉冲产生器320可以经配置以响应于所接收的信号而产生脉冲。举例而言，在一些实施例中，脉冲产生器320响应于从信号源305所接收的信号的各上升边缘产生正向脉冲，及响应于从信号源305所接收的信号的各下降边缘产生负向脉冲。在替代实施例中，脉冲产生器320响应于从信号源305所接收的信号的各上升边缘产生负向脉冲，及响应于从信号源305所接收的信号的各下降边缘产生正向脉冲。可替代地由脉冲产生器320响应于接收所接收的信号而产生对应所接收的信号的其它脉冲。
在一些实施例中，脉冲产生器320还执行电平移位功能。举例而言，来自信号源305的信号可以被标记为第一电源电压，且由脉冲产生器320产生的正向脉冲及负向脉冲可以被标记为第二电源电压。举例而言，第二电源电压可以是浮动电源电压。在此类实施例中，正向脉冲可以相对于浮动电源电压为正，且负向脉冲可以相对于浮动电源电压为负。
脉冲检测器330接收由脉冲产生器320产生的脉冲，且产生与所接收的脉冲对应的一个或多个信号。举例而言，脉冲检测器330可以经配置以响应于由脉冲产生器320产生的正向脉冲二产生第一类型信号，且响应于由脉冲产生器320产生的负向脉冲而产生第二类型信号。在一些实施例中，第一类型信号包括标记为第一导体上的第二电源电压的正脉冲，且第二类型信号包括标记为第二导体上的第二电源电压的正脉冲。在一些实施例中，使用其它类型的信号。
响应于不从脉冲产生器320接收脉冲，脉冲检测器330可以经配置以产生与第一及第二类型的信号中的任一者不同的中性信号。
状态储存装置340接收由脉冲检测器330产生的一个或多个信号。响应于所接收的信号，状态储存装置340产生用于驱动器350的输入。
举例而言，状态储存装置340可以从脉冲检测器330接收第一类型信号，且响应于所接收的第一类型信号，状态储存装置340可以产生用于驱动器350的输入，该输入致使驱动器350接通功率FET 360。状态储存装置340可以经配置以连续地产生用于驱动器350的输入，该输入致使功率FET 360接通，直至状态储存装置340从脉冲检测器330接收第二类型信号为止。
因此，响应于从脉冲检测器330接收第一类型信号，状态储存装置340产生用于驱动器350的输入，该输入致使驱动器350接通功率FET 360。在从脉冲检测器330所接收的第一类型信号的结束处，脉冲检测器330产生中性信号。响应于中性信号，状态储存装置340继续产生用于驱动器350的输入，该输入致使驱动器352接通功率FET 360。
状态储存装置340可以从脉冲检测器330接收第二类型信号，且响应于所接收的第二类型信号，状态储存装置340可以产生用于驱动器350的输入，该输入致使驱动器350接通功率FET 360。状态储存装置340可以经配置以连续地产生用于驱动器350的输入，该输入致使功率FET 360断开，直至状态储存装置340从脉冲检测器330接收第一类型信号为止。
因此，响应于从脉冲检测器330接收第二类型信号，状态储存装置340产生用于驱动器350的输入，该输入致使驱动器350断开功率FET 360。在从脉冲检测器330所接收的第二类型信号的结束处，脉冲检测器330产生中性信号。响应于中性信号，状态储存装置340继续产生用于驱动器350的输入，该输入致使驱动器352断开功率FET 360。
驱动器350经配置以从状态储存装置340接收信号，且根据从状态储存装置340所接收的信号，致使功率FET 360导电(接通)或不导电(断开)。
图4包括根据另一个实施例的具有集成的栅极驱动电路及GaN功率FET的电路400的示意图。在图4中，电路400从脉冲产生器420接收脉冲信号，脉冲产生器420经配置以响应于来自信号源405的信号而产生脉冲。举例而言，信号源405可以是PWM信号源。功率电路400包括脉冲检测器430、状态储存装置440、驱动器450及功率开关，诸如功率FET 460。
在一些实施例中，功率FET 460被集成至与脉冲检测器430、状态储存装置440及驱动器450相同的管芯上。在一些实施例中，功率FET 460未被集成至与脉冲检测器430、状态储存装置440及驱动器450所集成的管芯的相同的管芯上。在一些实施例中，脉冲检测器430、状态储存装置440、驱动器450及功率FET 460中的一个或多个被集成至第一GaN管芯上，而脉冲检测器430、状态储存装置440、驱动器450及功率FET 460中的其余的被集成至第二GaN管芯上。
脉冲产生器420从信号源405接收信号，且基于所接收的信号而产生脉冲。举例而言，从信号源405接收的信号可以是具有与功率FET 460的所要导通时间占空比对应的占空比的PWM信号。脉冲产生器420可以经配置以响应于所接收的信号而产生脉冲。在此实施例中，脉冲产生器420的电容器及变压器经定尺寸使得脉冲产生器420被有效地边缘触发，使得PWM信号的各上升或下降边缘致使脉冲产生器420产生脉冲。举例而言，在此实施例中，脉冲产生器420在节点PDET处响应于从信号源405所接收的信号的各上升边缘产生正向脉冲，且在节点PDET处响应于从信号源405所接收的信号的各下降边缘产生负向脉冲。
在此实施例中，脉冲产生器420还执行电平移位功能。如所指示，来自信号源405的信号被标记为第一电源电压，且由脉冲产生器420产生的正向脉冲及负向脉冲被标记为第二电源电压。举例而言，第二电源电压可以是浮动电源电压。在此实施例中，正向脉冲相对于浮动电源电压为正，且负向脉冲相对于浮动电源电压为负。
脉冲检测器430接收由脉冲产生器420产生的脉冲，且产生与所接收的脉冲对应的一个或多个信号。举例而言，在此实施例中，脉冲检测器430经配置以响应于由脉冲产生器420产生的正向脉冲，产生或转移正向脉冲以用于状态储存器锁存器440的设定输入S。如图4中的实施例所示，由脉冲产生器420产生的脉冲未经校正，使得脉冲检测器接收由脉冲产生器420产生的未校正脉冲。
另外，在此实施例中，脉冲检测器430经配置以响应于由脉冲产生器420产生的负向脉冲，产生负向脉冲以用于状态储存器锁存器440的重置输入R。如本领域技术人员所理解的，脉冲检测器430产生负向脉冲以用于状态储存器锁存器440的重置输入R，这是因为来自脉冲产生器420的负向脉冲接通晶体管432，这拉低在状态储存器锁存器440的重置输入R处的电压，该电压先前通过电阻器434保持为高。另外，一旦来自脉冲寄存器420的负向脉冲已经过，则晶体管432断开，且电阻器434再次拉升状态储存器锁存器440的重置输入R处的电压。
状态储存器锁存器440从脉冲检测器430接收一个或多个信号。响应于所接收的信号，状态储存装置440产生用于驱动器450的输入。在图4的实施例中，状态储存装置440是锁存器。在一些实施例中，状态储存装置440是数字锁存器。在替代实施例中，状态储存装置440包括电容器，该电容器条件性地通过电路被驱动至对应于FET 460的所要导电性状态的状态，该电路经配置以基于来自脉冲检测器430的一个或多个信号而产生所要电容器电压状态，且经配置以具有选择性的三态输出，使得电容器电压状态可以响应于来自脉冲检测器430的一个或多个信号被选择性地保持。
举例而言，用于来自脉冲检测器430的状态储存器锁存器440的设定输入S的正向脉冲致使状态储存器锁存器440在其连接到驱动器450的输入的Q输出处产生高电压。另外，用于来自脉冲检测器430的状态储存器锁存器440的重置输入R的负向脉冲致使状态储存器锁存器440在其连接到驱动器450的输入的Q输出处产生低电压。
驱动器450经配置以从状态储存装置440接收信号，且以致使功率FET 460根据从状态储存器锁存器440接收的信号而导电或大体上不导电。
如图4中所示，电路400从脉冲产生器420接收单端脉冲信号，且电路400对单端脉冲信号的处理也是单端的。
另外，由于PWM信号输入与功率FET 460之间的电路系统是简单、具有极少级、具有低电容、可能具有数字锁存器、具有单端操作且无需校正的，因此PWM信号输入与功率FET460的栅极之间的传播延迟低。举例而言，传播延迟可以小于约10ns、约7ns、约5ns、约4ns、约3ns、约2ns、约1ns或更低。这允许电路400以对应于最小传播延迟的频率操作。
因此，如图5中所示，响应于节点PWM处的各上升边缘，在节点LP处产生上升边缘。响应于节点LP处的上升边缘，在节点PDET处产生上升边缘。另外，响应于节点PDET处的上升边缘，状态储存器锁存器440的Q输出上升，且驱动器450致使功率FET 460的栅极电压上升。因此，响应于节点PWM处的各上升边缘，功率FET接通，且变为导电。
另外，如图5中所示，响应于节点PWM处的各下降边缘，在节点LP处产生下降边缘。响应于节点LP处的下降边缘，在节点R处产生下降边缘。另外，响应于节点R处的下降边缘，状态储存器锁存器440的Q输出下降，且驱动器450致使功率FET 460的栅极电压下降。因此，响应于节点PWM处的各下降边缘，功率FET断开，且变为大体上不导电。
图6包括根据另一个实施例的具有集成的栅极驱动电路及GaN功率FET的电路600的示意图。在图6中，电路600从脉冲产生器620接收脉冲信号，该脉冲产生器620经配置以响应于来自信号源605的信号而产生脉冲。举例而言，信号源605可以是PWM信号源。功率电路600包括脉冲检测器630、状态储存装置640、驱动器650及功率开关，诸如功率FET 660。
在一些实施例中，功率FET 660被集成至与脉冲检测器630、状态储存装置640及驱动器650相同的管芯上。在一些实施例中，功率FET 660未被集成至与脉冲检测器630、状态储存装置640及驱动器650所集成的管芯的相同的管芯上。在一些实施例中，脉冲检测器630、状态储存装置640、驱动器650及功率FET 660中的一个或多个被集成至第一GaN管芯上，而脉冲检测器630、状态储存装置640、驱动器650及功率FET 660中的其余的被集成至第二GaN管芯上。
脉冲产生器620从信号源605接收信号，且基于所接收的信号而产生脉冲。举例而言，从信号源605接收的信号可以是具有与功率FET 660的所要导通时间占空比对应的占空比的PWM信号。脉冲产生器620可以经配置以响应于所接收的信号而产生脉冲。在此实施例中，脉冲产生器620的电容器及变压器经定尺寸使得脉冲产生器620被有效地边缘触发，使得PWM信号的各上升或下降边缘致使脉冲产生器620产生脉冲。举例而言，在此实施例中，脉冲产生器620在节点R处响应于从信号源605接收的信号的各上升边缘而产生负向脉冲，且在节点PDET处响应于从信号源605接收的信号的各下降边缘而产生正向脉冲。
在此实施例中，脉冲产生器620还执行电平移位功能。如所指示，来自信号源605的信号被标记为第一电源电压，且由脉冲产生器620产生的正向脉冲及负向脉冲被标记为第二电源电压。举例而言，第二电源电压可以是浮动电源电压。在此实施例中，正向脉冲相对于浮动电源电压为正，且负向脉冲相对于浮动电源电压为负。
脉冲检测器630接收由脉冲产生器620产生的脉冲，且产生与所接收的脉冲对应的一个或多个信号。举例而言，在此实施例中，脉冲检测器630经配置以响应于由脉冲产生器620产生的正向脉冲，产生或转移正向脉冲以用于状态储存器锁存器640的重置输入R。如图6中的实施例所示，由脉冲产生器620产生的脉冲未经校正，使得脉冲检测器接收由脉冲产生器620产生的未校正脉冲。
另外，在此实施例中，脉冲检测器630经配置以响应于由脉冲产生器620产生的负向脉冲，产生负向脉冲以用于状态储存器锁存器640的设定输入S。如本领域技术人员所理解的，脉冲检测器630产生负向脉冲以用于状态储存器锁存器640的设定输入S，这是因为来自脉冲产生器620的负向脉冲接通晶体管632，这拉低在状态储存器锁存器640的设定输入S处的电压，该电压先前通过电阻器634保持为高。另外，一旦来自脉冲寄存器620的负向脉冲以经过，则晶体管632断开，且电阻器634再次拉升状态储存器锁存器640的设定输入S处的电压。
状态储存器锁存器640从脉冲检测器630接收一个或多个信号。响应于所接收的信号，状态储存装置640产生用于驱动器650的输入。在图6的实施例中，状态储存装置640是锁存器。在一些实施例中，状态储存装置640是数字锁存器。在替代实施例中，状态储存装置640包括电容器，该电容器条件性地通过电路被驱动至对应于FET 660的所要导电性状态的状态，该电路经配置以基于来自脉冲检测器630的一个或多个信号而产生所要电容器电压状态，且经配置以具有选择性的三态输出，使得电容器电压状态可以响应于来自脉冲检测器630的一个或多个信号被选择性地保持。
举例而言，用于来自脉冲检测器630的状态储存器锁存器640的设定输入S的负向脉冲致使状态储存器锁存器640在其连接到驱动器650的输入的Q输出处产生高电压。另外，用于来自脉冲检测器630的状态储存器锁存器640的重置输入R的正向脉冲致使状态储存器锁存器640在其连接到驱动器650的输入的Q输出处产生低电压。
驱动器650经配置以从状态储存装置640接收信号，且以致使功率FET 660根据从状态储存器锁存器640接收的信号而导电或不导电。
另外，由于PWM信号输入与功率FET 660之间的电路系统是简单、具有极少级、具有低电容、可能具有数字锁存器、具有单端操作且无需校正的，因此PWM信号输入与功率FET460的栅极之间的传播延迟低。举例而言，传播延迟可以小于约10ns、约7ns、约5ns、约4ns、约3ns、约2ns、约1ns或更低。这允许电路600以对应于最小传播延迟的频率操作。
因此，如图7中所示，响应于节点PWM处的各上升边缘，在节点LP处产生上升边缘。响应于节点LP处的上升边缘，在节点PDET处产生下降边缘。另外，响应于节点PDET处的下降边缘，在节点S处产生下降边缘。响应于节点S处的下降边缘，状态储存器锁存器640的Q输出上升，且驱动器650致使功率FET 660的栅极电压上升。因此，响应于节点PWM处的各上升边缘，功率FET接通，且变为导电。
如图7中所示，电路600从脉冲产生器620接收单端脉冲信号，且电路600对单端脉冲信号的处理也是单端的。
另外，如图7中所示，响应于节点PWM处的各下降边缘，在节点LP处产生下降边缘。响应于节点LP处的下降边缘，在节点PDET处产生上升边缘。另外，响应于节点PDET处的上升边缘，状态储存器锁存器640的Q输出下降，且驱动器650致使功率FET 660的栅极电压下降。因此，响应于节点PWM处的各下降边缘，功率FET断开，且变为大体上不导电。
图8是说明具有过电流保护电路870的功率驱动电路800的一部分的示意图。功率驱动电路800包括状态储存装置840、驱动器850及功率FET 860，它们各具有类似于或等同于本文中在别处论述的状态储存装置、驱动器及功率FET的特征，且它们可以在如上文参考图4及6所论述的功率驱动电路中使用。
过电流保护电路870包括二极管872、电阻器874、比较器876及AND门878。
二极管872及电阻器874基于节点VCC及D处的电压，协作地产生用于比较器876的电压。比较器876基于由二极管872及电阻器874协作地产生的电压及基于节点VTH处的阈值电压，产生用于AND门878的电压。AND门878基于由比较器876产生的电压及节点GATE处的电压，条件性地重置状态储存器锁存器840。
若FET 860的栅极节点GATE处的电压高，致使FET 860导电，且FET 860的漏极节点D处的电压大于阈值，且过电流状况存在。则响应于FET 860的漏极节点D处的电压大于阈值，比较器876的正输入处的电压超出比较器876的负输入处的电压。因此，由比较器876产生的用于AND门878的电压为高。响应于FET 860的栅极节点GATE处的电压进一步为高，AND门878的输出被驱动为高，且状态储存器锁存器840被重置，致使FET 860的栅极节点GATE处的电压为低，导致FET 860被断开。
由于FET 860的栅极节点GATE处的电压为低，因此AND门878的输出返回至低状态，使得状态储存器锁存器840可以随后通过图8中未示出的功率驱动电路800的其它电路系统设定。因此，过电流保护被逐个循环地提供，使得若过电流保护状况出现，则FET 860被断开以停止过电流保护状况，且根据如例如参考图4及图6所描述的电路系统功能，FET 860可以随后在下一板处针对下一循环接通。
使用此过电流保护电路系统，提供快速检测，且移除对外部电流感应电阻器及对外部检测电路的需求。进一步，在半桥应用中，所公开的过电流保护电路提供针对击穿故障状况的保护。
在一些实施例中，未使用AND门878，且状态储存器锁存器840响应于来自比较器876的信号被重置。
图9是说明使用高压侧功率驱动电路910及低压侧功率驱动电路920的半桥电路900的示意图。
高压侧功率驱动电路910及低压侧功率驱动电路920可以例如具有类似于或等同于本文中论述的功率驱动电路300、400及600的方面。另外，在一些实施例中，高压侧功率驱动电路910及低压侧功率驱动电路920具有类似于或等同于本文中论述的功率驱动电路800的方面。
如图9中所指示，高压侧功率驱动电路910在其PDET输入处接收由变压器915响应于输入PWM2处的PWM信号而产生的输入脉冲。同样，低压侧功率驱动电路920在其PDET输入处接收由变压器925响应于输入PWM1处的PWM信号而产生的输入脉冲。输入PWM1及PWM2处的PWM信号相对于彼此倒置，且在一些实施例中非重叠。
在一些实施例中，高压侧功率驱动电路910及低压侧功率驱动电路920被各自集成于单个封装内。在一些实施例中，高压侧功率驱动电路910及低压侧功率驱动电路920两者均集成于单个封装内。在一些实施例中，高压侧功率驱动电路910及低压侧功率驱动电路920被各自集成至封装内的诸如GaN管芯的单个管芯上。在一些实施例中，高压侧功率驱动电路910及低压侧功率驱动电路920两者均被集成至封装内的诸如GaN管芯的单个管芯上。
在一些实施例中，低压侧功率驱动电路910在其PDET输入处从并不包括变压器的PWM信号源接收输入脉冲。
尽管借助于如上文所述的特定实施例公开了本发明，但这些实施例并不意欲限制本发明。基于上文公开的方法及技术方面，本领域技术人员可以对呈现的实施例作出变化及改变而不背离本发明的精神及范畴。

Claims (18)

1.一种功率驱动电路，包括：
变压器，经配置以产生第一脉冲信号及第二脉冲信号；
脉冲检测器，经配置以接收所述第一脉冲信号及所述第二脉冲信号，并分别响应于所述第一脉冲信号及所述第二脉冲信号而产生第一控制信号及第二控制信号；
状态储存装置，经配置以接收所述第一控制信号及所述第二控制信号，并分别响应于所述第一控制信号及所述第二控制信号而产生第一驱动器输入信号及第二驱动器输入信号，其中所述状态储存装置经配置以响应于所述第一控制信号而产生所述第一驱动器输入信号，且即使不再接收所述第一控制信号还维持所述第一驱动器输入信号直至接收所述第二控制信号为止，其中所述状态储存装置经配置以响应于所述第二控制信号而产生所述第二驱动器输入信号，且即使不再接收所述第二控制信号还维持所述第二驱动器输入信号直至接收所述第一控制信号为止；
驱动器，经配置以接收所述第一驱动器输入信号及所述第二驱动器输入信号，并分别响应于所述第一驱动器输入信号及所述第二驱动器输入信号而产生第一栅极驱动信号及第二栅极驱动信号；以及
功率开关，经配置以接收所述第一栅极驱动信号及所述第二栅极驱动信号，其中所述第一栅极驱动信号及所述第二栅极驱动信号控制所述功率开关，以选择性地在第一端子及第二端子之间传导或不传导电流，其中所述第一栅极驱动信号致使所述功率开关导电，且所述第二栅极驱动信号致使所述功率开关不导电，
其中具有低逻辑状态的所述第一控制信号及所述第二控制信号致使所述状态储存装置产生所述第一驱动器输入信号。
2.根据权利要求1所述的功率驱动电路，其中所述变压器经配置以分别响应于施加至所述变压器的初级侧的变压器输入信号的上升边缘及下降边缘而产生第一脉冲及第二脉冲。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的功率驱动电路，其中所述变压器的初级电感器经配置以接收脉冲宽度调制PWM信号，且所述变压器的次级电感器经配置以响应于该PWM信号而产生所述第一脉冲信号及所述第二脉冲信号。
4.根据权利要求3所述的功率驱动电路，其中响应于所述初级电感器处的上升边缘，所述次级电感器产生致使所述功率开关导电的负向脉冲。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的功率驱动电路，其中所述状态储存装置包括电容器。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的功率驱动电路，其中所述状态储存装置包括锁存器。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的功率驱动电路，进一步包括过电流保护电路，所述过电流保护电路经配置以致使所述功率开关响应于过电流状况而不导电。
8.根据权利要求7所述的功率驱动电路，其中所述过电流保护电路经配置以通过比较基于所述第一端子及所述第二端子之间的电压差的电压与阈值电压，来感测所述过电流状况。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的功率驱动电路，其中所述脉冲检测器、所述状态储存装置、所述驱动器及所述功率开关被集成在单个GaN管芯上。
10.一种功率电路，包括：
第一功率驱动电路及第二功率驱动电路，所述第一功率驱动电路及第二功率驱动电路各自经配置以从脉冲产生器接收多个脉冲信号，其中所述第一功率驱动电路及所述第二功率驱动电路中的每一者包括：
变压器，经配置以产生第一脉冲信号及第二脉冲信号；
脉冲检测器，经配置以接收所述第一脉冲信号及所述第二脉冲信号，并分别响应于所述第一脉冲信号及所述第二脉冲信号而产生第一控制信号及第二控制信号，
状态储存装置，经配置以接收所述第一控制信号及所述第二控制信号，并分别响应于所述第一控制信号及所述第二控制信号而产生第一驱动器输入信号及第二驱动器输入信号，其中所述状态储存装置经配置以响应于所述第一控制信号而产生所述第一驱动器输入信号，且即使不再接收所述第一控制信号还维持所述第一驱动器输入信号直至接收所述第二控制信号为止，其中所述状态储存装置经配置以响应于所述第二控制信号而产生所述第二驱动器输入信号，且即使不再接收所述第二控制信号还维持所述第二驱动器输入信号直至接收所述第一控制信号为止，
驱动器，经配置以接收所述第一驱动器输入信号及所述第二驱动器输入信号，并分别响应于所述第一驱动器输入信号及所述第二驱动器输入信号而产生第一栅极驱动信号及第二栅极驱动信号，及
功率开关，经配置以接收所述第一栅极驱动信号及所述第二栅极驱动信号，其中所述第一栅极驱动信号及所述第二栅极驱动信号控制所述功率开关，以选择性地在第一端子及第二端子之间传导或不传导电流，其中所述第一栅极驱动信号致使所述功率开关导电，且所述第二栅极驱动信号致使所述功率开关不导电，
其中具有低逻辑状态的所述第一控制信号及所述第二控制信号致使所述状态储存装置产生所述第一驱动器输入信号。
11.根据权利要求10所述的功率电路，其中所述变压器经配置以分别响应于施加至所述变压器的初级侧的变压器输入信号的上升边缘及下降边缘而产生第一脉冲及第二脉冲。
12.根据权利要求10-11中任一项所述的功率电路，其中所述变压器的初级电感器经配置以接收脉冲宽度调制PWM信号，并且所述变压器的次级电感器经配置以响应于该PWM信号而产生所述第一脉冲信号及所述第二脉冲信号。
13.根据权利要求12所述的功率电路，其中响应于所述初级电感器处的上升边缘，所述次级电感器产生致使每个功率驱动电路的功率开关导电的负向脉冲。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的功率电路，其中每个功率驱动电路的状态储存装置包括电容器。
15.根据权利要求10-13中任一项所述的功率电路，其中每个功率驱动电路的状态储存装置包括锁存器。
16.根据权利要求10-15中任一项所述的功率电路，其中每个功率驱动电路进一步包括过电流保护电路，所述过电流保护电路经配置以致使功率开关响应于过电流状况而不导电。
17.根据权利要求16所述的功率电路，其中每个功率驱动电路的过电流保护电路经配置以通过比较基于所述第一端子及所述第二端子之间的电压差的电压与阈值电压，来感测过电流状况。
18.根据权利要求10-17中任一项所述的功率电路，其中每个功率驱动电路的脉冲检测器、状态储存装置、驱动器及功率开关电路被集成在单个GaN管芯上。
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