DE102017101272A1

DE102017101272A1 - Treiber für einen High-Side-Schalter eines Kaskodenschalters

Info

Publication number: DE102017101272A1
Application number: DE102017101272.9A
Authority: DE
Inventors: Mladen Ivankovic; Fred Sawyer
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2017-08-03
Also published as: US20170222643A1; US9722599B1

Abstract

Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Schaltkreis einen ersten und einen zweiten Schalttransistor, die dazu konfiguriert sind, zwischen einen ersten Referenzspannungsanschluss und einen Transformator in Reihe geschaltet zu werden. Der Schaltkreis beinhaltet außerdem eine erste Diode, die zwischen einen ersten Drain des ersten Schalttransistors und einen ersten Eingangsanschluss gekoppelt ist. Die erste Diode ist dazu konfiguriert, eine Spannung des ersten Drains an eine Spannung des ersten Eingangsanschlusses zu klemmen. Der Schaltkreis beinhaltet ferner eine Schalt-Schaltung, die zwischen den zweiten Schalttransistor und den ersten Eingangsanschluss gekoppelt ist. Die Schalt-Schaltung ist dazu konfiguriert, eine zweite Source des zweiten Schalttransistors mit einem zweiten Gate des zweiten Schalttransistors zu verbinden, wenn eine Spannung der zweiten Source die Spannung des ersten Eingangsanschlusses überschreitet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Schalter, insbesondere Kaskodenschalter.
HINTERGRUND
Stromversorgungssysteme sind überall, in vielen elektronischen Anwendungen von Computern bis zu Kraftfahrzeugen, vorhanden. Im Allgemeinen werden Spannungen in einem Stromversorgungssystem erzeugt, indem eine Gleichstrom-Gleichstrom-, Gleichstrom-Wechselstrom- und/oder eine Wechselstrom-Gleichstrom-Wandlung durchgeführt wird, indem ein mit einem Induktor oder einem Transformator belasteter Schalter betätigt wird. Zu einer Klasse solcher Systeme zählen Schaltnetzteile (SMPS: Switched Mode Power Supplies). Ein SMPS ist normalerweise effizienter als andere Typen von Leistungswandlersystemen, weil eine Leistungswandlung durch gesteuertes Aufladen und Entladen des Induktors oder des Transformators durchgeführt wird, und es reduziert die Energie, die aufgrund von Leistungsverlust über ohmschen Spannungsabfällen verloren geht.
Ein SMPS enthält normalerweise wenigstens einen Schalter und einen Induktor oder einen Transformator. Einige spezielle Topologien enthalten unter anderem Abwärtswandler, Aufwärtswandler und Sperrwandler. Eine Steuerschaltung wird üblicherweise verwendet, um den Schalter zu öffnen und zu schließen, um den Induktor zu laden und zu entladen. Bei manchen Anwendungen wird der Strom, der der Last zugeführt wird, und/oder die Spannung, die der Last zugeführt wird, über eine Rückkopplungsschleife geregelt. Bei manchen Typologien werden die in dem SMPS verwendeten Schalter unter Verwendung von Kaskodenschaltern implementiert.
Kaskodenschalter werden typischerweise mit zwei oder mehr in Reihe geschalteten MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors – Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) oder IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors – Bipolartransistoren mit isoliertem Gate) gestaltet. Zum Beispiel ist bei einem Kaskodenschalter mit zwei Transistoren der erste Transistor an die Last gekoppelt und der zweite Transistor zwischen den ersten Transistor und Erde in Reihe geschaltet. Die Transistoren werden ein- und ausgeschaltet, um den Laststrom wie gefordert oder benötigt zu schalten. Die Lastspannung wird über alle in dem Kaskodenschalter enthaltenen in Reihe geschalteten Leistungstransistoren verteilt. Zum Beispiel können zwei für 800 V eingestufte MOSFETs für eine Last von 1000 V oder mehr in Reihe geschaltet werden.
Es ist eine Aufgabe, verbesserte Möglichkeiten für derartige Kaskodenschalter bereitzustellen.
KURZFASSUNG
Es werden ein Schaltkreis nach Anspruch 1 oder 16 sowie ein Verfahren nach Anspruch 27 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Schaltkreis einen ersten Schalttransistor mit einer ersten Source, die an einen ersten Referenzspannungsanschluss gekoppelt ist, und einen zweiten Schalttransistor mit einer zweiten Source, die an einen ersten Drain des ersten Schalttransistors gekoppelt ist, und einem zweiten Drain, der dazu konfiguriert ist, an einen Transformator gekoppelt zu werden. Der Schaltkreis beinhaltet außerdem eine erste Diode, die zwischen den ersten Drain des ersten Schalttransistors und einen ersten Eingangsanschluss gekoppelt ist. Die erste Diode ist dazu konfiguriert, eine Spannung des ersten Drains des ersten Schalttransistors an eine Spannung des ersten Eingangsanschlusses zu klemmen. Der Schaltkreis beinhaltet ferner eine Schalt-Schaltung, die zwischen den zweiten Schalttransistor und den ersten Eingangsanschluss gekoppelt ist. Die Schalt-Schaltung ist dazu konfiguriert, die zweite Source des zweiten Schalttransistors mit einem zweiten Gate des zweiten Schalttransistors zu verbinden, wenn eine Spannung der zweiten Source des zweiten Schalttransistors die Spannung des ersten Eingangsanschlusses überschreitet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird jetzt Bezug auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen genommen, in denen:
1 einen Leistungswandler mit einem Kaskodenschalter bei manchen Ausführungsformen veranschaulicht;
2 einen Leistungswandlerschaltkreis mit einem Kaskodenschalter bei manchen anderen Ausführungsformen veranschaulicht;
3 einen Leistungswandlerschaltkreis mit einem Kaskodenschalter bei noch anderen Ausführungsformen veranschaulicht; und
4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schalten eines Leistungsschaltkreises bei manchen Ausführungsformen veranschaulicht.
Entsprechende Ziffern und Symbole in unterschiedlichen Figuren verweisen allgemein auf entsprechende Teile, sofern nichts anderes angegeben ist. Die Figuren sind gezeichnet, um die maßgeblichen Aspekte der bevorzugten Ausführungsformen klar zu veranschaulichen, und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. Um gewisse Ausführungsformen klarer zu veranschaulichen, kann ein Buchstabe, der Variationen der gleichen Struktur, des gleichen Materials oder Prozessschrittes veranschaulicht, auf eine Figurennummer folgen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON VERANSCHAULICHENDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Fertigung und die Verwendung von vorliegend bevorzugten Ausführungsformen werden im Folgenden ausführlich besprochen. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfindungsgemäße Konzepte bereitstellt, die in einer großen Vielzahl spezieller Zusammenhänge umgesetzt werden können. Die besprochenen speziellen Ausführungsformen dienen lediglich der Veranschaulichung spezieller Arten, die Erfindung zu fertigen und zu verwenden, und beschränken den Schutzumfang der Erfindung nicht.
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen in einem speziellen Zusammenhang, einem System und Verfahren für Kaskodenschalter, die in Leistungswandlern (z. B. Sperrwandlern) zum Ein- und Ausschalten des Laststroms verwendet werden können, besprochen. Die Erfindung kann auch auf andere Systeme und Anwendungen mit Schaltkreisen, die Kaskodenschalter benutzen, angewandt werden.
Sperrwandler beinhalten allgemein einen Schalter, der mit einer Primärwicklung eines Transformators und einer Eingangsspannung des Sperrwandlers in Reihe geschaltet ist. Während des Betriebs des Sperrwandlers kann, wenn der Schalter ausgeschaltet wird, die Spannung über den Schalter auf eine sehr hohe Spannung ansteigen, die viel größer als die Eingangsspannung ist, die von der Größenordnung von einigen Hundert Volt sein kann. Um dem Schalter zu helfen, diesen hohen Spannungen standzuhalten, ist der Schalter unter Verwendung mehrerer verbundener Transistoren konstruiert, die die hohe Spannung zwischen sich teilen. Gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ein Kaskodenschalter unter Verwendung eines Low-Side-Schalttransistors und eines High-Side-Kaskodentransistors konstruiert. Wenn der Kaskodenschalter ausgeschaltet wird, wird die Laststreckenspannung des Low-Side-Schalttransistors an die Eingangsspannung des Sperrwandlers geklemmt, während zugelassen wird, dass der Kaskodentransistor leitet. Sobald der Drain der Low-Side an die Eingangsspannung des Sperrwandlers geklemmt ist, wird der Kaskodentransistor ausgeschaltet. Auf diese Weise wird die Spannung über den Low-Side-Schalttransistor, die auf etwa die Spannung des Leistungseingangsbusses des Sperrtransistors beschränkt ist, und den High-Side-Kaskodentransistor etwa auf einen Spannungsunterschied zwischen der Maximalspannung, die über den Schalter auftritt, und dem Leistungseingangsbus des Sperrwandlers beschränkt. Bei manchen Ausführungsformen ist die Maximalspannung über jede Vorrichtung in dem Kaskodenschalter im Wesentlichen unabhängig von einer Vorrichtungsgeometrie, Vorrichtungsparametern, einer parasitären Kapazität und einer Vorrichtungsabgleichung zwischen dem Low-Side-Schalttransistor und dem High-Side-Kaskodentransistor. Vorteilhaft müssen der Low-Side-Schalttransistor und der High-Side-Kaskodentransistor bei solchen Ausführungsformen nicht überspezifiziert sein, um den von dem Schalter bei manchen Ausführungsformen gesehenen vollständigen Spannungen standzuhalten, wodurch die Möglichkeit erhalten wird, kleinere, günstigere Transistoren für den Kaskodenschalter zu verwenden. Des Weiteren ist die Ausschaltzeit des Kaskodenschalters bei manchen Ausführungsformen im Wesentlichen unabhängig von dem Laststrom des Kaskodenschalters.
1 veranschaulicht einen Schaltsperrwandler 100 unter Verwendung eines Kaskodenschalters 100, der Transistoren Q₁ und Q₂ enthält, gemäß manchen Ausführungsformen. Ein Sperrwandler ist in 1 als ein Beispiel veranschaulicht. Die Verwendung eines Sperrwandlers in 1 soll nicht beschränkend sein, da andere geeignete Schaltkreise und/oder Leistungswandler ebenfalls mit dem Kaskodenschalter verwendet werden können. Die nachfolgende Erörterung kann sich auf den Leistungswandler als einen Sperrwandler beziehen, mit dem Verständnis, dass andere Typen von Leistungswandlern oder Schaltkreisen ebenfalls mit dem hier offenbarten Kaskodenschalter verwendet werden können.
Unter Bezugnahme auf 1 sind zwei Schalttransistoren Q₁ und Q₂ zwischen Transformator T₁ des Sperrwandlers 100 und einem Referenzspannungsanschluss G in Reihe geschaltet. Der Referenzspannungsanschluss G ist an elektrische Erde gekoppelt, aber kann bei alternativen Ausführungsformen auch an andere Referenzpotentiale gekoppelt sein. Wie in 1 veranschaulicht, ist der Schalttransistor Q₂ zwischen die Primärwicklung des Transformators T₁ und Schalttransistor Q₁ gekoppelt, wobei der Drain des Schalttransistors Q₂ an den Anschluss B der Primärwicklung des Transformators T₁ gekoppelt ist und die Source des Schalttransistors Q₂ an den Drain des Schalttransistors Q₁ gekoppelt ist. Die Source des Schalttransistors Q₁ ist an den Referenzspannungsanschluss G gekoppelt. In der nachfolgenden Erörterung kann der dem Referenzspannungsanschluss G nächstgelegene Schalttransistor (z. B. Transistor Q₁) als der Low-Side-Transistor und der dem Transformator nächstgelegene Schalttransistor (z. B. Transistor Q₂) als der High-Side-Transistor bezeichnet werden.
Wie in 1 gezeigt, wird eine Eingangsspannung V_in einem Eingangsanschluss C von Schaltkreis 100 zugeführt. In 1 ist die Eingangsspannung V_in zu Veranschaulichungszwecken als eine Gleichspannungsquelle gezeigt, jedoch ist es einem Fachmann klar, dass auch andere geeignete Eingangsspannungen, wie etwa eine gleichgerichtete Wechselspannung, als die Eingangsspannung verwendet werden können. Anschluss A der Primärwicklung des Transformators T₁ ist an Eingangsanschluss C gekoppelt, folglich wird die Eingangsspannung V_in auch an Anschluss A der Primärwicklung des Transformators T₁ angelegt. Die Spannung an Eingangsanschluss C und Anschluss A der Primärwicklung des Transformators T₁ wird manchmal als die Busspannung bezeichnet. Die Sekundärwicklung des Transformators T₁ ist bei manchen Ausführungsformen über eine Gleichrichterdiode D₁ an eine durch Spannung V₀ repräsentierte Last gekoppelt.
1 veranschaulicht einen Treiberschaltkreis 110, der auch als ein Treiber 110 bezeichnet wird und der an das Gate des Low-Side-Transistors Q₁ gekoppelt ist. Ein Eingangsanschluss des Treibers 110 des Low-Side-Transistors Q₁ kann an eine gepulste Spannungsquelle, wie etwa einen Pulsbreitenmodulator (PWM: Pulse-Width-Modulator) 130, gekoppelt sein. In der nachstehenden Erörterung wird ein PWM auch verwendet, um auf eine gepulste Spannungsquelle zu verweisen, und kann austauschbar mit einer gepulsten Spannungsquelle verwendet werden. PWM 130 kann an eine Steuerung 140 gekoppelt sein und durch diese gesteuert werden. Steuerung 140 kann eine Mikrokontrollereinheit (MCU: Micro-Controller Unit), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC: Application-Specific Integrated Circuit), ein unter Verwendung diskreter Komponenten gebauter Steuerschaltkreis oder eine andere geeignete Steuerung sein. Wie in 1 gezeigt, kann Steuerung 140 (ein) Rückkopplungssignal(e) von Rückkopplungsschaltkreis 150 empfangen, um den Betrieb und Zustand des Schaltkreises 100 zu überwachen. Steuerung 140 kann PWM 130 anweisen, einen Pulszug (z. B. eine Reihe von Spannungspulsen mit gewünschter Pulsbreite und Pulsamplitude) zu erzeugen, um den Low-Side-Transistor Q₁ ein- und auszuschalten, was wiederum den High-Side-Transistor Q₂ zum Ein- und Ausschalten veranlasst, wie nachfolgend ausführlicher besprochen wird. Der Treiber des Low-Side-Transistors Q₁ kann einen beliebigen geeigneten Treiberschaltkreis umfassen.
Weiter unter Bezugnahme auf 1 ist das Gate des High-Side-Transistors Q₂ über Widerstand R₄ an einen High-Side-Treiber gekoppelt. Der High-Side-Treiber ist in einem anderen in 1 veranschaulichten gestrichelten Kasten gezeigt und beinhaltet bei manchen Ausführungsformen Dioden D₂, D₃, D₄, D₅, Widerstand R₂ und Transistor Q₃. Transistor Q3 ist bei verschiedenen Ausführungsformen ein Bipolartransistor (BJT: Bipolar Junction Transistor). Wie in 1 veranschaulicht, ist der Emitter des BJT-Transistors Q₃ über Widerstand R₄ an das Gate des High-Side-Transistors Q₂ gekoppelt, ist der Kollektor des BJT-Transistors Q₃ an die Source des High-Side-Transistors Q₂ gekoppelt und ist die Basis des BJT-Transistors Q₃ über Diode D₅ und Widerstand R₂ an den Eingangsanschluss C gekoppelt, wobei Widerstand R₂ zwischen Diode D₅ und Transistor Q₃ gekoppelt ist. Des Weiteren veranschaulicht 1 ferner Diode D₂, die zwischen den Drain des Low-Side-Transistors Q₁ und Eingangsanschluss C gekoppelt ist, Diode D₄, die zwischen die Basis und den Emitter des BJT-Transistors Q₃ gekoppelt ist, und Diode D₃, die zwischen Diode D₄ und Spannungsanschluss E, der an eine Spannungsquelle V_c gekoppelt ist, gekoppelt ist. In dem Beispiel aus 1 ist eine Spannungsquelle V_c eine Gleichspannungsquelle, obwohl auch andere geeignete Spannungsquellen (z. B. eine gepulste Spannungsquelle) verwendet werden können. Weiterhin ist, wie in 1 veranschaulicht, bei manchen Ausführungsformen ein erster Anschluss des Widerstands R₃ an Eingangsanschluss C gekoppelt und ist ein zweiter Anschluss des Widerstands R₃ über Widerstand R₄ an das Gate des High-Side-Transistors Q₂ gekoppelt.
Ein Betrieb des Kaskodenschalters wird nun mit Bezugnahme auf 1 beschrieben. Unter Bezugnahme auf 1 erzeugt PWM 130 während eines Einschaltens des Kaskodenschalters einen Spannungspuls (z. B. einen Spannungspuls von 10 Volt mit einer Pulsbreite von 10 μs), um den Low-Side-Transistor Q₁ einzuschalten. Sobald Low-Side-Transistor Q₁ eingeschaltet ist, wird die Source-Spannung des High-Side-Transistors Q₂ auf eine niedrige Spannung (z. B. nahe der elektrischen Erde) herabgesetzt. Da das Gate des High-Side-Transistors Q₂ an Spannungsquelle V_c (z. B. an eine Gleichspannungsquelle von 15 Volt) gekoppelt ist, beginnen Gleichrichterdioden D₃ und D₄, zu leiten. In dem leitenden Zustand laden Gleichrichterdioden D₃ und D₄ High-Side-Transistor Q₂ durch Widerstand R₄, und schalten folglich High-Side-Transistor Q₂ ein. Sobald Low-Side-Transistor Q₁ und High-Side-Transistor Q₂ eingeschaltet sind, fließt ein Laststrom durch die Primärwicklung des Transformators T₁, den Low-Side-Transistor Q₁ und den High-Side-Transistor Q₂. Während des Einschaltprozesses ist BJT-Transistor Q₃ ausgeschaltet, da die Basis-Emitter-Spannung (V_be) von Q₃ negativ ist.
Weiter unter Bezugnahme auf 1 erzeugt PWM 130 während des Abschaltens des Kaskodenschalters einen entsprechenden Spannungspuls (z. B. einen Spannungspuls mit null Volt und einer Pulsbreite von 4 μs), um Low-Side Q₁ auszuschalten, was wiederum veranlasst, dass die Drain-zu-Source-Spannung (V_ds) von Q₁ beginnt, anzusteigen. Wenn V_ds des Low-Side-Transistors Q₁ eine Schwellenspannung erreicht, z. B. einen Abfall einer Diode oberhalb der Busspannung, leitet Gleichrichterdiode D₂ und ein Laststrom wird durch D₂ umgeleitet. Sobald sie leitet, klemmt Diode D₂ die Drain-zu-Source-Spannung des Low-Side-Transistors Q₁ an die Busspannung. Für einen Fachmann ist es klar, dass „an die Busspannung klemmen” bedeutet, dass die Drain-zu-Source-Spannung V_ds des Low-Side-Transistors Q1 auf eine Spannung nahe der Busspannung, z. B. einen Diodenabfall oberhalb der Busspannung, beschränkt ist. Da die Drain-zu-Source-Spannung V_ds des Low-Side-Transistors Q₁ an die Busspannung geklemmt ist, liegt die Gate-Spannung des High-Side-Transistors Q₂ oberhalb der Busspannung. Infolge dessen ist Diode D₄ in Sperrrichtung vorgespannt, ist Diode D₅ in Durchlassrichtung vorgespannt und leitet der BJT-Transistor Q₃. Sobald BJT-Transistor Q₃ leitet, fließt ein Laststrom durch Widerstand R₄, BJT-Transistor Q₃, Widerstand R₂ und Diode D₅, so dass der Gate-Source-Kondensator C_gs des High-Side-Transistors Q₂ entladen wird, wobei Q₂ ausgeschaltet wird. Daher bilden die Primärwicklung, der High-Side-Transistor Q₂, der Widerstand R₄, der BJT-Transistor Q₃, der Widerstand R₂ und die Diode D₅ bei manchen Ausführungsformen eine leitfähige Schleife zum Entladen des Gate-Source-Kondensators C_gs. Der High-Side-Transistor Q₂ schaltet sich aus, wenn C_gs entladen wird. Es ist zu beachten, dass bei manchen Ausführungsformen, wenn BJT-Transistor Q₃ leitet (z. B., die Source des High-Side-Transistors Q₂ oberhalb der Busspannung liegt), sein Emitter und seine Basis in Durchlassrichtung vorgespannt sind und sein Kollektor und seine Basis in Sperrrichtung vorgespannt sind, Strom durch den Emitter und den Kollektor fließt, weswegen BJT-Transistor Q₃, wenn er leitet, das Gate und die Source des High-Side-Transistors Q₂ verbindet. In der nachfolgenden Erörterung können der BJT-Transistor Q₃, der Widerstand R₂ und die Diode D₅ gemeinsam als eine Schalt-Schaltung bezeichnet werden. Wie oben besprochen, schalten sich der Low-Side-Transistor Q₁ und der High-Side-Transistor Q₂ bei manchen Ausführungsformen nacheinander aus.
Da High-Side-Transistor Q₂ aktiv durch den BJT-Transistor Q₃, unabhängig von einem Laststrom ausgeschaltet wird, hängt die Ausschaltzeit des High-Side-Transistors Q₂ nicht von dem Laststrom ab, was bedeutet, dass die Schaltkreistopologie im Vergleich zu dem Fall eines einzigen Transistors nicht zu irgendeiner zusätzlichen Abhängigkeit der Ausschaltzeit von dem Laststrom führt. Dies veranschaulicht einen Vorteil der vorliegenden Offenbarung.
Weiter unter Bezugnahme auf 1 fließt wie oben erwähnt ein Laststrom durch die Primärwicklung des Transformators T₁, wenn der Kaskodenschalter eingeschaltet ist. Diode D₁ der Sekundärwicklung des Transformators T₁ ist in Sperrrichtung vorgespannt, wenn der Kaskodenschalter eingeschaltet ist, weswegen kein Strom durch die Sekundärwicklung fließt und der Laststrom durch die Primärwicklung fließt und Energie als Magnetfeld in dem Transformator gespeichert wird. Diode D1 kann durch einen Schalter ersetzt werden, der als ein Synchrongleichrichter verwendet wird, wie es für einen Fachmann klar ist. Nachdem der Kaskodenschalter abgeschaltet wurde (z. B. nachdem High-Side-Transistor Q₂ abgeschaltet wurde), bricht das gespeicherte Magnetfeld zusammen und Energie wird an den Ausgang des Transformators (z. B. die Sekundärwicklung) übertragen, wobei eine Ausgangsspannung über die Sekundärwicklung und ein Strom in der Sekundärwicklung erzeugt wird. Aufgrund der elektromagnetischen Kopplung zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung wird die Ausgangsspannung über die Sekundärwicklung zurück zu der Primärwicklung reflektiert, wodurch der Kaskodenschalter einer hohen Lastspannung unterliegen kann. Bei manchen Ausführungsformen ist die hohe Lastspannung gleich einer Summe der Busspannung und einer reflektierten Spannung, wobei die reflektierte Spannung wenigstens teilweise durch die Ausgangsspannung über die Sekundärwicklung und das Wicklungsverhältnis zwischen der Primärwicklung und der Sekundärwicklung bestimmt wird. Wie oben besprochen, klemmt Diode D₂ die Drain-zu-Source-Spannung V_ds des Low-Side-Transistors Q₁ an die Busspannung, folglich unterliegt High-Side-Transistor Q₂ dem Rest der Lastspannung. Deswegen kann sich die Spannungseinstufung, die die Maximalspannung definiert, unter der ein Transistor sicher arbeiten kann, für Low-Side-Transistor Q₁ und High-Side-Transistor Q₂ unterscheiden. Zum Beispiel kann Low-Side-Transistor Q₁ eine erste Spannungseinstufung aufweisen und kann High-Side-Transistor Q₂ eine zweite Spannungseinstufung aufweisen, die sich von der ersten Spannungseinstufung unterscheidet. Die erste und zweite Spannungseinstufung kann basierend auf verschiedenen Faktoren, wie etwa der Busspannung, dem Wicklungsverhältnis des Transformators und der Ausgangsspannung über die Sekundärwicklung, vorbestimmt sein. Bei anderen Ausführungsformen sind die erste Spannungseinstufung und die zweite Spannungseinstufung die gleiche.
Vorteile der unterschiedlichen Spannungseinstufungen für Schalttransistoren Q₁ und Q₂ beinhalten die Flexibilität bei der Auswahl der Transistoren für die Verwendung als Schalttransistoren Q₁ und Q₂ und Kosteneinsparung aufgrund der Möglichkeit, Transistoren mit niedrigerer Spannungseinstufung (z. B. günstigere Transistoren) zu verwenden. Der Kaskodenschalter einer Ausführungsform in z. B. 1 weist vorbestimmte Spannungseinstufungen für Schalttransistoren Q₁ und Q₂ auf, die unabhängig von parasitären Kapazitäten der Transistoren Q₁ und Q₂ sind. Dies erlaubt eine größere Flexibilität bei der Auswahl von Transistoren. Zum Beispiel können nicht nur Transistoren des gleichen Typs, die in unterschiedlichen Chargen hergestellt wurden, als Schalttransistoren Q₁ und Q₂ verwendet werden, sondern können auch Transistoren unterschiedlicher Typen verwendet werden (siehe 3 und die Erörterung dazu nachstehend). Bei manchen Ausführungsformen müssen die Spannungseinstufungen für Schalttransistoren Q₁ und Q₂ nicht das schlimmere Szenarium parasitärer Kapazitätsvariationen berücksichtigen, daher können in den in der vorliegenden Offenbarung offenbarten Kaskodenschaltern günstigere Transistoren verwendet werden.
Durch Hinzufügen des Widerstands R₃, der wie in 1 gezeigt zwischen Eingangsanschluss C und das Gate des High-Side-Transistors Q₂ gekoppelt ist, kann eine Anlaufzelle 120 an die Source des High-Side-Transistors Q₂ gekoppelt werden. Da der Drain des Low-Side-Transistors Q₁ an die Source des High-Side-Transistors Q₂ gekoppelt ist, ist die Anlaufzelle 120 bei unterschiedlichen Ausführungsformen auch an den Drain des Low-Side-Transistors Q1 gekoppelt. Bei manchen Ausführungsformen liefert Anlaufzelle 120 eine stabile Versorgungsspannung V_CC an (ein) Modul(e) des Schaltkreises 100 (z. B. der Stromversorgungssteuerung), bevor die Eingangsspannung V_in an dem Eingangsanschluss C vollständig angelegt und stabilisiert ist, so dass Module, wie etwa die Stromversorgungssteuerung, die notwendige Regelung ausführen können. Sobald sich die Eingangsspannung stabilisiert, wird die Anlaufzelle 120 inaktiv, außer wenn ein Strom unterbrochen wird. Eine Anlaufzelle weist normalerweise einen internen Schalter, z. B. einen Verarmungstyp-MOSFET, und eine Treiberstufe auf. Anlaufzelle 120 kann Schaltkreise beinhalten, die den Ladungsstrom auf unterhalb eines vorbestimmten Maximalwertes beschränken. Während des Anlaufprozesses fließt ein Ladungsstrom durch den internen Schalter, um den an einen V_cc-Anschluss gekoppelten Kondensator vor der Stabilisierung der Eingangsspannung zu laden. Wie unten gezeigt, könnte High-Side-Transistor Q₂ verwendet werden, um den an den V_cc-Anschluss gekoppelten Kondensator C_vcc (siehe 1) zu laden, und könnte als ein Teil der Anlaufzelle verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 1 schaltet Eingangsspannung V_in, die an Eingangsanschluss C angelegt wird, High-Side-Transistor Q₂ über Widerstände R₃ und R₄ während des Anlaufens des Schaltkreises 100 ein, folglich wird einem Ladestrom erlaubt, durch den High-Side-Transistor Q₂ und Anlaufzelle 120 zu fließen, um Kondensator C_vcc an dem V_cc-Anschluss zu laden. Dies erlaubt Anlaufzelle 120, Spannung V_cc zu erzeugen, die von anderen Modulen (z. B. der Stromversorgungssteuerung) des Schaltkreises 100 für einen korrekten Betrieb des Schaltkreises 100 während des Anlaufprozesses verwendet wird. Daher könnte High-Side-Transistor Q₂ durch Hinzufügen des Widerstands R₃ in Schaltkreis 100 als ein Teil der Anlaufzelle verwendet werden, was einen anderen Vorteil der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Bei manchen Ausführungsformen bilden Treiber 110 für Low-Side-Transistor Q₁, PWM 130, Steuerung 140, Anlaufzelle 120 und andere (nicht gezeigte) zugehörige Schaltkreise die Stromversorgungssteuerung des Schaltkreises 100, die durch den gestrichelten Kasten in 1 veranschaulicht wird.
2 veranschaulicht einen Schaltkreis 200 einer anderen Ausführungsform mit einem Leistungswandler mit einem Kaskodenschalter. Schaltkreis 200 ist ähnlich zu Schaltkreis 100, der in 1 veranschaulicht ist, wobei ähnliche Zahlen ähnliche Komponenten bezeichnen. In 2 ist ein Widerstand R₁ an das Gate des Low-Side-Transistors Q₂ gekoppelt. Ein Unterschied zwischen 1 und 2 besteht gemäß manchen Ausführungsformen darin, dass sowohl Low-Side-Transistor Q₁ als auch High-Side-Transistor Q₂ in 2 an denselben Spannungsanschluss E gekoppelt sind, der an Spannungsquelle V_d gekoppelt ist. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist Spannungsquelle V_d ein PWM 230. Obwohl dies nicht gezeigt ist, kann PWM 230 in 2 durch eine Steuerung auf ähnliche Weise wie in 1 veranschaulicht gesteuert werden. Obwohl dies in 2 nicht gezeigt ist, könnte des Weiteren eine Anlaufzelle, die ähnlich zu der in 1 gezeigten ist, an den Drain des Low-Side-Transistors Q₁ gekoppelt sein. In 2 ist keine Anlaufzelle an den Drain des Low-Side-Transistors gekoppelt, weswegen Widerstand R₃ in 2 optional wird und in Schaltkreis 200 wegfallen könnte. Ein Betrieb des Kaskodenschalters in 2 ist ähnlich zu dem oben besprochenen aus 1, wie einem Fachmann sogleich klar ist.
3 veranschaulicht einen Schaltkreis 300 noch einer anderen Ausführungsform mit einem Leistungswandler mit einem Kaskodenschalter. In 3 umfasst Schaltkreis 300 einen High-Side-Transistor Q₃, der ein erster Transistortyp, z. B. ein MOSFET, sein kann. High-Side-Transistor Q₃ kann eine erste Spannungseinstufung aufweisen. Das Gate des High-Side-Transistors Q₃ ist an einen High-Side-Treiber gekoppelt, der ähnlich zu dem in 1 veranschaulichten High-Side-Treiber sein kann. Wie in 3 veranschaulicht, beinhaltet Schaltkreis 300 auch einen Low-Side-Transistor Q₁, der ein zweiter, von dem High-Side-Transistor Q₃ verschiedener Transistortyp sein kann. Zum Beispiel kann ein Low-Side-Transistor ein Galliumnitrid-Feldeffekttransistor (GaN-FET) sein. Bei manchen Ausführungsformen weist der Low-Side-Transistor Q₁ eine zweite Spannungseinstufung auf, die sich von der ersten Spannungseinstufung des High-Side-Transistors Q₃ unterscheiden kann. Zum Beispiel kann High-Side-Transistor Q₃ eine Spannungseinstufung von 800 Volt aufweisen, während Low-Side-Transistor Q₁ eine Spannungseinstufung von 500 Volt aufweisen kann. Als ein anderes Beispiel kann High-Side-Transistor Q₃ eine Spannungseinstufung von 500 Volt aufweisen, während Low-Side-Transistor Q₁ eine Spannungseinstufung von 800 Volt aufweisen kann. Die Möglichkeit, Transistoren von unterschiedlichen Typen und/oder unterschiedlichen Spannungseinstufungen zu wählen, ist ein anderer Vorteil der vorliegenden Offenbarung, wie oben mit Bezugnahme auf 1 besprochen. Bei anderen Ausführungsformen sind der High-Side-Transistor Q₃ und der Low-Side-Transistor Q₃ der gleiche Transistortyp und/oder weisen ähnliche oder die gleichen Spannungseinstufungen auf.
Wie in 3 veranschaulicht, beinhaltet Schaltkreis 300 einen Low-Side-Treiber, der zwischen das Gate des Low-Side-Transistors Q₁ und eine Spannungsquelle gekoppelt ist, wobei die Spannungsquelle ein PWM sein kann. Der Low-Side-Treiber umfasst bei manchen Ausführungsformen einen Transistor Q₂, einen Kondensator C₁, eine Diode D₁ und Widerstände R₁, R₂, R₃, R₄ und R₅. Der Transistor Q₂ kann zum Beispiel ein BJT-Transistor sein. Ein Betrieb des Kaskodenschalters in 3 ist ähnlich zu dem oben besprochenen aus 1, wie einem Fachmann sogleich klar ist.
4 veranschaulicht ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Schalten eines Leistungsschaltkreises gemäß manchen Ausführungsformen. Es versteht sich, dass die in 4 gezeigte Ausführungsform ein Beispiel vieler möglicher Ausführungsformen ist. Ein Durchschnittsfachmann würde viele Variationen, Alternativen und Modifikationen erkennen. Zum Beispiel können verschiedene, wie in 4 veranschaulichte Schritte hinzugefügt, entfernt, ersetzt, umgestellt und wiederholt werden.
Unter Bezugnahme auf 4 wird bei Schritt 1010 ein erster Schalttransistor ausgeschaltet. Der erste Schalttransistor ist mit einem zweiten Schalttransistor zwischen eine Referenzspannung und eine Primärwicklung eines Transformators in Reihe geschaltet. Der zweite Schalttransistor ist zwischen die Primärwicklung und den ersten Schalttransistor gekoppelt. Bei Schritt 1020 wird eine Spannung an einem Drain des ersten Schalttransistors an eine Busspannung geklemmt, die an die Primärwicklung geliefert wird. Bei Schritt 1030 wird ein zweiter Schalttransistor ausgeschaltet, nachdem die Spannung an dem Drain des ersten Schalttransistors oberhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind hier zusammengefasst. Andere Ausführungsformen können auch aus der Gesamtheit der Beschreibung und den hier eingereichten Ansprüchen verstanden werden. Ein allgemeiner Aspekt beinhaltet einen Schaltkreis einschließlich eines ersten Schalttransistors mit einer ersten Source, die an einen ersten Referenzspannungsanschluss gekoppelt ist, und eines zweiten Schalttransistors mit einer zweiten Source, die mit an einen ersten Drain des ersten Schalttransistors gekoppelt ist, und einem zweiten Drain, der dazu konfiguriert ist, an einen Transformator gekoppelt zu werden. Der Schaltkreis beinhaltet außerdem eine erste Diode, die zwischen den ersten Drain des ersten Schalttransistors und einen ersten Eingangsanschluss gekoppelt ist. Die erste Diode ist dazu konfiguriert, eine Spannung des ersten Drains des ersten Schalttransistors an eine Spannung des ersten Eingangsanschlusses zu klemmen. Der Schaltkreis beinhaltet ferner eine Schalt-Schaltung, die zwischen den zweiten Schalttransistor und den ersten Eingangsanschluss gekoppelt ist. Die Schalt-Schaltung ist dazu konfiguriert, die zweite Source des zweiten Schalttransistors mit einem zweiten Gate des zweiten Schalttransistors zu verbinden, wenn eine Spannung der zweiten Source des zweiten Schalttransistors die Spannung des ersten Eingangsanschlusses überschreitet.
Implementierungen können eines oder mehrere der folgenden Merkmale beinhalten. Der Schalttransistor beinhaltet ferner einen dritten Transistor mit einem ersten Anschluss, der an das zweite Gate des zweiten Schalttransistors gekoppelt ist, und mit einem zweiten Anschluss, der an die zweite Source des zweiten Schalttransistors gekoppelt ist. Der Schalttransistor kann auch einen ersten Widerstand und eine zweite Diode beinhalten, die zwischen einen dritten Anschluss des dritten Transistors und den ersten Eingangsanschluss in Reihe geschaltet sind. Bei manchen Ausführungsformen ist der dritte Transistor ein Bipolartransistor (BJT: Bipolar Junction Transistor), ist der erste Anschluss ein Emitter des BJT, ist der zweite Anschluss ein Kollektor des BJT und ist der dritte Anschluss eine Basis des BJT. Bei manchen Ausführungsformen beinhaltet der Schaltkreis ferner eine dritte Diode, die zwischen die Basis und den Emitter des BJT gekoppelt ist, und eine vierte Diode, die zwischen die dritte Diode und einen ersten Spannungsanschluss gekoppelt ist. Der Schaltkreis kann ferner eine Gleichspannungsquelle beinhalten, die an den ersten Spannungsanschluss gekoppelt ist. Der Schaltkreis kann ferner einen Pulsbreitenmodulator beinhalten, der an den ersten Spannungsanschluss gekoppelt ist.
Bei manchen Ausführungsformen beinhaltet der Schaltkreis ferner einen ersten Treiberschaltkreis, der an ein erstes Gate des ersten Schalttransistors gekoppelt ist. Der erste Treiberschaltkreis kann einen Widerstand umfassen. Bei manchen Ausführungsformen kann der Schaltkreis ferner einen Pulsbreitenmodulator beinhalten, der an den ersten Treiberschaltkreis gekoppelt ist.
Bei verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet der Schaltkreis einen zweiten Widerstand, der zwischen das zweite Gate des zweiten Schalttransistors und den Emitter des BJT gekoppelt ist. Der Schaltkreis kann ferner einen dritten Widerstand beinhalten, der zwischen den Emitter des BJT und den ersten Eingangsanschluss gekoppelt ist. Der Schaltkreis kann ferner eine Anlaufzelle beinalten, die an die zweite Source des zweiten Schalttransistors gekoppelt ist.
Gemäß manchen Ausführungsformen sind der erste Schalttransistor und der zweite Schalttransistor unterschiedliche Transistortypen. Bei anderen Ausführungsformen ist ein erster des ersten und des zweiten Schalttransistors ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET: Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) und ein zweiter des ersten und des zweiten Schalttransistors ist ein Galliumnitrid-Feldeffekttransistor (GaN-FET). Bei noch anderen Ausführungsformen beinhaltet der Schaltkreis den Transformator.
Ein anderer allgemeiner Aspekt beinhaltet einen Schaltkreis einschließlich eines ersten Schalttransistors und eines zweiten Schalttransistors, wobei ein Drain des ersten Schalttransistors an eine Source des zweiten Schalttransistors gekoppelt ist, eine Source des ersten Schalttransistors an einen Referenzspannungsanschluss gekoppelt ist und ein Drain des zweiten Schalttransistors dazu konfiguriert ist, an einen ersten Anschluss einer Primärwicklung eines Transformators gekoppelt zu werden. Der Schaltkreis beinhaltet außerdem eine erste Diode, die zwischen den Drain des ersten Schalttransistors und einen zweiten Anschluss der Primärwicklung gekoppelt ist, wobei die erste Diode dazu konfiguriert ist, eine Spannung an dem Drain des ersten Schalttransistors auf eine vorbestimmte Spannung zu beschränken. Der Schaltkreis beinhaltet ferner eine Schalt-Schaltung, die zwischen den zweiten Schalttransistor und den zweiten Anschluss der Primärwicklung gekoppelt ist, wobei die Schalt-Schaltung dazu konfiguriert ist, einen Gate-Source-Kondensator des zweiten Schalttransistors zu entladen, wenn die Spannung an dem Drain des ersten Schalttransistors die vorbestimmte Spannung erreicht.
Implementierungen können eines oder mehrere der folgenden Merkmale beinhalten. Die Schalt-Schaltung kann einen Bipolartransistor (BJT: Bipolar Junction Transistor), der einen Emitter, der an ein Gate des zweiten Schalttransistors gekoppelt ist, und einen Kollektor, der an die Source des zweiten Schalttransistors gekoppelt ist, umfasst, und einen ersten Widerstand und eine zweite Diode, die zwischen eine Basis des BJT und den zweiten Anschluss der Primärwicklung in Reihe geschaltet sind, beinhalten. Der Schaltkreis kann ferner eine dritte Diode beinhalten; und eine vierte Diode, wobei die vierte Diode und die dritte Diode zwischen den Emitter des BJT und einen ersten Spannungsanschluss in Reihe geschaltet sind. Die erste Spannung kann an eine Gleichspannungsquelle gekoppelt sein. Der erste Spannungsanschluss kann an einen Pulsbreitenmodulator gekoppelt sein. Der Schaltkreis kann einen Treiberschaltkreis beinhalten, der zwischen ein Gate des ersten Schalttransistors und einen Pulsbreitenmodulator gekoppelt ist.
Bei manchen Ausführungsformen beinhaltet der Schaltkreis auch einen zweiten Widerstand, der zwischen den Emitter des BJT und das Gate des zweiten Schalttransistors gekoppelt ist. Der Schaltkreis kann ferner einen dritten Widerstand beinhalten, der zwischen den Emitter des BJT und den zweiten Anschluss der Primärwicklung gekoppelt ist. Der Schaltkreis kann ferner eine Anlaufzelle beinalten, die an die Source des zweiten Schalttransistors gekoppelt ist.
Bei manchen Ausführungsformen weisen der erste Schalttransistor und der zweite Schalttransistor unterschiedliche Spannungseinstufungen auf. Bei anderen Ausführungsformen beinhaltet der Schaltkreis ferner den Transformator.
Ein weiterer allgemeiner Aspekt beinhaltet ein Verfahren zum Schalten eines Leistungsschaltkreises einschließlich Ausschaltens eines ersten Schalttransistors, wobei der erste Schalttransistor mit einem zweiten Schalttransistor zwischen eine Referenzspannung und eine Primärwicklung eines Transformators in Reihe geschaltet ist, wobei der zweite Schalttransistor zwischen die Primärwicklung und den ersten Schalttransistor gekoppelt ist. Das Verfahren beinhaltet auch Klemmen einer Spannung an einem Drain des ersten Schalttransistors an eine Busspannung, die an die Primärwicklung geliefert wird, und Ausschalten des zweiten Schalttransistors, nachdem die Spannung an dem Drain des ersten Schalttransistors oberhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt.
Implementierungen können eines oder mehrere der folgenden Merkmale beinhalten. Bei manchen Ausführungsformen wird das Klemmen von einer Diode durchgeführt, die zwischen den Drain des ersten Schalttransistors und die Primärwicklung gekoppelt ist. Das Ausschalten des zweiten Schalttransistors kann Einschalten eines dritten Transistors und Entladen eines Gate-Source-Kondensators des zweiten Schalttransistors über einen leitfähigen Pfad, der den dritten Transistor, einen Widerstand und eine zweite Diode beinhaltet, beinhalten. Bei einer Ausführungsform ist der dritte Transistor ein Bipolartransistor (BJT: Bipolar Junction Transistor).
Vorteile von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung enthalten eine Ausschaltzeit für High-Side-Transistoren, die unabhängig von einem Laststrom ist, und die Möglichkeit, Transistoren unterschiedlicher Typen und/oder unterschiedlicher Spannungseinstufungen für den High-Side-Transistor und den Low-Side-Transistor zu verwenden. Des Weiteren ist es möglich, den High-Side-Transistor als einen Teil einer Anlaufzelle zu verwenden. Falls ein quasiresonanter Betriebsmodus verwendet wird, können sowohl der Low-Side-Transistor als auch der High-Side-Transistor schnell ausgeschaltet werden, was folglich den Ausschaltverlust minimiert.
Während diese Erfindung mit Bezugnahme auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben wurde, soll diese Beschreibung nicht in einem einschränkenden Sinn ausgelegt werden. Verschiedene Modifikationen und Kombinationen der veranschaulichenden Ausführungsformen, wie auch anderer Ausführungsformen der Erfindung, werden sich für einen Fachmann unter Bezugnahme auf die Beschreibung ergeben.

Claims

Schaltkreis, der Folgendes umfasst: einen ersten Schalttransistor, der eine erste Source aufweist, die an einen ersten Referenzspannungsanschluss gekoppelt ist; einen zweiten Schalttransistor, der eine zweite Source, die an einen ersten Drain des ersten Schalttransistors gekoppelt ist, und einen zweiten Drain, der dazu eingerichtet ist, an einen Transformator gekoppelt zu werden, aufweist; eine erste Diode, die zwischen den ersten Drain des ersten Schalttransistors und einen ersten Eingangsanschluss gekoppelt ist, wobei die erste Diode dazu eingerichtet ist, eine Spannung des ersten Drains des ersten Schalttransistors an eine Spannung des ersten Eingangsanschlusses zu klemmen; und eine Schalt-Schaltung, die zwischen den zweiten Schalttransistor und den ersten Eingangsanschluss gekoppelt ist, wobei die Schalt-Schaltung eingerichtet ist, die zweite Source des zweiten Schalttransistors mit einem zweiten Gate des zweiten Schalttransistors zu verbinden, wenn eine Spannung der zweiten Source des zweiten Schalttransistors die Spannung des ersten Eingangsanschlusses überschreitet.
Schaltkreis nach Anspruch 1, wobei die Schalt-Schaltung Folgendes umfasst: einen dritten Transistor mit einem ersten Anschluss, der an das zweite Gate des zweiten Schalttransistors gekoppelt ist, und mit einem zweiten Anschluss, der an die zweite Source des zweiten Schalttransistors gekoppelt ist; und einen ersten Widerstand und eine zweite Diode, die zwischen einen dritten Anschluss des dritten Transistors und den ersten Eingangsanschluss in Reihe geschaltet sind.
Schaltkreis nach Anspruch 2, wobei der dritte Transistor ein Bipolartransistor ist, der erste Anschluss ein Emitter des Bipolartransistors ist, der zweite Anschluss ein Kollektor des Bipolartransistors ist und der dritte Anschluss eine Basis des Bipolartransistors ist.
Schaltkreis nach Anspruch 3, der ferner Folgendes umfasst: eine dritte Diode, die zwischen die Basis und den Emitter des Bipolartransistors gekoppelt ist; und eine vierte Diode, die zwischen die dritte Diode und einen ersten Spannungsanschluss gekoppelt ist.
Schaltkreis nach Anspruch 4, der ferner eine Gleichspannungsquelle umfasst, die an den ersten Spannungsanschluss gekoppelt ist.
Schaltkreis nach Anspruch 4, der ferner einen Pulsbreitenmodulator umfasst, der an den ersten Spannungsanschluss gekoppelt ist.
Schaltkreis nach einem der Ansprüche 3–6, der ferner einen ersten Widerstand umfasst, der zwischen das zweite Gate des zweiten Schalttransistors und den Emitter des Bipolartransistors gekoppelt ist.
Schaltkreis nach Anspruch 7, der ferner einen zweiten Widerstand umfasst, der zwischen den Emitter des Bipolartransistors und den ersten Eingangsanschluss gekoppelt ist.
Schaltkreis nach Anspruch 8, der ferner eine Anlaufzelle umfasst, die an die zweite Source des zweiten Schalttransistors gekoppelt ist.
Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1–9, der ferner einen ersten Treiberschaltkreis umfasst, der an ein erstes Gate des ersten Schalttransistors gekoppelt ist.
Schaltkreis nach Anspruch 10, wobei der erste Treiberschaltkreis einen dritten Widerstand umfasst.
Schaltkreis nach Anspruch 7 oder 8, der ferner einen Pulsbreitenmodulator umfasst, der an den ersten Treiberschaltkreis gekoppelt ist.
Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1–12, wobei der erste Schalttransistor und der zweite Schalttransistor unterschiedliche Transistortypen sind.
Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1–13, wobei ein erster des ersten und des zweiten Schalttransistors ein Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor ist und ein zweiter des ersten und des zweiten Schalttransistors ein Galliumnitrid-Feldeffekttransistor ist.
Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1–14, der ferner den Transformator umfasst.
Schaltkreis, der Folgendes umfasst: einen ersten Schalttransistor und einen zweiten Schalttransistor, wobei ein Drain des ersten Schalttransistors an eine Source des zweiten Schalttransistors gekoppelt ist, eine Source des ersten Schalttransistors an einen Referenzspannungsanschluss gekoppelt ist und ein Drain des zweiten Schalttransistors dazu eingerichtet ist, an einen ersten Anschluss einer Primärwicklung eines Transformators gekoppelt zu werden; eine erste Diode, die zwischen den Drain des ersten Schalttransistors und einen zweiten Anschluss der Primärwicklung gekoppelt ist, wobei die erste Diode dazu eingerichtet ist, eine Spannung an dem Drain des ersten Schalttransistors auf eine vorbestimmte Spannung zu beschränken; eine Schalt-Schaltung, die zwischen den zweiten Schalttransistor und den zweiten Anschluss der Primärwicklung gekoppelt ist, wobei die Schalt-Schaltung eingerichtet ist, einen Gate-Source-Kondensator des zweiten Schalttransistors zu entladen, wenn die Spannung an dem Drain des ersten Schalttransistors die vorbestimmte Spannung erreicht.
Schaltkreis nach Anspruch 16, wobei die Schalt-Schaltung Folgendes umfasst: einen Bipolartransistor, der einen Emitter, der an ein Gate des zweiten Schalttransistors gekoppelt ist, und einen Kollektor, der an die Source des zweiten Schaltransistors gekoppelt ist, umfasst; und einen ersten Widerstand und eine zweite Diode, die zwischen eine Basis des Bipolartransistors und dem zweiten Anschluss der Primärwicklung in Reihe geschaltet sind.
Schaltkreis nach Anspruch 17, der ferner Folgendes umfasst: eine dritte Diode; und eine vierte Diode, wobei die vierte Diode und die dritte Diode zwischen den Emitter des Bipolartransistors und einen ersten Spannungsanschluss in Reihe geschaltet sind.
Schaltkreis nach Anspruch 18, wobei der erste Spannungsanschluss an eine Gleichspannungsquelle gekoppelt ist.
Schaltkreis nach Anspruch 18, wobei der erste Spannungsanschluss an einen Pulsbreitenmodulator gekoppelt ist.
Schaltkreis nach einem der Ansprüche 17–20, der ferner einen zweiten Widerstand umfasst, der zwischen den Emitter des Bipolartransistors und das Gate des zweiten Schalttransistors gekoppelt ist.
Schaltkreis nach Anspruch 21, der ferner einen dritten Widerstand umfasst, der zwischen den Emitter des Bipolartransistors und den zweiten Anschluss der Primärwicklung gekoppelt ist.
Schaltkreis nach Anspruch 22, der ferner eine Anlaufzelle umfasst, die an die Source des zweiten Schalttransistors gekoppelt ist.
Schaltkreis nach einem der Ansprüche 16–23, der einen Treiberschaltkreis umfasst, der zwischen ein Gate des ersten Schalttransistors und einen Pulsbreitenmodulator gekoppelt ist.
Schaltkreis nach einem der Ansprüche 16–24, wobei der erste Schalttransistor und der zweite Schalttransistor unterschiedliche Spannungseinstufungen aufweisen.
Schaltkreis nach einem der Ansprüche 16–25, der ferner den Transformator umfasst.
Verfahren zum Schalten eines Leistungsschaltkreises, das Folgendes umfasst: Ausschalten eines ersten Schalttransistors, wobei der erste Schalttransistor mit einem zweiten Schalttransistor zwischen eine Referenzspannung und eine Primärwicklung eines Transformators in Reihe geschaltet ist, wobei der zweite Schalttransistor zwischen die Primärwicklung und den ersten Schalttransistor gekoppelt ist; Klemmen einer Spannung an einem Drain des ersten Schalttransistors an eine Busspannung, die an die Primärwicklung geliefert wird; und Ausschalten des zweiten Schalttransistors, nachdem die Spannung an dem Drain des ersten Schalttransistors oberhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei das Klemmen von einer Diode durchgeführt wird, die zwischen den Drain des ersten Schalttransistors und die Primärwicklung gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei das Ausschalten des zweiten Schalttransistors Folgendes umfasst: Einschalten eines dritten Transistors; und Entladen eines Gate-Source-Kondensators des zweiten Schalttransistors über einen leitfähigen Pfad, der den dritten Transistor, einen Widerstand und eine zweite Diode umfasst.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei der dritte Transistor ein Bipolartransistor ist.