CN1917344A - 形成启动设备的方法及其结构 - Google Patents
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Abstract
在一个实施例中，一种用于PWM电源控制器的启动控制器被形成以生成相对于温度的改变以及由启动控制器接收的输出电压的改变为基本恒定的电流。
Description
技术领域
本发明一般涉及电子设备，更具体地说，涉及形成半导体设备和结构的方法。
背景技术
过去，半导体产业使用各种方法和结构来形成脱机启动电路，该电路接收电压并形成用于操作连接到启动电路的其它电路的输出电压。在很多情况下，启动电路形成用于对电容器充电以生成输出电压的电流。在很多情况下，如果输出电压的值改变，则由启动电路生成的电流将改变。此外，如果周围温度改变，则电流将改变。结果，在高温生成输出电压需要比在低温生成输出电压长的时间。这种额外时间周期使得难以设计使用输出电压的电路。此外，电流的最大值通常是电流的最小值的两到三倍，从而增加了使用现有脱机启动电路的难度。
因此，期望有一种具有在温度的范围上稳定并且在输出电压的值变化时稳定的电流的启动电路。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种电压启动电路，包括：
高电压元件，其具有用于接收输入电压的输入、被配置为从输入电压中形成中间电压的第一输出、以及被配置为形成第一电流的第二输出；
第一晶体管，其被耦合为接收从中间电压得到的基本恒定的电流；以及
第一电阻，其被配置为接收第一电流。
在一个优选实施例中，电压启动电路还包括耦合在第一晶体管和第一电阻之间的第一二极管。
在另一个优选实施例中，第一二极管是二极管耦合的第一双极型晶体管，以及还包括在第一电阻和第一晶体管之间耦合的第二二极管。
在另一个优选实施例中，第二二极管是二极管耦合的第二双极型晶体管。
在另一个优选实施例中，第一晶体管具有被耦合为接收基本上恒定的电流的第一电流承载电极、控制电极和第二电流承载电极。其中第一双极型晶体管具有耦合到第一晶体管的控制电极的集电极和基极、以及射极。其中，第二双极型晶体管具有耦合到第一双极型晶体管的射极的集电极和基极、以及耦合到第一电阻的第一端子的射极。
在另一个优选实施例中，电压启动电路包括：第一JFET晶体管，其被耦合为接收中间电压并在饱和模式下运行，以及作为响应而生成基本恒定的第二电流。
在另一个优选实施例中，电压启动电路还包括：第一电流镜，其被耦合为接收第二电流，并作为响应而形成与第二电流成比例的第三电流。
在另一个优选实施例中，电压启动电路还包括：被耦合以接收第三电流并作为响应形成基本恒定的电流的第二电流镜。
在另一个优选实施例中，所述高电压元件包括：第一JFET晶体管，其在公共节点被耦合到第一MOS晶体管，其中，所述第一JFET晶体管接收输入电压，所述第一MOS晶体管接收中间电压并形成第一电流，以及所述高电压元件在公共节点形成中间电压。
在另一个优选实施例中，第一晶体管被耦合成接收表示第一电流的控制电压。其中第一晶体管被耦合成控制所述高电压元件以维持第一电流基本恒定。
根据本发明的另一个方面，提供了一种形成启动控制器的方法，包括：
配置高电压元件来接收输入电压以及作为响应而在第一输出上形成中间电压并在第二输出上形成第一电流；
配置启动控制器，以使用第一电流形成输出电压；以及
配置第一控制电路，以便相对于输出电压的改变而维持第一电流基本恒定。
在另一个优选实施例中，所述方法还包括：配置第一晶体管来接收中间电压并形成具有第一值的第二电流。
在另一个优选实施例中，配置第一晶体管来接收中间电压包括：将第一晶体管配置为在中间电压以饱和模式进行操作的JFET晶体管。
在另一个优选实施例中，所述方法还包括：配置第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管来接收第二电流，其中，所述第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管被配置为具有用于相对于温度的改变而维持第二电流基本恒定的作为温度的函数的电压降。
在另一个优选实施例中，所述方法还包括：对于在大约-40和+125之间的温度改变，维持第二电流基本恒定。
在另一个优选实施例中，配置第一晶体管和第二晶体管来接收第二电流的步骤包括：配置二极管耦合的双极型晶体管来接收第二电流，以及配置MOS晶体管被耦合成从二极管耦合的双极型晶体管接收第二电流。
在另一个优选实施例中，配置第一控制电路以相对于输出电压的改变而维持第一电流基本恒定的步骤包括：将第一电阻耦合为接收第一电流，并且将MOS晶体管的栅极到源极电压和第一双极型晶体管的基极射极电压与第一电阻并联地进行耦合。
在另一个优选实施例中，所述方法还包括：将第二双极型晶体管的基极射极电压与第一双极型晶体管的基极射极电压串联地耦合。
根据本发明的再一个方面，提供了一种形成启动控制器的方法，包括：
配置控制电路以从第一晶体管接收第一电流；
配置控制电路以耦合第一电流来形成启动控制器的输出电压；以及
配置控制电路的控制晶体管，以接收相对于输出电压的变化基本恒定的第二电流并控制第一晶体管以相对于输出电压的变化而维持第一电流基本恒定。
在另一个优选实施例中，配置控制电路以从第一晶体管接收第一电流的步骤包括：配置高电压元件以形成第一电流，其中，所述第一晶体管是高电压元件的一部分，并且还包括：将JFET耦合为从高电压元件接收电压并作为响应而形成第二电流。
附图说明
图1示意性地示出根据本发明的具有启动控制器的一部分的实施例的电源系统的一部分的实施例；
图2示意性地示出根据本发明的具有启动控制器的一部分的另一实施例的电源系统的一部分的实施例；以及
图3示意性地示出包括根据本发明的图1的启动控制器的半导体设备的放大的平面图。
为了示出的简明和清楚，图中的元件不必按照比率绘制，并且不同附图中的相同标号表示相同的元件。此外，为了描述的简明而省略对公知步骤和元件的描述和细节。如在此使用的那样，电流承载电极表示承载通过设备的电流的设备的单元，诸如MOS晶体管的源极或漏极、或者双极型晶体管的射极或集电极、或者二极管的阳极或阴极，以及控制电极表示控制通过设备的电流的设备的元件，诸如MOS晶体管的栅极或双极型晶体管的基极。虽然将设备在此解释为某些N沟道或P沟道设备，但本领域普通技术人员应理解，根据本发明，还可有互补型的设备。本领域技术人员应理解，在此使用的术语“在此期间”，“与之同时”以及“当......时”并非是表示在发起动作时立刻发生动作的精确术语，而是在由发起动作所发起的反应之间有小的但合理的延迟。
具体实施方式
图1示例性地示出使用电源控制器21的实施例的功率控制系统10的一部分的实施例。电源控制器21通常包括启动控制器25的示例性实施例，并且通常包括诸如脉宽调制(PWM)控制器24的其它单元。形成启动控制器25以接收具有高的值的输入电压，并响应于此而形成用于操作通常不能在输入电压的高电压值进行操作的设备(诸如PWM控制器24)的操作电压。控制器25被配置为控制用于形成电源电路的操作电压的电流的值，从而控制器21可提供平滑控制的启动。此外启动控制器25形成对于温度改变和操作电压的值改变基本恒定的电流。
系统10接收功率输入端子11和功率回路(return)回端子12之间的输入电压，并形成电压输出13和电压回路14之间的输出电压。负载16通常连接在输出13和回路14之间以接收输出电压。其它组件通常外部连接到控制器21以提供系统10的期望功能。例如，能量存储电容器18、功率晶体管17、变压器15和反馈网络(FB)通常是系统10的一部分。整流二极管和另一存储电容器通常连接到变压器15的次级侧从而帮助形成输出电压。除了连接至其的整流二极管和存储电容器以及反馈网络(FB)之外，仅示出负载16和变压器15以帮助描述控制器21的操作。本领域技术人员应理解，图1中未示出的其它公知组件和功能通常被包括以形成完整的电源控制系统。在多数实施例中，在半导体管芯上形成控制器25，以及除了连接至其的整流二极管和存储电容器以及反馈网络(FB)之外，晶体管17、负载16、变压器15也位于在其上形成控制器25的半导体管芯的外部。在某些实施例中，PWM控制器24、或晶体管17、或反馈网络(FB)的一部分可以是在其上形成控制器25的半导体管芯的另一部分。
控制器25包括高电压启动设备26，形成高电压启动设备以在第一端子上接收高电压，以及除了响应于此而在设备26的电流输出上形成电流之外，还响应于此而在内部节点27处和设备26的电压输出上形成中间电压(VI)。高电压通常可以是大于可损坏控制器21的其它电子元件的电压的任意电压。高输入电压通常大于大概五十伏特，并且可以是七百伏特或更高。中间电压(VI)通常小于约五十伏特，并且通常是大约四十伏特或更小。设备26包括第一JFET 28和MOS晶体管29。这些启动设备对于本领域技术人员是公知的。在1995年12月19日授予Tisinger等的美国专利5177,475、2005年4月14日公布的发明人为Halamik等的美国专利公布2005/0077551、以及2005年4月14日公布的发明人为Halamik等的美国专利公布2005/0077933中公开了用于设备26的合适的元件的示例，其在此引入作为参考。控制器25使用来自设备26的输出电流以提供用于形成操作电压的在输出22上的电流33。为了控制电流33的值，控制器21具有电流整流环路50和保护环路55。电流整流环路50用于整流电流33的值，并包括补偿环路45和晶体管41、42和51。补偿环路45有助于相对于输入电压和操作电压的值改变而维持电流33的值基本恒定，并还有助于相对于温度改变而维持电流33的值基本恒定。补偿环路45包括检测电阻49、控制晶体管46、作为二极管耦合的双极型晶体管47形成的第一补偿二极管以及作为二极管耦合的双极型晶体管48形成的第二补偿型二极管。电阻49优选地与第一二极管、第二二极管以及晶体管46的栅极到源极并联。保护环路55包括被配置为扩散致窄电阻(pinch resistor)的第二JFET 58、电流晶体管56和57。JFET 58设置晶体管56和57的栅极电压。
设备26和控制器21和25接收控制器21的输入70和回路71之间的高电压值输入电压。输入70可直接连接到端子11或可通过变压器15接收输入电压。回路71一般连接到端子12。控制器21通常包括输入/输出端子或用于将电流33提供给电荷电容器18并在输出72上形成操作电压的输出72。在控制器25的操作的部分期间，输出72形成电流33作为输出，在操作的其它部分期间，控制器21从输出72接收功率。控制器21通常还包括：输入73，用于从反馈网络(FB)接收检测信号；以及输出74，用于提供用于控制晶体管17并对输出13和回路14之间的输出电压的值进行整流的PWM控制信号。
控制器25通常还包括检测器62、控制晶体管64和控制电阻65，用于依次操作设备26。检测器62和晶体管64控制施加到晶体管29以将操作电压整流到期望的值的控制电压的值。这样的检测器和控制器对于本领域技术人员来说是公知的。控制器21还包括电流镜连接的晶体管36和37、作为二极管耦合的双极型晶体管35形成的温度补偿二极管、电流镜连接的晶体管40、41和42、以及控制晶体管51。检测器62从输出72接收操作电压，并响应于此而控制设备26的晶体管29。检测器62通常被形成为接收操作电压并当操作电压等于或大于期望的操作电压值时响应于此而启用晶体管64，从而禁用晶体管29和电流33。启用晶体管64允许将晶体管29的栅极被拉低以禁用晶体管29和禁用电流33。通常将形成在输出72上的期望的操作电压值选择为提供用于控制器25的外部的其它电路(诸如PWM控制器24)的普通操作的值。
在操作中，随着端子11和输入70处的输入电压从零开始增加，在输出72的操作电压也从零开始。因此，控制器25不操作，没有来自设备26的输出电压。随着输入电压增加，电流开始流经变压器15并流入输入70和设备26。随着由设备26接收的电压增加，JFET 28开启，并通过电阻31和二极管61向晶体管29提供偏置电流。电阻31将晶体管29的控制输入拉到在节点27的中间电压，并启用晶体管29来提供电流33。电流33使得在电阻49上产生电压降，并还开始充电电容器18来形成操作电压。随着输入电压增加超过JFET 28的夹断电压，JFET 28将节点27箝位在JFET 28的夹断电压，因此将中间电压箝位在JFET 28的夹断电压。电流33继续流过以充电电容器18。电流整流环路50整流电流33的值。晶体管46、47和48允许电流33增加，直到穿过电阻49的电压降基本上等于晶体管46的阈值电压减去晶体管47和48的阈值电压，从而启用晶体管46。晶体管46、47和48控制晶体管51，所述晶体管51控制晶体管29维持电流33在某个值，从而穿过电阻49的电压降基本等于晶体管46的栅极到源极电压(Vgs)减去晶体管47和48的射极到基极电压(Vbe)，从而保持电流33的值基本恒定。当将电容器18充电到期望的操作电压值时，控制环路50继续保持电流33的值基本恒定。当形成在电容器18上的操作电压的值改变时保持电流33基本恒定会导致形成操作电压的期望值的完全可预测的时间。具有完全可预测的时间来达到操作电压的期望值减少了使用控制器25的系统的设计复杂性。
当电流33已经将电容器18充电到操作电压的期望值时，检测器62检测期望的操作电压值，并迫使输出为高以启用晶体管64。晶体管64允许将晶体管29的控制电极下拉到低，从而禁用晶体管29和电流33。当输出72接近操作电压的期望的值并且晶体管64打开以将晶体管29的栅极下拉到低时，二极管61阻塞反向电流。二极管61优选地为Schottky二极管。如果在输出72上的操作电压减少到检测器62的阈值电压的期望的操作电压值之下，则检测器62的输出再次变为低以禁用晶体管64并重新启用晶体管29来提供电流33，并再次将电容器18充电到期望的操作电压值。
JFET 58从节点27接收中间电压，并形成流经晶体管35和36的电流60。电流60的值不取决于在输出72的操作电压的值。晶体管36和37的电流镜配置形成流经晶体管40的相似电流。晶体管40、41和42的电流镜配置形成流经晶体管42的电流44和流经晶体管41和46的电流43。由于电流镜配置，电流43和44也基本恒定。在另一实施例中，可改变电流镜晶体管的大小的比率以使电流43和44与电流60的值成比例。由于JFET 58在饱和区域或饱和操作模式进行操作，因此电流60是由JFET 58的阻抗控制的基本恒定的电流。如果在输出72上的操作电压变化，则电流60的值仍旧基本恒定。因为电流60基本恒定，所以流经晶体管46的电流48对于在输出72上的操作电压的值中的改变也基本恒定。因为电流43基本恒定，所以即使当操作电压的值改变时，晶体管46的栅极到源极电压(Vgs)也基本恒定。穿过电阻49的电压降等于晶体管46的Vgs减去晶体管47的Vbe，减去晶体管48的Vbe。晶体管47和48的Vbe是在电压上恒定的。由于当操作电压的值改变时，晶体管46的Vgs和晶体管47和48的Vbe基本恒定，因此当操作电压的值改变时，穿过电阻49的电压降也基本恒定。穿过电阻49的恒定电压使得电流33的值在输入电压的值改变时以及在操作电压的值改变时(例如增加或减少时)基本恒定。
随着控制器25的温度增加，电阻49的值增加，晶体管46的Vgs减少。此外，晶体管47和48的Vbe随温度而减少，从而补偿晶体管46的Vgs的减少和电阻49的值的增加。为了保持电流33的值在温度改变时基本恒定，控制器25被配置为保持电流60、43和44的值随着温度改变而基本恒定。选择JFET 58和晶体管35和36的尺寸以保持电流60的值在温度改变时基本恒定。晶体管36、37、41和42的电流镜配置确保电流43和44以及镜电流60的值随温度改变而仍旧基本恒定。当温度增加时，JFET 58的等效阻抗增加。为了保持电流60基本恒定，控制器25被配置为在节点59减少JFET 58的源极上的电压来补偿JFET 58的等效阻抗中的改变。晶体管35的Vbe和晶体管36的Vgs都随温度而减少。选择电流60的值和晶体管36和37的尺寸以确保在电流60的值处随温度的晶体管36的Vgs变化和晶体管35的Vbe变化补偿JFET 58的阻抗的变化。本领域技术人员应理解，在温度减少时产生相反的改变。
目的在于配置控制器25，从而电流33相对于在输出72上的操作电压中的改变以及温度的改变是恒定的。然而，本领域公知的是，总是存在妨碍元件维持确切恒定电压的微小方差(minor variance)。本领域应理解，将达到大约百分之十(10％)的偏差看作偏离确切恒定的理想目标的合理的方差。
应当相信，补偿环路45对于从大约0.5伏到大于操作电压的最大值的操作电压改变而维持电流33的改变在大约百分之十(10％)之内。在一个示例性实施例中，对于在近似0.5伏到12.8伏之间的操作电压改变，电流33的改变小于百分之十。此外，温度补偿在大约负四十到正一百二十五摄氏度之间的温度改变的范围中使电流33的改变在大约百分之十(10％)之内。在优选实施例中，电流33在温度上的总的变化以及操作电压变化不大于大约百分之十(10％)。
在一个示例性实施例中，在室温下，电流60的值形成为大于2.5毫安，晶体管35被形成为在室温下具有大约0.75V的Vbe，晶体管36的Vgs被形成为在室温下是大约两伏。此外，晶体管36和37的栅极宽度大约是二十微米。在该示例实施例中，晶体管36和37是LDMOS晶体管。
形成保护环路55以防止如果输出72被短路到端子12而损坏设备26和控制器25。如果将输出72拉低，则晶体管56和57的源极基本在端子12的电压，但晶体管56和57的栅极被箝位到基本等于晶体管36的Vgs加上晶体管35的Vbe的电压，从而启用晶体管56和57。启用晶体管56会把晶体管29的栅极拉低，从而禁用晶体管29并禁用电流33。当禁用晶体管29时，从节点27通过晶体管57和电阻31、二极管61和晶体管56将电流施加到输出72。通过晶体管56和57从设备26提供的电流与电流33的值相比通常是小的电流值。例如，晶体管56和57可提供大约两百(200)微安，这比由电流33施加的典型的五(5)毫安要小得多。由晶体管56和57提供的该电流值足够小，而不会导致对设备26的损坏，但对于一旦消除在输出72上的短路就开始充电电容器18来说是足够大的。一旦从输出72消除短路，来自晶体管56和57的电流就对电容器18充电，直到输出72上的电压对禁用晶体管56和57来说足够大，从而允许电流整流环路50和检测器62以及晶体管64控制设备26的操作。
为了帮助控制器25的操作，将设备26的输入连接到输入70，设备26的电流输出共同连接到晶体管51的漏极、晶体管48的射极以及电阻49的第一端子。设备26的节点27的电压输出共同连接到JFET58的漏极、电阻31的第一端子、晶体管57的漏极以及JFET 58的漏极。设备26的控制输入和晶体管29的栅极共同连接到晶体管51的源极、晶体管42的源极、晶体管41的源极、晶体管40的源极、晶体管56的漏极以及二极管61的阴极。二极管61的阳极共同地连接到电阻31的第二端子以及通过电阻连接到晶体管64的漏极。晶体管64的栅极共同连接到电阻65的第一端子和检测器62的输出。晶体管64的源极共同连接到电阻65的第二端子和回路71。晶体管56的源极共同连接到晶体管57的源极、晶体管46的源极、电阻49的第二端子、输出72和控制器25的输出22。晶体管57的栅极共同连接到JFET 58的源极、晶体管56的栅极以及晶体管35的基极和集电极。晶体管35的射极共同连接到晶体管36的漏极以及晶体管36和37的栅极。晶体管36的源极共同连接到回路71和晶体管37的源极。晶体管37的漏极共同连接到晶体管40的漏极、晶体管40和41的栅极以及晶体管42的栅极。晶体管41的漏极共同连接到晶体管51的栅极和晶体管46的漏极。晶体管46的栅极共同连接到晶体管42的漏极以及晶体管47的基极和集电极。晶体管47的射极共同连接到晶体管48的集电极和基极。
图2示例性地示出作为系统10的替换实施例的功率控制系统80的一部分的实施例。系统80包括使用作为控制器21的替换实施例的电源控制器81的实施例。控制器81包括作为在图1的描述中解释的控制器25的替换实施例的启动控制器82的示例性实施例。控制器82包括电流整流环路95、保护环路84和补偿环路89。控制器82还包括Schottky二极管94。电流整流环路95包括电流检测电阻98、控制晶体管96、和双极型晶体管97。保护环路84包括双极型晶体管85和86。补偿环路89包括晶体管90和双极型晶体管91，双极型晶体管91以电流镜配置和晶体管92相连。
环路95整流电流33的值。电阻98被形成为与晶体管96的栅极和源极并联。随着电流33流经电阻98，其形成晶体管96的Vgs。晶体管96控制对晶体管29的栅极电压进行控制的晶体管97的基极电流。随着电流33增加(或减少)，晶体管96和97控制晶体管29减少(或增加)晶体管29的栅极电压，并整流电流33的值。
JFET 58接收来自节点27的中间电压，并形成流经晶体管90和91的电流87。电流87的值不取决于操作电压的值。晶体管91和92的电流镜配置形成基本等于电流87的流经晶体管96的电流88。在其它实施例中，可改变电流镜晶体管的大小的比率以使电流88与电流87的值成比例。由于JFET 58是操作在饱和区域或饱和操作模式的JFET，因此电流87是由JFET 58的阻抗控制的基本恒定的电流。如果在输出72上的操作电压变化，则电流87的值仍旧基本恒定。因为电流87基本恒定，所以流经晶体管96的电流88对于输入电压的值的改变也基本恒定。由于电流88基本恒定，所以即使当操作电压的值改变时，晶体管96的栅极到源极电压(Vgs)也基本恒定。穿过电阻98的电压降等于晶体管96的Vgs。由于晶体管96的Vgs在操作电压的值改变时基本恒定，因此穿过电阻98电压降在输入电压改变时也基本恒定。穿过电阻98的基本恒定的电压迫使电流33的值在操作电压的值改变时基本恒定。
当控制器82的温度增加，电阻98的值增加，晶体管96的Vgs增加。因此，电阻改变和Vgs改变在某种程度上相互抵消。随着温度增加，晶体管90的Vgs和晶体管91的Vbe都减少，所以JFET 58在节点59的源极电压随着温度增加而减少，从而保持电流87随温度增加而基本恒定，因此保持电流88随温度增加而基本恒定。本领域技术人员应理解，对于温度降低，会产生相反的变化。
为了帮助控制器82的这种操作，电阻31的第一端子共同连接到节点27、JFET 58的漏极和晶体管86的集电极。电阻31的第二端子共同连接到晶体管85的集电极、晶体管29的栅极、晶体管97的集电极和晶体管64的漏极。晶体管64的源极连接到回路71。晶体管64的栅极连接到电阻65的第一端子和检测器62的输出。电阻65的第二端子共同连接到晶体管91的射极、晶体管92的射极和晶体管97的射极。晶体管91的集电极共同连接到晶体管91和92的基极以及晶体管90的源极。晶体管90的漏极共同连接到节点59、JFET 58的源极、晶体管90的栅极、晶体管86的基极以及晶体管85的基极。晶体管85的射极共同连接到晶体管86的射极和二极管94的阳极。二极管94的阴极共同连接到电阻98的第一端子、晶体管96的栅极、输出72以及控制器82的输出83。晶体管92的集电极连接到晶体管97的基极和晶体管96的漏极。晶体管96的源极连接到电阻98的第二端子和设备26的电压输出。
图3示例性地示出在半导体管芯106上形成的半导体设备105的实施例的一部分的放大的平面示图。在管芯106上形成控制器25。管芯106还可包括图3中为了附图简明而没有示出的其它电路。通过本领域技术人员公知的半导体制造技术在管芯106上形成控制器25和设备105。
考虑到以上所有内容，清楚的是，公开了一种新颖的设备和方法。除其它特征还包括形成环路45和95以形成对于在输出72上形成的操作电压的值的改变基本恒定并且对于控制器25和82的周围的温度的变化基本恒定的电流33。当使用控制器25和82形成电路的操作电压时，形成基本恒定的电流33减少了设计者需要考虑的设计参数。
虽然以具体的、优选的实施例描述了本发明的主题内容，但应明白，许多替换和改变对于半导体领域技术人员来说是清楚的。例如，已经将启动控制器25和82描述为各个电源控制器21和81的一部分，然而，本领域技术人员将理解，可形成控制器21和82以生成并控制充电电流来形成用于接收高电压并且需要在较低值形成操作电压的任意电路的操作电压。更具体地说，虽然已经以特定的双极型和MOS晶体管结构描述了本发明的主题内容，但该方法可直接应用于其它晶体管，以及应用于MOS，BiCMOS、金属半导体FET(MESFET)、HFET和其它晶体管结构。此外，为了描述的简明而在全文中使用词语“连接”，然而，期望该词语与词语“耦合”具有相同的意思。因此，应将“连接”解释为包括直接连接或间接连接。
Claims (10)
1、一种电压启动电路，包括：
高电压元件，其具有用于接收输入电压的输入、被配置为根据输入电压形成中间电压的第一输出、以及被配置为形成第一电流的第二输出；
第一晶体管，其被耦合为接收从中间电压得到的基本恒定的电流；以及
第一电阻，其被配置为接收第一电流。
2、如权利要求1所述的电压启动电路，包括：第一JFET晶体管，其被耦合为接收中间电压并在饱和模式下运行，以及作为响应而生成基本恒定的第二电流。
3、如权利要求2所述的电压启动电路，还包括：第一电流镜，其被耦合为接收第二电流，并作为响应而形成与第二电流成比例的第三电流。
4、如权利要求1所述的电压启动电路，其中，所述高电压元件包括：第一JFET晶体管，其在公共节点被耦合到第一MOS晶体管，其中，所述第一JFET晶体管接收输入电压，所述第一MOS晶体管接收中间电压并形成第一电流，以及所述高电压元件在公共节点形成中间电压。
5、一种形成启动控制器的方法，包括：
配置高电压元件来接收输入电压以及作为响应而在第一输出上形成中间电压并在第二输出上形成第一电流；
配置启动控制器，以使用第一电流形成输出电压；以及
配置第一控制电路，以便相对于输出电压的改变而维持第一电流基本恒定。
6、如权利要求5所述的方法，还包括：配置第一晶体管来接收中间电压并形成具有第一值的第二电流。
7、如权利要求6所述的方法，还包括：配置所述第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管来接收第二电流，其中，所述第一晶体管、第二晶体管和第三晶体管被配置为具有用于相对于温度的改变而维持第二电流基本恒定的作为温度的函数的电压降。
8、如权利要求5所述的方法，其中，配置第一控制电路以相对于输出电压的改变而维持第一电流基本恒定的步骤包括：将第一电阻耦合为接收第一电流，并且将MOS晶体管的栅极到源极电压和第一双极型晶体管的基极射极电压与第一电阻并联地进行耦合。
9、一种形成启动控制器的方法，包括：
配置控制电路以从第一晶体管接收第一电流；
配置控制电路以耦合第一电流来形成启动控制器的输出电压；以及
配置控制电路的控制晶体管，以接收相对于输出电压的变化基本恒定的第二电流并控制第一晶体管以相对于输出电压的变化而维持第一电流基本恒定。
10、如权利要求9所述的方法，其中，配置控制电路以从第一晶体管接收第一电流的步骤包括：配置高电压元件以形成第一电流，其中，所述第一晶体管是高电压元件的一部分，并且所述方法还包括：将JFET耦合为从高电压元件接收电压并作为响应而形成第二电流。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102843124A (zh) * | 2011-06-20 | 2012-12-26 | 昂宝电子（上海）有限公司 | 通过调节基极电流来驱动双极结型晶体管的系统和方法 |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8427849B2 (en) * | 2009-05-15 | 2013-04-23 | Murata Power Solutions | Start-up circuit for power converters with wide input voltage range |
| US8072011B2 (en) * | 2009-10-06 | 2011-12-06 | United Microelectronics Corp. | Semiconductor device and method for operating the same |
| EP2450768B1 (en) | 2010-09-20 | 2013-11-13 | Dialog Semiconductor GmbH | Startup circuit for self-supplied voltage regulator |
| US8804382B2 (en) * | 2010-11-24 | 2014-08-12 | Semiconductor Components Industries, Llc | Resonant controller circuit and system with reduced peak currents during soft-start |
| US8643101B2 (en) | 2011-04-20 | 2014-02-04 | United Microelectronics Corp. | High voltage metal oxide semiconductor device having a multi-segment isolation structure |
| US8581338B2 (en) | 2011-05-12 | 2013-11-12 | United Microelectronics Corp. | Lateral-diffused metal oxide semiconductor device (LDMOS) and fabrication method thereof |
| CN104579273B (zh) * | 2011-06-20 | 2021-09-28 | 昂宝电子（上海）有限公司 | 通过调节基极电流来驱动双极结型晶体管的系统和方法 |
| US8592905B2 (en) | 2011-06-26 | 2013-11-26 | United Microelectronics Corp. | High-voltage semiconductor device |
| US20130043513A1 (en) | 2011-08-19 | 2013-02-21 | United Microelectronics Corporation | Shallow trench isolation structure and fabricating method thereof |
| US8729599B2 (en) | 2011-08-22 | 2014-05-20 | United Microelectronics Corp. | Semiconductor device |
| US8921937B2 (en) | 2011-08-24 | 2014-12-30 | United Microelectronics Corp. | High voltage metal-oxide-semiconductor transistor device and method of fabricating the same |
| US8742498B2 (en) | 2011-11-03 | 2014-06-03 | United Microelectronics Corp. | High voltage semiconductor device and fabricating method thereof |
| US8482063B2 (en) | 2011-11-18 | 2013-07-09 | United Microelectronics Corporation | High voltage semiconductor device |
| US8587058B2 (en) | 2012-01-02 | 2013-11-19 | United Microelectronics Corp. | Lateral diffused metal-oxide-semiconductor device |
| US8492835B1 (en) | 2012-01-20 | 2013-07-23 | United Microelectronics Corporation | High voltage MOSFET device |
| US9093296B2 (en) | 2012-02-09 | 2015-07-28 | United Microelectronics Corp. | LDMOS transistor having trench structures extending to a buried layer |
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| US8890144B2 (en) | 2012-03-08 | 2014-11-18 | United Microelectronics Corp. | High voltage semiconductor device |
| US9236471B2 (en) | 2012-04-24 | 2016-01-12 | United Microelectronics Corp. | Semiconductor structure and method for manufacturing the same |
| US9159791B2 (en) | 2012-06-06 | 2015-10-13 | United Microelectronics Corp. | Semiconductor device comprising a conductive region |
| US8836067B2 (en) | 2012-06-18 | 2014-09-16 | United Microelectronics Corp. | Transistor device and manufacturing method thereof |
| US8674441B2 (en) | 2012-07-09 | 2014-03-18 | United Microelectronics Corp. | High voltage metal-oxide-semiconductor transistor device |
| US8643104B1 (en) | 2012-08-14 | 2014-02-04 | United Microelectronics Corp. | Lateral diffusion metal oxide semiconductor transistor structure |
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| US8704304B1 (en) | 2012-10-05 | 2014-04-22 | United Microelectronics Corp. | Semiconductor structure |
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| US9035425B2 (en) | 2013-05-02 | 2015-05-19 | United Microelectronics Corp. | Semiconductor integrated circuit |
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| US8786362B1 (en) | 2013-06-04 | 2014-07-22 | United Microelectronics Corporation | Schottky diode having current leakage protection structure and current leakage protecting method of the same |
| US8941175B2 (en) | 2013-06-17 | 2015-01-27 | United Microelectronics Corp. | Power array with staggered arrangement for improving on-resistance and safe operating area |
| US9136375B2 (en) | 2013-11-21 | 2015-09-15 | United Microelectronics Corp. | Semiconductor structure |
| US9490360B2 (en) | 2014-02-19 | 2016-11-08 | United Microelectronics Corp. | Semiconductor device and operating method thereof |
| KR102176169B1 (ko) * | 2014-04-30 | 2020-11-10 | 솔루엠 (허페이) 세미컨덕터 씨오., 엘티디. | 스타트업 회로 및 그를 이용한 전원장치 |
| KR101711948B1 (ko) * | 2014-12-29 | 2017-03-03 | 주식회사 효성 | Ｍｍｃ 컨버터의 서브모듈용 전원제어장치 |
| CN112039327B (zh) * | 2020-08-31 | 2021-09-07 | 西南交通大学 | 一种用于ac-dc电源控制器的多级电流高压启动电路 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4740742A (en) * | 1987-04-02 | 1988-04-26 | Cherry Semiconconductor Corporation | Voltage regulator start-up circuit |
| US5293077A (en) * | 1988-02-29 | 1994-03-08 | Hitachi, Ltd. | Power switching circuit |
| US5477175A (en) | 1993-10-25 | 1995-12-19 | Motorola | Off-line bootstrap startup circuit |
| US6563295B2 (en) * | 2001-01-18 | 2003-05-13 | Sunplus Technology Co., Ltd. | Low temperature coefficient reference current generator |
| US6775164B2 (en) * | 2002-03-14 | 2004-08-10 | Tyco Electronics Corporation | Three-terminal, low voltage pulse width modulation controller IC |
| US6664773B1 (en) * | 2002-05-23 | 2003-12-16 | Semiconductor Components Industries Llc | Voltage mode voltage regulator with current mode start-up |
| US6943069B2 (en) | 2003-10-14 | 2005-09-13 | Semiconductor Components Industries, L.L.C. | Power system inhibit method and device and structure therefor |
| US6940320B2 (en) | 2003-10-14 | 2005-09-06 | Semiconductor Components Industries, L.L.C. | Power control system startup method and circuit |
| JP3610556B1 (ja) * | 2003-10-21 | 2005-01-12 | ローム株式会社 | 定電圧電源装置 |
-
2005
- 2005-08-18 US US11/205,435 patent/US7477532B2/en active Active
-
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-
2007
- 2007-07-06 HK HK07107267.4A patent/HK1103315A1/xx not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102843124A (zh) * | 2011-06-20 | 2012-12-26 | 昂宝电子（上海）有限公司 | 通过调节基极电流来驱动双极结型晶体管的系统和方法 |
| CN102843124B (zh) * | 2011-06-20 | 2015-03-11 | 昂宝电子（上海）有限公司 | 通过调节基极电流来驱动双极结型晶体管的系统和方法 |
| US9843263B2 (en) | 2011-06-20 | 2017-12-12 | On-Bright Electronics (Shanghai) Co., Ltd. | Systems and methods for driving a bipolar junction transistor by adjusting base current with time |
| US10536081B2 (en) | 2011-06-20 | 2020-01-14 | On-Bright Electronics (Shanghai) Co., Ltd. | Systems and methods for driving a bipolar junction transistor by adjusting base current with time |
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