CN110022051A - 用于驱动功率级的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提出了用于驱动功率级的装置和方法。特别地，功率级是半桥。在该方法中，存在经由切换节点耦合到第二功率开关的第一功率开关。该方法步骤包括：感测第一功率开关和第二功率开关中的一个的第一控制端子电压并基于第一控制端子电压接通第一功率开关，以及感测第一功率开关和第二功率开关中的一个的第二控制端子电压并基于第二控制端子电压接通第二功率开关。可选地，当第一控制端子电压达到第一阈值时，接通第一功率开关，以及当第二控制端子电压达到第二阈值时，接通第二功率开关。

Description

用于驱动功率级的装置和方法
技术领域
本公开涉及用于驱动功率级的方法和装置。特别地，本公开涉及用于驱动半桥的装置和方法。
背景
诸如降压转换器或降压升压转换器的开关模式电源基于电感器的循环充电和放电进行操作。对充电和放电阶段的控制通常依赖于一对功率开关，高压侧功率开关(highside power switch)用于对电感器进行充电，而低压侧功率开关(low side powerswitch)用于对其进行放电。这样的系统依赖于开关的准确的时序操作；当一个功率开关打开时另一个闭合，反之亦然。为了避免潜在短路的发生，可以在高压侧功率开关的切换和低压侧功率开关的切换之间引入也被称为死区时间的延迟。
为了最小化功率损耗并改善信号噪声，开关模式电源可以以也被称为零电压模式的所谓谐振模式进行操作。在谐振模式下操作转换器需要准确地确定应该改变开关的导通状态的时间。这可以通过测量与切换节点处的电压对应的低压侧功率开关的漏极到源极的电压来实现。这需要电阻式分压器或与转换器的初级绕组耦合的辅助绕组。然后，使用切换节点处的测量电压来检测最小漏极电压。然后，用控制逻辑来处理信息以确定在什么时间操作功率开关。
这种系统需要外部组件，该外部组件会增加设备的成本和复杂性并限制其功率效率。
概述
本公开的目的是解决上述限制中的一项或更多项。根据本公开的第一方面，提供了驱动功率级的方法，该功率级包括经由切换节点耦合到第二功率开关的第一功率开关；该方法包括：感测第一功率开关和第二功率开关中的一个的第一控制端子电压，并基于第一控制端子电压接通第一功率开关；感测第一功率开关和第二功率开关中的一个的第二控制端子电压，并基于第二控制端子电压接通第二功率开关。
例如，第一控制端子电压可以是第一功率开关的控制端子处的电压；并且第二控制端子电压可以是第二功率开关的控制端子处的电压。可替代地，第一控制端子电压可以是第二功率开关的控制端子处的电压；并且第二控制端子电压可以是第一功率开关的控制端子处的电压。例如，控制端子电压可以是栅极电压。
可选地，当所述第一控制端子电压达到第一阈值时接通第一功率开关；并且当第二控制端子电压达到第二阈值时接通第二功率开关。
可选地，该方法包括：将第一控制端子电压与第一参考值进行比较；以及基于该比较生成第一控制信号以接通第一功率开关；将第二控制端子电压与第二参考值进行比较；以及基于该比较生成第二控制信号以接通第二功率开关。
例如，可以选择第一参考值来识别超过第一阈值的第一控制端子电压的减小。类似地，可以选择第二参考值来识别超过第二阈值的第二控制端子电压的减小。
可选地，第一功率开关包括与第一寄生电流相关联的第一寄生电容器，并且第二功率开关包括与第二寄生电流相关联的第二寄生电容器。
可选地，第一控制端子电压是第一寄生电流或第二寄生电流的函数；并且第二控制端子电压是第一寄生电流或第二寄生电流的函数。
可选地，切换节点具有切换电压；并且第一寄生电流和第二寄生电流是切换电压的时间导数的函数。
例如，寄生电流的符号(正或负)可以根据切换电压的时间导数是正还是负而改变。例如，当切换电压的时间导数为正时，寄生电流可以为负；以及当切换电压的时间导数为负时，寄生电流可以为正。可替代地，当切换电压的时间导数为正时，寄生电流可以为正；以及当切换电压的时间导数为负时，寄生电流可以为负。
可选地，切换电压在瞬态时段期间在第一值和第二值之间变化；并且其中，在瞬态时段期间的某点处感测第一控制端子电压和第二控制端子电压。
根据本公开的第二方面，提供了用于功率级的驱动器，该功率级包括经由切换节点耦合到第二功率开关的第一功率开关；该驱动器适用于：感测第一功率开关和第二功率开关中的一个的第一控制端子电压，感测第一功率开关和第二功率开关中的一个的第二控制端子电压，以及基于第一控制端子电压接通第一功率开关，和基于第二控制端子电压接通第二功率开关。
可选地，驱动器适用于当第一控制端子电压达到第一阈值时接通第一功率开关；以及当第二控制端子电压达到第二阈值时接通第二功率开关。
可选地，第一功率开关包括与第一寄生电流相关联的第一寄生电容器；并且第二功率开关包括与第二寄生电流相关联的第二寄生电容器。
可选地，第一控制端子电压是第一寄生电流或第二寄生电流的函数；并且第二控制端子电压是第一寄生电流或第二寄生电流的函数。
可选地，切换节点具有切换电压；其中第一寄生电流和第二寄生电流是切换电压的时间导数的函数。例如，寄生电流的符号(正或负)可以根据切换电压的时间导数是正还是负而改变。
可选地，驱动器包括：第一比较器，其将第一控制端子电压与第一参考进行比较并提供第一比较信号；第二比较器，其将第二控制端子电压与第二参考进行比较并提供第二比较信号；控制器，其耦合到第一比较器和第二比较器；该控制器适用于提供使第一功率开关接通的第一控制信号和使所述第二功率开关接通的第二控制信号；其中第一控制信号基于第一比较信号；以及其中，第二控制信号基于第二比较信号。
例如，可以选择第一参考来识别超过第一阈值的第一控制端子电压的减小。类似地，可以选择第二参考来识别超过第二阈值的第二控制端子电压的减小。
可选地，切换节点具有切换电压，该切换电压在第一瞬态时段期间从第一值增加到第二值，并且在第二瞬态时段期间从第二值减小到第一值；以及其中，第一比较器在第一瞬态时段期间的某点处将第一控制端子电压与第一参考电压进行比较；以及其中，第二比较器在第二瞬态时段期间的某点处将第二控制端子电压与第二参考电压进行比较。
可选地，第一比较器包括耦合到第一参考的第一晶体管；以及其中，第二比较器包含耦合到第二参考的第二晶体管。
可选地，第一比较器耦合到第一感测电阻器，以及其中，第二比较器耦合到第二感测电阻器。
可选的，第一感测电阻器被设置在切换节点和第一功率开关的控制端端子之间；并且第二感测电阻器被设置在接地端子和第二功率开关的控制端端子之间。
根据本公开的第三方面，提供了包括功率级的功率电路，该功率级包括经由切换节点耦合到第二功率开关的第一功率开关；以及驱动器，该驱动器适用于感测第一功率开关和第二功率开关中的一个的第一控制端子电压以及第一功率开关和第二功率开关中的一个的第二控制端子电压，以及基于第一控制端子电压接通第一功率开关，并基于第二控制端子电压接通第二功率开关。
可选地，功率电路至少部分地基于III/V族半导体制成。例如，功率级的第一功率开关和第二功率开关可以是GaN晶体管。
可选地，第一功率开关包括与第一寄生电流相关联的第一寄生电容器，并且第二功率开关包括与第二寄生电流相关联的第二寄生电容器。
可选地，第一控制端子电压是第一寄生电流或第二寄生电流的函数；并且第二控制端子电压是第一寄生电流或第二寄生电流的函数。
可选地，切换节点具有切换电压；并且第一寄生电流和第二寄生电流是切换电压的时间导数的函数。
可选地，驱动器包括：第一比较器，其将第一控制端子电压与第一参考进行比较并提供第一比较信号；第二比较器，其将第二控制端子电压与第二参考进行比较并提供第二比较信号；控制器，其耦合到第一比较器和第二比较器；该控制器适用于提供使第一功率开关接通的第一控制信号和使第二功率开关接通的第二控制信号；其中第一控制信号基于第一比较信号；以及其中，第二控制信号基于第二比较信号。
可选地，切换节点具有切换电压，该切换电压在第一瞬态时段期间从第一值增加到第二值，并且在第二瞬态时段期间从第二值减小到第一值；以及其中，第一比较器适用于在第一瞬态时段期间的某点处将第一控制端子电压与第一参考进行比较；以及其中，第二比较器适用于在第二瞬态时段期间的某点处将第二控制端子电压与第二参考进行比较。
根据本公开的第三方面的功率电路可以包括与根据本公开的第二方面的驱动器相关的上述的特征中的任何特征。
附图说明
在下面通过示例并参考附图来更详细地描述本公开，在附图中：
图1是用于驱动功率级的方法的流程图；
图2是功率电路图；
图3是图示了图2的电路的工作的时序图；
图4是图2的电路的示例性实施例的图；
图5是图示了图4的电路的工作的时序图；
图6是图2的电路的另一示例性实施例的图；
图7是图示了图6的电路的工作的时序图；
图8是适用于检测功率开关的栅极处的电压峰值的电路；
图9是适用于检测功率开关的栅极处的电压峰值的另一电路。
描述
图1是用于驱动功率级的方法的流程图。功率级包括经由切换节点耦合到第二功率开关的第一功率开关，并且可以被称为半桥。
在步骤110，感测第一功率开关和第二功率开关中的一个的第一控制端子电压。在步骤120，基于第一控制端子电压接通第一功率开关。在步骤130，感测第一功率开关和第二功率开关中的一个的第二控制端子电压。在步骤140，基于第二控制端子电压接通第二功率开关。
例如，第一功率开关和第二功率开关可以由具有栅极端子的功率晶体管提供。第一控制端子电压可以是第一功率晶体管的栅极端子处的栅极电压，并且第二控制端子电压可以是第二功率晶体管的栅极端子处的栅极电压。例如，当第一功率晶体管的栅极电压达到第一阈值时，可以接通第一功率晶体管。类似地，当第二功率晶体管的栅极电压达到第二阈值时，可以接通第二功率晶体管。
图2图示了功率电路200，其包括耦合到功率级的驱动器205，该功率级由经由切换节点LX耦合到低压侧功率开关S1 220的高压侧功率开关S2 210形成。
高压侧功率开关210具有第一端子(例如耦合到高压节点的漏极端子)、第二端子(例如，耦合到高压侧感测节点SH的栅极端子)和第三端子(例如，耦合到切换节点LX的源极端子)。在高压节点处提供电压V总线。高压侧功率开关210还包括在栅极端子和漏极端子之间的寄生电容器C2 212。寄生电容器C2具有也被称为密勒电容的栅极驱动电容CGD。
低压侧功率开关220具有第一端子(例如耦合到切换节点LX的漏极端子)、第二端子(例如耦合到低压侧感测节点SL的栅极端子)和第三端子(例如耦合到接地的源极端子)。低压侧功率开关220还包括在栅极端子和漏极端子之间的寄生电容器C1 222。寄生电容器C1具有也被称为密勒电容的栅极驱动电容CGD。
第一电阻R1 224被设置在接地和低压侧感测节点SL之间。第二电阻R2 214被设置在切换节点LX和高压侧感测节点SH之间。电阻R1和R2可以被称为感测电阻，因为它们分别用于测量低压侧感测节点SL和高压侧感测节点处的电压。
驱动器205包括用于操作高压侧开关S2 210的高压侧电路和用于操作低压侧开关S1 220的低压侧电路。高压侧电路由高压侧比较器240、高压侧控制器250和高压侧驱动器260形成。比较器240具有第一输入端(例如，耦合到高压侧感测节点SH的反相输入端)、第二输入端(例如，耦合到参考电压VRef2的非反相输入端)和用于提供标记为comp_2的比较器信号的输出端。高压侧控制器250具有用于接收来自比较器240的输出信号的输入端和用于提供控制信号的输出端。高压侧驱动器260具有用于接收来自高压侧控制器250的控制信号的输入端和用于在节点SH处向高压侧功率开关210提供驱动信号HS_DRV的输出端。
低压侧电路由低压侧比较器270、低压侧控制器280和低压侧驱动器290形成。比较器270具有第一输入端(例如，耦合到低压侧感测节点SL的反相输入端)、第二输入端(例如，耦合到参考电压VRef1的非反相输入端)和用于提供标记为comp_1的比较器输出信号的输出端。低压侧控制器280具有用于接收来自比较器270的输出信号的输入端和用于提供控制信号的输出端。低压侧驱动器290具有用于接收来自低压侧控制器280的控制信号的输入端和用于在节点SL处向低压侧功率开关220提供驱动信号LS_DRV的输出端。
选择电压参考VRef1和VRef2以检测由切换节点处的电压变化引起的栅极电压VG1或VG2的电压降(也被称为沟(ditch))。可以调整参考电压的值以考虑不同的变量。例如，参考电压可以取决于密勒电容、切换节点处的电压的变化率以及感测电阻器的值。
可以设置系统控制器206以断开高压侧功率开关210或低压侧功率开关220。系统控制器206耦合到高压侧控制器250和低压侧控制器280。
形成驱动器205的不同组件可根据不同的配置进行布置和组合。例如，高压侧控制器250和低压侧控制器280可以组合在单个控制器中。高压侧驱动器260可以被集成为高压侧控制器250的一部分。类似地，低压侧驱动器290可以被集成为低压侧控制器280的一部分。
在操作中，当低压侧功率开关220的漏极-源极电势改变时，寄生电容器C1 222使第一密勒电流I1在接地和低压侧功率开关220的栅极之间流动。类似地，当高压侧晶体管210的漏极-源极电势改变时，寄生电容器C2 212使第二密勒电流I2在切换节点LX和高压侧功率开关210的栅极之间流动。电流I1和I2可以改变方向，因此可以是正的或负的。图2示出了正向电流I1和正向电流I2的定义方向。
切换节点LX处的电压在所谓的瞬态时段期间变化。在瞬态时段期间，通过电容器C1和C2的电流I1和I2将分别经由用于低压侧开关S1的电阻器R1和用于高压侧开关S2的电阻器R2来驱动栅极电压VG1和VG2。然后，电压VG1和VG2可以分别由比较器270和240检测。
密勒电流I2的方向取决于电压VLX的导数的符号。密勒电流引起栅极电压VG2的变化，其可由比较器240检测到。这允许识别切换瞬态的开始和结束，而不管功率开关的漏极端子处的电压如何。
栅极电压VG2可以如下表示为密勒电流I2的函数：
VG2＝VLX-R2·I2 (1)
密勒电流I2是电压VLX的导数的函数。当导数dVLX/dt为正时，密勒电流I2为正并且从切换节点LX流向高压侧开关210的栅极。R2两端的电压V2＝R2*I2为正，并且VG2减小。当导数dVLX/dt为负时，密勒电流I2为负并从高压侧开关210的栅极流向LX节点。R2两端的电压V2为负，并且VG2增加。当导数dVLX/dt为零(null)时，密勒电流I2为零。
类似地，当低压侧晶体管220的漏极-源极电势改变时，寄生电容器C1引起密勒电流I1在切换节点LX和感测节点SH之间流动。栅极电压VG1可以如下表示为密勒电流I1的函数：
VG1＝-R1·I1 (2)
当导数dVLX/dt为正时，密勒电流I1为负并且从接地流向低压侧开关220的栅极。R1两端的电压V1为负值，并且VG1增加。当导数dVLX/dt为负时，密勒电流I1为正并且从低压侧开关220的栅极流向接地。R1两端的电压V1为正，并且VG1减小。
通过检测切换瞬态的结束，随后的切换操作可以以最小延迟触发，同时避免短路并保持安全操作。这准许以更高的切换频率操作功率级。这种方法还避免了硬切换，这确保设备安全并改善其使用寿命。
图3示出了：高压侧功率开关210的接通或断开的状态310；低压侧功率开关220的接通或断开的状态320；切换节点处的电压330；高压侧感测节点处的栅极电压VG2 340；低压侧感测节点处的栅极电压350；由高压侧比较器240提供的信号comp_2 360；以及由低压侧比较器270提供的信号comp_1 370。
用于断开高压侧功率开关210或低压侧功率开关220的时序由系统控制器提供。然而，用于接通高压侧功率开关210或低压侧功率开关220的时序由驱动器205基于分别由比较器240和270提供的比较器信号comp_2和comp_1提供。
在时间t0之前，高压侧功率开关接通(闭合)，并且低压侧功率开关断开(打开)。切换节点处的电压为高并保持基本恒定。密勒电流I1和I2为零。
在时间t0，高压侧功率开关210断开，切换节点电压330开始减小。密勒电流I1为正，而密勒电流I2为负。电压VG1 350减小而电压VG2 340增加。
在时间t0到t1之间，电压VG1小于参考电压VRef1。比较器信号370变高，并且低压侧驱动器290提供驱动信号以接通低压侧功率开关220，其在时间t2接通。
在t2和t3之间，切换节点处的电压为低并保持基本恒定。密勒电流I1和I2为零。
在时间t3，低压侧功率开关220断开，切换节点电压330开始增加。密勒电流I1为负，而密勒电流I2为正。电压VG1 350增加而电压VG2 340减小。
在时间t3到t4之间，电压VG2小于参考电压VRef2。比较器输出信号360变高，并且高压侧驱动器260提供驱动信号以接通高压侧功率开关，其在时间t5接通。
时间t0和t2或者时间t3和t5之间的持续时间可以被称为瞬态时段。在时间t0和t2之间的第一瞬态时段期间，切换节点处的电压从第一电压电平减小到第二电压电平。在时间t3和t5之间的第二瞬态时段期间，切换节点处的电压从第二电压电平增加到第一电压电平。
高压侧控制器250和低压侧控制器280可以适用于分别处理比较器信号comp_1和comp_2。每个控制器可以基于比较器信号生成控制信号。比较器信号comp_1和comp_2也可以用作参考来执行电路中的其他任务。
图4图示了图2的电路的示例性实施例。图4共享了许多与图2中图示的那些组件类似的组件，因此相同的参考数字用于表示相应的组件，并且为了简洁起见将不再重复对它们的描述。
功率电路400包括耦合到功率级的驱动器405。驱动器405包括由耦合到电阻器R4444的晶体管Q2 442形成的比较器440。电阻器444具有在输入节点I处耦合到二极管448的第一端子和在输出节点O处耦合到晶体管Q2 442的第二端子。二极管448具有耦合到干线电压Vcc的第一端子和在节点I处耦合到电阻R4 444的第二端子。晶体管442具有耦合到电阻器R4的漏极端子、耦合到参考电压VRef2的栅极端子和在节点SH处耦合到高压侧功率开关210的栅极端子的源极端子。电阻R4 444在节点I处经由启动电容器446耦合到切换节点LX。比较器440的输出端耦合到高压侧控制器450以用于向高压侧驱动器460提供控制信号。高压侧驱动器460适用于向高压侧功率开关210提供驱动信号。比较器440用于检测电阻器R2214两端的电压，并将比较器信号cmp_hs提供给高压侧控制器450。比较器信号可以例如使用数字逻辑来进一步进行处理。
驱动器405还包括由耦合到电阻器R3 474的晶体管Q1 472形成的另一个比较器470。电阻器474具有耦合到干线电压Vcc的第一端子和在输出节点O’处耦合到晶体管Q1472的第二端子。晶体管472具有耦合到电阻器R3的漏极端子、耦合到参考电压VRef1的栅极端子和在节点SL处耦合到低压侧功率开关220的栅极端子的源极端子。比较器470的输出端耦合到低压侧控制器480以用于向低压侧驱动器490提供控制信号。低压侧驱动器490适用于向低压侧功率开关220提供驱动信号。比较器470用于检测电阻器R1 224两端的电压并将比较器信号cmp_ls提供给低压侧控制器480。比较器信号可以例如使用数字逻辑来进一步进行处理。
系统控制器406耦合到高压侧控制器450和低压侧控制器480。系统控制器可以适用于分别向高压侧控制器和低压侧控制器480提供一对信号HS_en和LS_en。这样的信号可用于断开高压侧功率开关和低压侧功率开关。
图5是图示了图4的电路的工作的时序图。该时序图示出了切换节点处的电压VLX510、高压侧功率开关210的栅极电压520VG以及比较器440的输出电压530(也被称为比较器信号)。参考电压VRef2可以被选择为等于晶体管Q2 442的阈值电压Vth。
图6图示了图2的电路的另一示例性实施例。图6共享了许多与图2中图示的那些组件类似的组件，因此相同的参考数字用于表示相应的组件，并且为了简洁起见将不再重复对它们的描述。功率电路600包括耦合到功率级的驱动器605。
驱动器605包括用于操作高压侧开关210的高压侧电路和用于操作低压侧开关220的低压侧电路。高压侧电路由高压侧比较器640、高压侧控制器650和高压侧驱动器660形成。比较器640包括耦合到第二晶体管Q2 644的第一晶体管Q1 642。
晶体管Q1 642具有耦合到电阻器R2 646的漏极端子、耦合到参考电压VRef的栅极端子和在输入节点I处耦合到高压侧功率开关210的栅极端子的源极端子。电阻R2 646耦合到电压V启动。
晶体管Q2 644具有耦合到电阻器R1 648的漏极端子、用于接收信号HS_DET_EN的栅极端子和耦合到切换节点的源极端子。电阻R1 648在节点I处耦合到晶体管Q1 642的源极端子。
比较器640的输出端耦合到高压侧控制器650。可选地，反相器652可以被设置在比较器640和控制器650之间以反转比较器信号。高压侧控制器650在节点B处耦合到V启动并在切换节点LX处耦合到Vlx。高压侧控制器650具有用于接收比较器输出信号comp_out_inv的输入端和用于向驱动器660提供一对控制信号HS_PU和HS_PD的两个输出端。
高压侧驱动器660包括在节点G处耦合到下拉晶体管664的上拉晶体管662。上拉晶体管662具有：用于接收来自控制器650的控制信号HS_PU的栅极端子；耦合到节点G的漏极端子；以及在节点B处耦合到启动电压V启动的源极端子。下拉晶体管664具有：用于接收来自控制器650的控制信号HS_PD的栅极端子；耦合到节点G的漏极端子；以及耦合到切换节点LX的源极端子。启动电容器C启动654被设置在节点B和切换节点LX之间。
低压侧电路680由低压侧比较器、低压侧控制器和低压侧驱动器形成。低压侧比较器和低压侧驱动器可以以与高压侧比较器640和高压侧驱动器660相同的方式实现。
系统控制器606可以耦合到高压侧电路和低压侧电路。在该示例中，系统控制器606适用于分别向高压侧控制器和低压侧控制器提供第一对信号HS_en和LS_en。系统控制器606还适用于分别向高压侧比较器和低压侧比较器提供第二对检测使能信号HS_DET_en和LS_DET_en。
例如，高压侧检测使能信号HS_DET_en可以用于接通晶体管Q2 644。高压侧驱动器电路可以用于禁用晶体管Q2。在可替代的实施例中，检测使能信号可以由电路的另一个组件提供。
功率开关栅极电压的检测可以单片集成为栅极驱动电路的一部分。这减少了确定用于接通功率开关的时间可能需要的外部组件的数量。
图7是图示了图6的电路的工作的时序图。该图示出了：切换节点处的电压Vlx710；上拉晶体管662的栅极电压720；下拉晶体管664的栅极电压730；晶体管Q2 644处的栅极电压740；高压侧功率开关210处的栅极电压750；以及由比较器640提供的输出信号760。
在操作中，晶体管Q2 644在瞬态时段期间接通(闭合)，并且在高压侧功率开关接通时断开。波形740图示了这种行为。结果，感测电阻R2 648仅在感测高压侧功率开关210的栅极处的电压所必需的短时间内连接到切换节点。这准许减少死区时间，同时最小化功率损耗。
以上参考图2、图4和图6描述的电路被设计为检测也被称为负沟的功率开关的栅极电压VG的降低。然而，也可以检测也被称为电压峰值的栅极电压的增加。
图8图示了适用于检测功率开关820的栅极电压VG的电路800，该栅极电压VG大于参考电压VRef。功率开关820具有在节点A处耦合到电路800的栅极端子。电路800包括耦合到检测器电路的驱动器。驱动器由在节点A处耦合到下拉晶体管824的上拉晶体管822形成。检测器电路包括：电阻R3 826；比较器828和用于提供参考电压VRef的电压源829。上拉晶体管822具有：栅极端子；耦合到节点A的漏极端子；以及耦合到电阻R3 826的源极端子。上拉晶体管822和电阻器826耦合到干线电压Vcc。比较器828具有：耦合到电阻R3 826的非反相输入端；耦合到电压源的反相输入端；以及用于向控制器(未示出)提供比较信号的输出端。
图9图示了适用于检测功率开关的栅极电压处的峰值的另一电路900。图9共享了与图8中图示的那些组件类似的组件，因此相同的参考数字用于表示相应的组件，并且为了简洁起见将不再重复对它们的描述。在该示例中，检测电路包括第一电阻R1 932、第二电阻R2 934、晶体管936和电压源938。晶体管936具有在节点B处耦合到电阻R1 932的源极端子、耦合到电压源938的栅极端子和在输出节点C处耦合到电阻R2 934的漏极端子。
以上参考图2、图4、图6、图8和图9描述的电路中的任意电路可以全部或部分地基于III/V族半导体(诸如，氮化镓(GaN))来实现。基于诸如氮化镓(GaN)的III/V族半导体的晶体管与其基于硅的对应物相比展现出相对低的导通电阻并且能够实现更高的切换速度。因此，GaN晶体管非常适合用于快速功率切换转换器的设计。
本领域技术人员将理解，在不脱离本公开的情况下，所公开的布置的变化是可能的。图2、图4、图6的电路被设计为感测高压侧功率开关的栅极电压以控制高压侧功率开关的接通；并感测低压侧功率开关的栅极电压以控制低压侧功率开关的接通。图2、图4和图6的电路可以被修改为感测高压侧功率开关的栅极电压以控制低压侧功率开关的接通；并感测低压侧功率开关的栅极电压以控制高压侧功率开关的接通。因此，仅通过示例的方式而不是为了限制的目的做出具体实施例的以上描述。技术人员将清楚，在没有显著改变的情况下，可以对所描述的操作进行微小的修改。

Claims (24)

1.一种驱动功率级的方法，所述功率级包括经由切换节点耦合到第二功率开关的第一功率开关；所述方法包括：
感测所述第一功率开关和所述第二功率开关中的一个的第一控制端子电压，并基于所述第一控制端子电压接通所述第一功率开关；
感测所述第一功率开关和所述第二功率开关中的一个的第二控制端子电压，并基于所述第二控制端子电压接通所述第二功率开关。
2.如权利要求1所述的方法，其中，当所述第一控制端子电压达到第一阈值时，接通所述第一功率开关；以及其中，当所述第二控制端子电压达到第二阈值时，接通所述第二功率开关。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：
将所述第一控制端子电压与第一参考值进行比较；以及基于该比较生成第一控制信号以接通所述第一功率开关；
将所述第二控制端子电压与第二参考值进行比较；以及基于该比较生成第二控制信号以接通所述第二功率开关。
4.如权利要求1所述的方法，
其中，所述第一功率开关包括与第一寄生电流相关联的第一寄生电容器，以及
其中，所述第二功率开关包括与第二寄生电流相关联的第二寄生电容器。
5.如权利要求4所述的方法，其中，所述第一控制端子电压是所述第一寄生电流或所述第二寄生电流的函数；以及其中，所述第二控制端子电压是所述第一寄生电流或所述第二寄生电流的函数。
6.如权利要求4所述的方法，其中，所述切换节点具有切换电压；以及其中，所述第一寄生电流和所述第二寄生电流是所述切换电压的时间导数的函数。
7.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述切换节点具有在瞬态时段期间在第一值和第二值之间变化的切换电压；以及其中，在所述瞬态时段期间的某点处感测所述第一控制端子电压和所述第二控制端子电压。
8.一种用于功率级的驱动器，所述功率级包括经由切换节点耦合到第二功率开关的第一功率开关；所述驱动器适用于：
感测所述第一功率开关和所述第二功率开关中的一个的第一控制端子电压，
感测所述第一功率开关和所述第二功率开关中的一个的第二控制端子电压；以及
基于所述第一控制端子电压接通所述第一功率开关，并基于所述第二控制端子电压接通所述第二功率开关。
9.如权利要求8所述的驱动器，其中，所述驱动器适用于当所述第一控制端子电压达到第一阈值时接通所述第一功率开关；以及当所述第二控制端子电压达到第二阈值时接通所述第二功率开关。
10.如权利要求8所述的驱动器，
其中，所述第一功率开关包括与第一寄生电流相关联的第一寄生电容器，以及
其中，所述第二功率开关包括与第二寄生电流相关联的第二寄生电容器。
11.如权利要求10所述的驱动器，其中，所述第一控制端子电压是所述第一寄生电流或所述第二寄生电流的函数；以及其中，所述第二控制端子电压是所述第一寄生电流或所述第二寄生电流的函数。
12.如权利要求10所述的驱动器，其中，所述切换节点具有切换电压；以及其中，所述第一寄生电流和所述第二寄生电流是所述切换电压的时间导数的函数。
13.如权利要求8至12中的任一项所述的驱动器，还包括：
第一比较器，其用于将所述第一控制端子电压与第一参考进行比较并提供第一比较信号；
第二比较器，其用于将所述第二控制端子电压与第二参考进行比较并提供第二比较信号；
控制器，其耦合到所述第一比较器和所述第二比较器；所述控制器适用于提供使所述第一功率开关接通的第一控制信号和使所述第二功率开关接通的第二控制信号；其中，所述第一控制信号基于所述第一比较信号；以及其中，所述第二控制信号基于所述第二比较信号。
14.如权利要求13所述的驱动器，其中，所述切换节点具有切换电压，所述切换电压在第一瞬态时段期间从第一值增加到第二值，并在第二瞬态时段期间从所述第二值减小到所述第一值；以及
其中，所述第一比较器适用于在所述第一瞬态时段期间的某点处将所述第一控制端子电压与所述第一参考进行比较；以及
其中，所述第二比较器适用于在所述第二瞬态时段期间的某点处将所述第二控制端子电压与所述第二参考进行比较。
15.如权利要求13所述的驱动器，其中，所述第一比较器包括耦合到所述第一参考的第一晶体管；以及其中，所述第二比较器包括耦合到所述第二参考的第二晶体管。
16.如权利要求13所述的驱动器，其中，所述第一比较器耦合到第一感测电阻器；以及其中，所述第二比较器耦合到第二感测电阻器。
17.如权利要求16所述的驱动器，其中，所述第一感测电阻器被设置在所述切换节点和所述第一功率开关的控制端端子之间；以及其中，所述第二感测电阻器被设置在接地端子和所述第二功率开关的控制端端子之间。
18.一种功率电路，包括：
功率级，其包括经由切换节点耦合到第二功率开关的第一功率开关；以及
驱动器，所述驱动器适用于：
感测所述第一功率开关和所述第二功率开关中的一个的第一控制端子电压以及所述第一功率开关和所述第二功率开关中的一个的第二控制端子电压；
基于所述第一控制端子电压接通所述第一功率开关，以及
基于所述第二控制端子电压接通所述第二功率开关。
19.如权利要求18所述的功率电路，其中，所述功率电路至少部分地基于III/V族半导体制成。
20.如权利要求18所述的功率电路，
其中，所述第一功率开关包括与第一寄生电流相关联的第一寄生电容器，以及
其中，所述第二功率开关包括与第二寄生电流相关联的第二寄生电容器。
21.如权利要求20所述的功率电路，其中，所述第一控制端子电压是所述第一寄生电流或所述第二寄生电流的函数；以及其中，所述第二控制端子电压是所述第一寄生电流或所述第二寄生电流的函数。
22.如权利要求20所述的功率电路，其中所述切换节点具有切换电压；以及其中，所述第一寄生电流和所述第二寄生电流是所述切换电压的时间导数的函数。
23.如权利要求18至22中的任一项所述的功率电路，其中，所述驱动器包括：
第一比较器，其用于将所述第一控制端子电压与第一参考进行比较并提供第一比较信号；
第二比较器，其用于将所述第二控制端子电压与第二参考进行比较并提供第二比较信号；
控制器，其耦合到所述第一比较器和所述第二比较器；所述控制器适用于提供使所述第一功率开关接通的第一控制信号和使所述第二功率开关接通的第二控制信号；其中，所述第一控制信号基于所述第一比较信号；以及其中，所述第二控制信号基于所述第二比较信号。
24.如权利要求23所述的功率电路，其中，所述切换节点具有切换电压，所述切换电压在第一瞬态时段期间从第一值增加到第二值，并且在第二瞬态期间从所述第二值减小到所述第一值；以及
其中，所述第一比较器适用于在所述第一瞬态时段期间的某点处将所述第一控制端子电压与所述第一参考进行比较；以及
其中，所述第二比较器适用于在所述第二瞬态时段期间的某点处将所述第二控制端子电压与所述第二参考进行比较。
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