DE102019120488A1 - Vorrichtung zum Treiben von Galliumnitrid(GaN)-Bauelementen, Verfahren und System - Google Patents

Vorrichtung zum Treiben von Galliumnitrid(GaN)-Bauelementen, Verfahren und System Download PDF

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Abstract

Ein Bauelement zum Schalten von Galliumnitrid(GaN)-Bauelementen enthält einen High-Side-Treiber, einen Low-Side-Treiber und eine High-Side-Ladeschaltung. Der High-Side-Treiber ist ausgelegt zum Steuern eines High-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer High-Side-Versorgung. Der Low-Side-Treiber ist ausgelegt zum Steuern eines Low-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer Low-Side-Versorgung. Die High-Side-Ladeschaltung ist ausgelegt zum Laden der High-Side-Versorgung mit der Low-Side-Versorgung, wenn der Low-Side-Treiber das Low-Side-GaN-Bauelement aktiviert.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern von Galliumnitrid(GaN)-Bauelementen, insbesondere GaN-Bauelementen in Halbbrückenschaltanwendungen.
  • HINTERGRUND
  • Galliumnitrid(GaN)-Bauelemente besitzen wünschenswerte Charakteristika, die sie im Vergleich zu Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), z.B. auf Siliziumbasis in Halbbrückenschaltanwendungen geeigneter machen können, insbesondere wenn hohe Frequenzen und hohe Effizienzen benötigt werden. Beispielsweise können GaN-Bauelemente schnellere Schaltgeschwindigkeiten und/oder ein kleineres Package im Vergleich zu MOSFETs besitzen. Zudem können GaN-Bauelemente eine parasitäre Bodydiode weglassen, was zu einem Wegfall von Sperrverzögerungsverlusten führen kann. Weiterhin sind GaN-Bauelemente zur Leitung in Sperrrichtung fähig. Als solches kann GaN-Bauelementen eine externe antiparallele Diode fehlen.
  • KURZDARSTELLUNG
  • Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Offenbarung einen Treiber für Galliumnitrid(GaN)-Bauelemente mit einer High-Side-Versorgung, die mit einer Low-Side-Versorgung geladen wird. Der Treiber kann beispielsweise ausgelegt sein zum Laden der High-Side-Versorgung mit der Low-Side-Versorgung, wenn der Low-Side-Treiber das Low-Side-GaN-Bauelement aktiviert. Auf diese Weise kann der Treiber die High-Side-Versorgung auf eine gewünschte potentialfreie Spannung laden, ohne sich notwendigerweise auf zusätzliche Komponenten für die Nachregelung des Spannungsausgangs durch die High-Side-Versorgung oder Klemmen des Spannungsausgangs durch die High-Side-Versorgung zu verlassen.
  • In einem Beispiel enthält ein Bauelement zum Schalten von GaN-Bauelementen einen High-Side-Treiber, der ausgelegt ist zum Steuern eines High-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer High-Side-Versorgung, einen Low-Side-Treiber, der ausgelegt ist zum Steuern eines Low-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer Low-Side-Versorgung, und eine High-Side-Ladeschaltung, die ausgelegt ist zum Laden der High-Side-Versorgung mit der Low-Side-Versorgung, wenn der Low-Side-Treiber das Low-Side-GaN-Bauelement aktiviert.
  • In einem weiteren Beispiel beinhaltet ein Verfahren zum Ansteuern von GaN-Bauelementen: Steuern eines High-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer High-Side-Versorgung, Steuern eines Low-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer Low-Side-Versorgung, und Laden der High-Side-Versorgung mit der Low-Side-Versorgung, wenn der Low-Side-Treiber das Low-Side-GaN-Bauelement aktiviert.
  • Bei einem weiteren Beispiel beinhaltet ein System zum Steuern eines Leistungswandlers: ein High-Side-GaN-Bauelement, ein Low-Side-GaN-Bauelement, einen High-Side-Treiber, der ausgelegt ist zum Steuern des High-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer High-Side-Versorgung, einen Low-Side-Treiber, der ausgelegt ist zum Steuern des Low-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer Low-Side-Versorgung, und eine High-Side-Ladeschaltung, die ausgelegt ist zum Laden der High-Side-Versorgung mit der Low-Side-Versorgung, wenn der Low-Side-Treiber das Low-Side-GaN-Bauelement aktiviert.
  • Einzelheiten dieser und anderer Beispiele sind in den beiliegenden Zeichnungen und der folgenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale, Aufgaben und Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und den Zeichnungen und aus den Ansprüchen.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Blockdiagramm, das einen Treiber für Galliumnitrid(GaN)-Bauelemente mit einer High-Side-Versorgung darstellt, die mit einer Low-Side-Versorgung geladen wird, gemäß einer oder mehreren Techniken der vorliegenden Offenbarung.
    • 2 ist ein Schaltplan, der ein erstes Beispiel des Treibers in 1 gemäß einer oder mehreren Techniken der vorliegenden Offenbarung darstellt.
    • 3 ist ein Schaltplan, der ein zweites Beispiel des Treibers in 1 gemäß einer oder mehreren Techniken der vorliegenden Offenbarung darstellt.
    • 4 ist ein Schaltplan, der ein drittes Beispiel des Treibers in 1 gemäß einer oder mehreren Techniken der vorliegenden Offenbarung darstellt.
    • 5 ist ein Schaltplan, der ein viertes Beispiel des Treibers in 1 gemäß einer oder mehreren Techniken der vorliegenden Offenbarung darstellt.
    • 6 ist eine erste Darstellung einer Leistung des Treibers von 1 gemäß einer oder mehreren Techniken der vorliegenden Offenbarung.
    • 7 ist eine zweite Darstellung einer Leistung des Treibers von 1 gemäß einer oder mehreren Techniken der vorliegenden Offenbarung.
    • 8 ist eine dritte Darstellung einer Leistung des Treibers von 1 gemäß einer oder mehreren Techniken der vorliegenden Offenbarung.
    • 9 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Ansteuern von GaN-Bauelementen gemäß einer oder mehreren Techniken der vorliegenden Offenbarung.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Eine Schwierigkeit beim Ansteuern von Galliumnitrid(GaN)-e-HEMTs (Enhancement High-Electron-Mobility Transistor) ist der schmale Gatespannungsbereich (-4 V/+6 V typischerweise) von GaN-e-HEMTs im Vergleich zu Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistoren (MOSFETs). Eine weitere Charakteristik eines GaN-e-HEMT besteht darin, dass ein Spannungsfluss in Sperrrichtung mit der Gate-Source-Spannung „VGS“ unter null (z.B. VGS≤0 V) „diodenartig“ ist und feststellt, wann die Gatespannung bezüglich dem Drain einen Spannungsschwellwert „Vth“ des GaN-e-HEMT übersteigt. Ein Beispiel der Source-Drain-Spannung „VSD“ folgt. V S D = V S G + V G D = − V G S + V t h + I * R r e v _ O N
    Figure DE102019120488A1_0001
    wobei „VSG“ die Source-Gate-Spannung ist, „VGD“ die Gate-Drain-Spannung ist, „I“ der Strom an dem GaN-e-HEMT ist und „Rrev ON“ der Widerstand des GaN-e-HEMT ist.
  • Angesichts der Tatsache, dass der Spannungsschwellwert „Vth“ im Bereich 1,5 V - 2 V liegt, liegt die Source-Drain-Spannung „VSD“ typischerweise über dem Spannungsschwellwert eines Siliziumleistungs-MOSFET. Für eine hohe Spannung und hohe dV/dt-kW-Anwendungen können GaN-e-HEMTs mit einer negativen Gate-Source-Spannung „VGS“ abgeschaltet werden, wodurch die Source-Drain-Spannung „VSD“ weiter erhöht wird, die von dem GaN-e-HEMT-Bauelement benötigt wird, um in Sperrrichtung zu arbeiten.
  • Solche GaN-e-HEMT-Charakteristika können bei Anwendungen unerwünscht sein, bei denen ein Low-Side-Freilaufen verwendet wird, wie etwa unter anderem Halbbrückenschaltanwendungen unter Verwendung eines High-Side-GaN-e-HEMT-Bauelements und eines Low-Side-GaN-e-HEMT-Bauelements. Wenn beispielsweise der High-Side-GaN-e-HEMT „TH“ abgeschaltet wird, wird der Fluss eines positiven Induktorstroms auf der Low-Side erzwungen, was in eine Leitung in Sperrrichtung übergeht, was dazu führt, dass die Schaltknotenspannung gleich der Drain-Source-Spannung „VDS“ des Low-Side-GaN-e-HEMT „TL“ während des Totschaltens führt. Bei auf einem Bootstrap-Kondensator basierenden High-Side-Treibern kann die negative Spannung an dem Schaltknoten (z.B. der potentialfreien High-Side-Treiber-Masse) den Bootstrap-Kondensator über den maximalen Nennwert der GaN-Source-Gate-Spannung „VGS“ überladen, was zu einer Beschädigung an dem High-Side-GaN-e-HEMT-Bauelement führen kann.
  • Bei einigen Systemen wird eine zusätzliche Nachregelungsschaltungsanordnung verwendet, um eine Bootstrap-Spannung zu regeln, um eine Beschädigung des GaN-e-HEMT zu vermeiden, während Ansteuerfähigkeiten beibehalten werden. Bei anderen Systemen werden zusätzliche externe (oder interne) Zener-Dioden (plus ein Widerstand) verwendet, um eine Bootstrap-Spannung zu klemmen, um eine Beschädigung an dem GaN-e-HEMT zu vermeiden, während Ansteuerfähigkeiten beibehalten werden. Bei noch weiteren Systemen wird ein zusätzlicher Reihenschalter mit seiner Bodydiode Rücken-an-Rücken mit der Bootstrap-Diode geschaltet, verwendet, um den Wiederaufladepfad herauszuschneiden, wenn das Low-Side-GaN-e-HEMT-Bauelement ausgeschaltet ist (z.B. in einem offenen Zustand arbeitet).
  • Gemäß einer oder mehreren hierin beschriebenen Techniken kann ein Treiber eine High-Side-Ladeschaltung enthalten, die ausgelegt ist zum Laden der High-Side-Versorgung mit der Low-Side-Versorgung, wenn der Low-Side-Treiber das Low-Side-GaN-Bauelement aktiviert. Beispielsweise kann ein Treiber dafür ausgelegt sein, eine Bootstrap-Diode unter Wiederverwendung des Gate-Pull-Up-pMOS als einen Blockierschalter mit dem Low-Side-GaN-e-HEMT zu verbinden, wodurch die Synchronisation zwischen dem Low-Side-GaN-e-HEMT-Einschalten und der Bootstrap-Kondensator-Wiederaufladepfadaktivierung optimiert und somit die Anwendung ohne zusätzliche Pin- und Siliziumkosten vor einer Bootstrapüberladung geschützt wird. Zu einigen Vorteilen des Aufnehmens einer derartigen High-Side-Ladeschaltung können unter anderem eine optimale Zeitsteuerung zwischen Low-Side-Einschalten und Bootstrap-Kondensator-Wiederaufladepfadaktivierung, keine zusätzlichen externen oder internen Komponenten und keine zusätzlichen Treiberpins zählen.
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das einen Treiber für GaN-Bauelemente mit High-Side-Versorgung darstellt, die mit einer Low-Side-Versorgung geladen wird, gemäß einer oder mehreren Techniken der vorliegenden Offenbarung. 1 zeigt ein System 100, das eine Low-Side-Versorgung 102, einen Low-Side-Treiber 104, ein Low-Side-GaN-Bauelement 106, eine High-Side-Ladeschaltung 110, eine High-Side-Versorgung 112, einen High-Side-Treiber 114, ein High-Side-GaN-Bauelement 116 und Wandlerelemente 124 enthält. Das System 100 kann zusätzliche Komponenten zu jenen gezeigten enthalten. Bei einigen Beispielen kann das System 100 als ein einzelnes oder mehrere integrierte Schaltungs(IC)-Packages umgesetzt sein.
  • Die Low-Side-Versorgung 102 kann ausgebildet sein zum Liefern von elektrischer Leistung an eine oder mehrere andere Komponenten des Systems 100. Beispielsweise kann die Low-Side-Versorgung 102 ausgebildet sein zum Liefern einer Ladung an einem Gate des Low-Side-GaN-Bauelements 106. Bei einigen Beispielen kann die Low-Side-Versorgung 102 ein Ausgang eines Leistungswandlers, eines Leistungsinverters, eines Reglers oder einer anderen Leistungsumwandlungsschaltungsanordnung sein. Beispielsweise kann die Low-Side-Versorgung 102 ein Ausgang eines Gleichstrom(DC)-DC-Leistungswandlers, eines Wechselstrom(AC)-DC-Leistungswandlers, eines DC-AC-Leistungsinverters, eines Linearreglers oder einer anderen Leistungsumwandlungsschaltungsanordnung sein.
  • Der Low-Side-Treiber 104 kann ausgelegt sein zum Steuern des Low-Side-GaN-Bauelements 106 unter Verwendung der Low-Side-Versorgung 102. Beispielsweise kann der Low-Side-Treiber 104 Schaltelemente enthalten, die ein Gate des Low-Side-GaN-Bauelements 106 an einen positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung 102 oder einen negativen Anschluss (z.B. Masse) der Low-Side-Versorgung 102 koppeln. Zu Beispielen für Schaltelemente können unter anderem ein JFET (Junction Field-Effect Transistor), ein MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect-Transistor), ein Doppel-Gate-MOSFET, ein IGBT (Insulated-Gate Bipolar Transistor) oder irgendeine andere Art von FET oder eine beliebige Kombination der Schaltelemente zählen. Zu Beispielen für MOSFETs können unter anderem ein p-Kanal-MOSFET (pMOS), ein n-Kanal MOSFET (nMOS), ein DMOS (Double Diffused MOSFET) oder eine beliebige andere Art von MOSFET oder eine beliebige Kombination aus selbigen zählen. Bei einigen Beispielen kann ein Schaltelement einen HEMT (High-Electron Mobility Transistor), einen GaN-basierten Transistor oder ein anderes Schaltelement umfassen. Es können auch andere Materialien verwendet werden, um ein Schaltelement zu realisieren.
  • Der Low-Side-Treiber 104 kann eine Low-Side-Ansteuerschaltungsanordnung enthalten, die dafür ausgelegt ist, Schaltelemente selektiv anzusteuern, um ein Gate des Low-Side-GaN-Bauelements 106 an einen positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung 102 oder einen negativen Anschluss (z.B. Masse) der Low-Side-Versorgung 102 zu koppeln. Die Low-Side-Ansteuerschaltungsanordnung kann einen Modulations(z.B. Impulsbreitenmodulations)-Controller umfassen. Beispielsweise kann die Low-Side-Ansteuerschaltungsanordnung an die Schaltelemente ein High-Signal (z.B. logische „1“) während eines ersten Abschnitts eines Impulsbreitenmodulationszyklus anlegen, um zu bewirken, dass Schaltelemente ein Gate des Low-Side-GaN-Bauelements 106 an einen positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung 102 koppeln. In dem Beispiel kann die Low-Side-Ansteuerschaltungsanordnung an Schaltelemente ein Low-Signal (z.B. logische „0“) während eines zweiten Abschnitts eines Impulsbreitenmodulationszyklus ausgeben, um zu bewirken, dass Schaltelemente ein Gate des Low-Side-GaN-Bauelements 106 an einen negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung 102 koppeln. Bei einigen Beispielen kann die Low-Side-Ansteuerschaltungsanordnung an Schaltelemente ein oder mehrere Totzeitsignale während eines dritten Abschnitts eines Impulsbreitenmodulationszyklus ausgeben, um zu bewirken, dass Schaltelemente ein Gate des Low-Side-GaN-Bauelements 106 von der Low-Side-Versorgung 102 entkoppeln.
  • Eine Low-Side-Ansteuerschaltungsanordnung kann eine beliebige Anordnung von Hardware, Software, Firmware oder eine beliebige Kombination davon umfassen. Die Low-Side-Ansteuerschaltungsanordnung kann einen beliebigen oder mehrere Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren (DSPs), applikationsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbare Gatearrays (FPGAs) oder irgendeine andere äquivalente integrierte oder diskrete Logikschaltungsanordnung sowie beliebige Kombinationen von solchen Komponenten enthalten. Wenn die Low-Side-Ansteuerschaltungsanordnung Software oder Firmware enthält, kann die Low-Side-Ansteuerschaltungsanordnung weiterhin jede notwendige Hardware zum Speichern und Ausführen der Software oder Firmware enthalten, wie etwa einen oder mehrere Speicher und einen oder mehrere Prozessoren oder Verarbeitungseinheiten. Im Allgemeinen kann eine Verarbeitungseinheit einen oder mehrere Mikroprozessoren, DSPs, ASICs, FPGAs oder eine beliebige andere äquivalente integrierte oder diskrete Logikschaltungsanordnung sowie beliebige Kombinationen von solchen Komponenten enthalten.
  • Die High-Side-Versorgung 112 kann dafür ausgelegt sein, elektrische Leistung an eine oder mehrere andere Komponenten des Systems 100 zu liefern. Beispielsweise kann die High-Side-Versorgung 112 dafür ausgelegt sein, eine Ladung an einem Gate des High-Side-GaN-Bauelements 116 zu liefern. Bei einigen Beispielen kann die High-Side-Versorgung 112 potentialfrei sein. Beispielsweise kann die High-Side-Versorgung 112 einen negativen Anschluss besitzen, der eine von einer Masse des Systems 100 verschiedene Spannung besitzt (z.B. einen negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung 102). Bei einigen Beispielen enthält die High-Side-Versorgung 112 einen Kondensator. Ein Kondensator kann eine elektrische Komponente beinhalten, die dafür ausgelegt ist, elektrische Energie in einem elektrischen Feld zu speichern. Zu Beispielen für eine elektrische Komponente, die dafür ausgelegt ist, elektrische Energie in einem elektrischen Feld zu speichern, können unter anderem Keramikkondensatoren, Filmkondensatoren, Elektrolytkondensatoren (z.B. Aluminium, Tantal, Niob oder dergleichen), Superkondensatoren (z.B. doppelschichtige, Pseudokondensatoren, Hybridkondensatoren), Glimmerkondensatoren oder ein anderer Kondensator zählen. Obwohl sich Beispiele dieser Offenbarung auf einen Kondensator als einen einzelnen Kondensator beziehen können, kann es sich bei einigen Beispielen bei einem Kondensator um ein Array von kapazitiven Elementen handeln. Beispielsweise kann die High-Side-Versorgung 112 einen Kondensator enthalten, der aus einem Array von kapazitiven Elementen gebildet ist, die parallel und/oder in Reihe gekoppelt sind. In einigen Fällen kann jedes kapazitive Element eine diskrete Komponente sein, während in anderen Fällen jedes einzelne der kapazitiven Elemente innerhalb eines einzelnen Package enthalten sein kann (z.B. Kondensatorarray).
  • Der High-Side-Treiber 114 kann eine High-Side-Ansteuerschaltungsanordnung enthalten, die dafür ausgelegt ist, Schaltelemente selektiv anzusteuern, um ein Gate des High-Side-GaN-Bauelements 116 an einen positiven Anschluss der High-Side-Versorgung 112 oder einen negativen Anschluss der High-Side-Versorgung 112 zu koppeln. Die High-Side-Ansteuerschaltungsanordnung kann einen Modulations(z.B. Impulsbreitenmodulations)-Controller umfassen. Beispielsweise kann die High-Side-Ansteuerschaltungsanordnung an die Schaltelemente ein High-Signal (z.B. logische „1“) während eines ersten Abschnitts eines Impulsbreitenmodulationszyklus anlegen, um zu bewirken, dass Schaltelemente ein Gate des High-Side-GaN-Bauelements 116 an einen positiven Anschluss der High-Side-Versorgung 112 koppeln. In dem Beispiel kann die High-Side-Ansteuerschaltungsanordnung an Schaltelemente ein Low-Signal (z.B. logische „0“) während eines zweiten Abschnitts eines Impulsbreitenmodulationszyklus ausgeben, um zu bewirken, dass Schaltelemente ein Gate des High-Side-GaN-Bauelements 116 an einen negativen Anschluss der High-Side-Versorgung 112 koppeln. Bei einigen Beispielen kann die High-Side-Ansteuerschaltungsanordnung an Schaltelemente ein oder mehrere Totzeitsignale während eines dritten Abschnitts eines Impulsbreitenmodulationszyklus ausgeben, um zu bewirken, dass Schaltelemente ein Gate des High-Side-GaN-Bauelements 116 von der High-Side-Versorgung 112 entkoppeln.
  • Eine High-Side-Ansteuerschaltungsanordnung kann eine beliebige geeignete Anordnung von Hardware, Software, Firmware oder eine beliebige Kombination davon umfassen. Die High-Side-Ansteuerschaltungsanordnung kann einen beliebigen oder mehrere Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren (DSPs), applikationsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), feldprogrammierbare Gatearrays (FPGAs) oder irgendeine andere äquivalente integrierte oder diskrete Logikschaltungsanordnung sowie beliebige Kombinationen von solchen Komponenten enthalten. Wenn die High-Side-Ansteuerschaltungsanordnung Software oder Firmware enthält, kann die Low-Side-Ansteuerschaltungsanordnung weiterhin jede notwendige Hardware zum Speichern und Ausführen der Software oder Firmware enthalten, wie etwa einen oder mehrere Speicher und einen oder mehrere Prozessoren oder Verarbeitungseinheiten.
  • Die High-Side-Ladeschaltung 110 kann dafür ausgelegt sein, die High-Side-Versorgung 112 mit der Low-Side-Versorgung 102 zu laden, wenn der Low-Side-Treiber 104 das Low-Side-GaN-Bauelement 106 aktiviert. In einigen Beispielen kann die High-Side-Ladeschaltung 110 dafür ausgelegt sein, das Fließen eines Stroms von der High-Side-Versorgung 112 zu dem Low-Side-Treiber 104 zu verhindern und einen Stromfluss von dem Low-Side-Treiber 104 zu der High-Side-Versorgung 112 zu gestatten. Beispielsweise kann die High-Side-Ladeschaltung 110 dafür ausgelegt sein, einen Kanal zu erzeugen, der die Low-Side-Versorgung 102 elektronisch mit der High-Side-Versorgung 112 koppelt, wenn der Low-Side-Treiber 104 das Low-Side-GaN-Bauelement 106 aktiviert. Beispielsweise kann die High-Side-Ladeschaltung an einen Ausgang des Low-Side-Treibers 104 und/oder ein Gate des Low-Side-GaN-Bauelements 106 gekoppelt sein. Bei einigen Beispielen kann die High-Side-Ladeschaltung 110 eine Diode enthalten, die das Fließen eines Stroms von der High-Side-Versorgung 112 zur Low-Side-Versorgung 102 verhindert und einen Stromfluss von der Low-Side-Versorgung 102 zu der High-Side-Versorgung 112 gestattet. Bei einigen Beispielen kann die High-Side-Ladeschaltung 110 einen Schalter enthalten, der selektiv aktiviert wird, um das Fließen eines Stroms von der High-Side-Versorgung 112 zu der Low-Side-Versorgung 102 zu verhindern und einen Stromfluss von der Low-Side-Versorgung 102 zu der High-Side-Versorgung 112 zu gestatten.
  • Die Wandlerelemente 124 können dafür ausgelegt sein, eine Zielspannung, einen Zielstrom oder eine Zielleistung an einer Last bereitzustellen. Die Wandlerelemente 124 können beispielsweise eine oder mehrere eines Kondensators, eines Induktors, eines Widerstands, eines Transformators, eines Sensors oder eines anderen Wandlerelements enthalten. Bei einigen Beispielen ist eine Last an Wandlerelemente 124 gekoppelt, die dafür ausgelegt ist, die Zielspannung, den Zielstrom oder die Zielleistung, die durch die Wandlerelemente 124 ausgegeben werden, zu empfangen.
  • Anstatt sich auf eine spezialisierte Schaltungsanordnung zum Regeln einer Spannung an der High-Side-Versorgung 112 zu verlassen, ist die High-Side-Ladeschaltung 110 dafür ausgelegt, die High-Side-Versorgung 112 mit der Low-Side-Versorgung 102 zu laden, wenn der Low-Side-Treiber 104 das Low-Side-GaN-Bauelement 106 aktiviert. Wenn beispielsweise der Low-Side-Treiber 104 ein Gate des Low-Side-GaN-Bauelements 106 an einen positiven Anschluss des Low-Side-Treibers 104 koppelt, kann die High-Side-Ladeschaltung 110 einen positiven Anschluss der High-Side-Versorgung 112 an den positiven Anschluss des Low-Side-Treibers 104 koppeln. In diesem Beispiel bildet das Low-Side-GaN-Bauelement 106 einen Kanal, der den negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung 102 und der High-Side-Versorgung 112 so koppelt, dass die Low-Side-Versorgung 102 die High-Side-Versorgung 112 lädt. Beispielsweise bildet das Low-Side-GaN-Bauelement 106 einen Kanal, der den negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung 102 und der High-Side-Versorgung 112 derart koppelt, dass die High-Side-Versorgung 112 einen Kondensator der High-Side-Versorgung 112 lädt.
  • 2 ist ein Schaltplan, der ein erstes Beispiel des Treibers von 1 gemäß einer oder mehreren Techniken der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wie gezeigt, enthält das System 200 eine Low-Side-Versorgung 202, einen Low-Side-Treiber 204, ein Low-Side-GaN-Bauelement 206, eine High-Side-Ladeschaltung 210, eine High-Side-Versorgung 212, einen High-Side-Treiber 214, ein High-Side-GaN-Bauelement 216 und Wandlerelemente 224. Das System 200 kann zusätzliche Komponenten zu jenen gezeigten enthalten. Bei einigen Beispielen kann das System 200 als ein einzelnes oder als mehrere IC-Packages umgesetzt werden. Die Low-Side-Versorgung 202, der Low-Side-Treiber 204 und das Low-Side-GaN-Bauelement 206 können Beispiele für die Low-Side-Versorgung 102, den Low-Side-Treiber 104 beziehungsweise das Low-Side-GaN-Bauelement 106 sein. Die High-Side-Versorgung 212, der High-Side-Treiber 214 und das High-Side-GaN-Bauelement 216 sind Beispiele für die High-Side-Versorgung 112, den High-Side-Treiber 114 beziehungsweise das High-Side-GaN-Bauelement 116. Wie gezeigt, kann die High-Side-Versorgung 212 ein kapazitives Element (z.B. einen Kondensator) enthalten. Die High-Side-Ladeschaltung 210 ist ein Beispiel für eine High-Side-Ladeschaltung 110 und Wandlerelemente 224 sind ein Beispiel für Wandlerelemente 124. Beispielsweise können die Wandlerelemente 224 einen Induktor enthalten. 2 wird nur zu Beispielzwecken im Kontext von 1 beschrieben.
  • Wie gezeigt, enthält das High-Side-GaN-Bauelement 216 einen an den High-Side-Treiber 214 gekoppelten Steuerknoten, einen an einen positiven Anschluss 215 einer Leistungswandlerversorgung gekoppelten ersten Knoten und einen zweiten Knoten, der an ein oder mehrere Wandlerelemente 224 für einen Leistungswandler gekoppelt ist, ausgelegt zum Empfangen von Leistung von der Leistungswandlerversorgung und Ausgeben einer geregelten Spannung oder eines geregelten Stroms. In diesem Beispiel enthält das Low-Side-GaN-Bauelement 206 einen an den Low-Side-Treiber 204 gekoppelten Steuerknoten, einen an ein oder mehrere Wandlerelemente 224 gekoppelten ersten Knoten und einen an den negativen Anschluss 217 der Leistungswandlerversorgung gekoppelten zweiten Knoten. Die Leistungswandlerversorgung kann ein Ausgang eines Linearreglers, Leistungswandlers, Leistungsinverters oder einer anderen geregelten Spannungsversorgung sein. Beispielsweise kann die Leistungswandlerversorgung ein Ausgang eines Gleichstrom(DC)-DC-Leistungswandlers, eines Wechselstrom(AC)-DC-Leistungswandlers, eines DC-AC-Leistungsinverters oder einer anderen geregelten Spannungsversorgung sein. Die Leistungswandlerversorgung kann eine Batterie beinhalten, die ausgebildet sein kann zum Speichern elektrischer Energie. Zu Beispielen für Batterien können unter anderem Nickel-Cadmium, Blei-Säure-, Nickel-Metallhydrid-, Nickel-Zink-, Silberoxid-, Lithium-Ionen-, Lithiumpolymer-, irgendeine andere Art von wiederaufladbarer Batterie oder eine beliebige Kombination von Batterien zählen.
  • Die Low-Side-Versorgung 202 enthält eine parallel zu dem Kondensator 232 gekoppelte geregelte Spannungsversorgung 230. Die geregelte Spannungsversorgung 230 kann ein Ausgang eines Linearreglers, eines Leistungswandlers, eines Leistungsinverters oder einer anderen geregelten Spannungsversorgung sein. Beispielsweise kann die geregelte Spannungsversorgung 230 ein Ausgang eines Gleichstrom(DC)-DC-Leistungswandlers, eines Wechselstrom(AC)-DC-Leistungswandlers, eines DC-AC-Leistungsinverters oder einer anderen geregelten Spannungsversorgung sein. Die geregelte Spannungsversorgung 230 kann eine Batterie beinhalten, die ausgebildet sein kann zum Speichern elektrischer Energie.
  • Der Low-Side-Treiber 204 enthält ein erstes Low-Side-Schaltelement 234, ein zweites Low-Side-Schaltelement 236 und eine Low-Side-Ansteuerschaltungsanordnung 238. Das erste Low-Side-Schaltelement 234 umfasst einen an einen positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung 202 gekoppelten ersten Knoten, einen an einen Steuerknoten des Low-Side-GaN-Bauelements 206 gekoppelten zweiten Knoten und einen Steuerknoten. Das zweite Low-Side-Schaltelement 236 umfasst einen an den Steuerknoten des Low-Side-GaN-Bauelements 206 gekoppelten ersten Knoten, einen an den negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung 202 gekoppelten zweiten Knoten und einen Steuerknoten. Der Steuerknoten des ersten Low-Side-Schaltelements 234 und/oder der Steuerknoten des zweiten Low-Side-Schaltelements 236 können an die Low-Side-Ansteuerungsschaltungsanordnung 238 gekoppelt sein.
  • Die Low-Side-Ansteuerschaltungsanordnung 238 kann ausgelegt sein zum Erzeugen eines ersten Steuersignals an dem Steuerknoten eines ersten Low-Side-Schaltelements 234, um zu bewirken, dass das erste Low-Side-Schaltelement 234 den ersten Low-Side-Kanal zwischen dem positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung 202 und dem Steuerknoten des Low-Side-GaN-Bauelements 206 herstellt, um das Low-Side-GaN-Bauelement 206 zu aktivieren. Bei einem gewissen Beispiel kann die Low-Side-Ansteuerschaltungsanordnung 238 ausgelegt sein zum Erzeugen eines zweiten Steuersignals am Steuerknoten des zweiten Low-Side-Schaltelements 236, um zu bewirken, dass das zweite Low-Side-Schaltelement 236 den zweiten Low-Side-Kanal zwischen dem negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung 202 und dem Steuerknoten des Low-Side-GaN-Bauelements 206 herstellt, um das Low-Side-GaN-Bauelement 206 zu deaktivieren.
  • Der High-Side-Treiber 214 enthält ein erstes High-Side-Schaltelement 244, ein zweites High-Side-Schaltelement 246 und eine High-Side-Ansteuerschaltungsanordnung 248. Das erste High-Side-Schaltelement 244 enthält einen an einen positiven Anschluss der High-Side-Versorgung 212 gekoppelten ersten Knoten, einen an einen Steuerknoten des High-Side-GaN-Bauelements 216 gekoppelten zweiten Knoten und einen Steuerknoten. Das zweite High-Side-Schaltelement 246 enthält einen an den Steuerknoten des High-Side-GaN-Bauelements 216 gekoppelten ersten Knoten, einen an den negativen Anschluss der High-Side-Versorgung 212 gekoppelten zweiten Knoten und einen Steuerknoten. Der Steuerknoten des ersten High-Side-Schaltelements 244 und/oder der Steuerknoten des zweiten High-Side-Schaltelements 246 können an die High-Side-Ansteuerschaltungsanordnung 248 gekoppelt sein.
  • Die High-Side-Ansteuerschaltungsanordnung 248 kann ausgelegt sein zum Erzeugen eines ersten Steuersignals an dem Steuerknoten eines ersten High-Side-Schaltelements 244, um zu bewirken, dass das erste High-Side-Schaltelement 244 den ersten High-Side-Kanal zwischen dem positiven Anschluss der High-Side-Versorgung 212 und dem Steuerknoten des High-Side-GaN-Bauelements 216 herstellt, um das High-Side-GaN-Bauelement 216 zu aktivieren. Bei einem gewissen Beispiel kann die High-Side-Ansteuerschaltungsanordnung 248 ausgelegt sein zum Erzeugen eines zweiten Steuersignals am Steuerknoten des zweiten High-Side-Schaltelements 246, um zu bewirken, dass das zweite High-Side-Schaltelement 246 den zweiten High-Side-Kanal zwischen dem negativen Anschluss der High-Side-Versorgung 212 und dem Steuerknoten des High-Side-GaN-Bauelements 216 herstellt, um das High-Side-GaN-Bauelement 216 zu deaktivieren.
  • Die High-Side-Ladeschaltung 210 enthält eine Diode 250. Wie gezeigt, enthält die Diode 250 einen Anoden-gekoppelten Low-Side-Treiber 204 und eine an die High-Side-Versorgung 212 gekoppelten Kathode, um das Fließen von Strom von der High-Side-Versorgung 212 zum Low-Side-Treiber 204 zu verhindern und um einen Stromfluss von dem Low-Side-Treiber 204 zu der High-Side-Versorgung 212 zu gestatten.
  • Anstatt sich auf eine spezialisierte Schaltungsanordnung zum Regeln einer Spannung an der High-Side-Versorgung 212 zu verlassen, ist die High-Side-Ladeschaltung 210 dafür ausgelegt, die High-Side-Versorgung 212 mit der Low-Side-Versorgung 202 zu laden, wenn der Low-Side-Treiber 204 das Low-Side-GaN-Bauelement 206 aktiviert. Wenn beispielsweise der Low-Side-Treiber 204 ein Gate des Low-Side-GaN-Bauelements 206 an einen positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung 202 koppelt, kann die die Diode 250 den Low-Side-Treiber 204 an den positiven Anschluss der High-Side-Versorgung 212 koppeln. In diesem Beispiel bildet das Low-Side-GaN-Bauelement 206 einen Kanal, der den negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung 202 und den negativen Anschluss der High-Side-Versorgung 212 so koppelt, dass die Low-Side-Versorgung 202 die High-Side-Versorgung 212 lädt. Beispielsweise bildet das Low-Side-GaN-Bauelement 206 einen Kanal, der den negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung 202 und den negativen Anschluss der High-Side-Versorgung 212 derart koppelt, dass die Low-Side-Versorgung 202 einen Kondensator der High-Side-Versorgung 212 lädt.
  • 3 ist ein Schaltplan, der ein zweites Beispiel des Treibers von 1 gemäß einer oder mehreren Techniken der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wie gezeigt, enthält das System 300 eine Low-Side-Versorgung 302, einen Low-Side-Treiber 304, ein Low-Side-GaN-Bauelement 306, eine High-Side-Ladeschaltung 310, eine High-Side-Versorgung 312, einen High-Side-Treiber 314, ein High-Side-GaN-Bauelement 316 und Wandlerelemente 324, die im Wesentlichen ähnlich zu der Low-Side-Versorgung 202, dem Low-Side-Treiber 204, dem Low-Side-GaN-Bauelement 206, der High-Side-Ladeschaltung 210, der High-Side-Versorgung 212, dem High-Side-Treiber 214, dem High-Side-GaN-Bauelement 216 beziehungsweise Wandlerelementen 224 sein können. Zudem enthält das System 300 ferner eine Low-Side-Entladungsschaltungsanordnung 308 und eine High-Side-Entladungsschaltungsanordnung 318. Das System 300 kann zusätzliche Komponenten zu jenen gezeigten enthalten. Bei einigen Beispielen kann das System 300 als ein einzelnes oder mehrere IC-Packages umgesetzt sein. 3 wird nur zu Beispielzwecken im Kontext von 1 beschrieben.
  • Die Low-Side-Entladungsschaltungsanordnung 308 ist ausgelegt zum Reduzieren des Stromflusses von dem Low-Side-Treiber 304 zu dem Low-Side-GaN-Bauelement 306 und zum Nicht-Reduzieren des Stromflusses von dem Low-Side-GaN-Bauelement 306 zum Low-Side-Treiber 304. Die Low-Side-Entladungsschaltungsanordnung 308 kann einen Widerstand 352, eine Diode 354 und einen Widerstand 356 enthalten. Wie gezeigt, ist eine erste Seite der Low-Side-Entladungsschaltungsanordnung 308 an den Low-Side-Treiber 304 gekoppelt, und eine zweite Seite der Low-Side-Entladungsschaltungsanordnung 308 ist an das Low-Side-GaN-Bauelement 306 gekoppelt. Die erste Seite der Low-Side-Entladungsschaltungsanordnung 308 ist an eine Kathode der Diode 354 und einen ersten Knoten des Widerstands 352 gekoppelt. Die Anode der Diode 354 ist an einen ersten Knoten des Widerstands 356 gekoppelt. Die zweite Seite der Low-Side-Entladungsschaltungsanordnung 308 ist an einen zweiten Knoten des Widerstands 356 und an eine zweite Seite des Widerstands 352 gekoppelt.
  • Die High-Side-Entladungsschaltungsanordnung 318 kann ausgelegt sein zum Reduzieren des Stromflusses von dem High-Side-Treiber 314 zu dem High-Side-GaN-Bauelement 316 und zum Nicht-Reduzieren des Stromflusses von dem High-Side-GaN-Bauelement 316 zu dem High-Side-Treiber 314. Die High-Side-Entladungsschaltungsanordnung 318 kann einen ersten Widerstand, eine Diode und einen zweiten Widerstand enthalten, ähnlich angeordnet zu der Low-Side-Entladungsschaltungsanordnung 308.
  • In dem Beispiel von 3 ist die High-Side-Ladeschaltung 310 ausgelegt zum Laden der High-Side-Versorgung 312 mit der Low-Side-Versorgung 302, wenn der Low-Side-Treiber 304 das Low-Side-GaN-Bauelement 306 aktiviert. Wenn beispielsweise der Low-Side-Treiber 304 ein Gate des Low-Side-GaN-Bauelements 306 an einen positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung 302 koppelt, kann die High-Side-Ladeschaltung 310 das Gate des Low-Side-GaN-Bauelements 306 an den positiven Anschluss der High-Side-Versorgung 312 koppeln. In diesem Beispiel bildet das Low-Side-GaN-Bauelement 306 einen Kanal, der den negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung 302 und den negativen Anschluss der High-Side-Versorgung 312 derart koppelt, dass die Low-Side-Versorgung 302 die High-Side-Versorgung 312 lädt.
  • 4 ist ein Schaltplan, der ein drittes Beispiel des Treibers von 1 gemäß einer oder mehreren Techniken der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wie gezeigt, enthält das System 400 eine Low-Side-Versorgung 402, einen Low-Side-Treiber 404, ein Low-Side-GaN-Bauelement 406, eine High-Side-Versorgung 412, einen High-Side-Treiber 414, ein High-Side-GaN-Bauelement 416 und Wandlerelemente 424, die im Wesentlichen ähnlich zu der Low-Side-Versorgung 202, dem Low-Side-Treiber 204, dem Low-Side-GaN-Bauelement 206, der High-Side-Versorgung 212, dem High-Side-Treiber 214, dem High-Side-GaN-Bauelement 216 beziehungsweise Wandlerelementen 224 sein können. Zudem enthält das System 400 eine High-Side-Ladeschaltung 410. Das System 400 kann zusätzliche Komponenten zu jenen gezeigten enthalten. Bei einigen Beispielen kann das System 400 als ein einzelnes oder mehrere IC-Packages umgesetzt sein. 4 wird nur zu Beispielzwecken im Kontext von 1 beschrieben.
  • Die High-Side-Ladeschaltung 410 enthält ein Schaltelement 460 und eine aktive Schaltungsanordnung 462. Das Schaltelement 460 enthält einen an die High-Side-Versorgung 412 gekoppelten ersten Knoten und einen an den Low-Side-Treiber 404 und/oder das Low-Side-GaN-Bauelement 406 gekoppelten zweiten Knoten. Die aktive Schaltungsanordnung 462 kann ausgelegt sein zum selektiven Aktivieren des Schaltelements 460, um das Fließen eines Stroms von der High-Side-Versorgung 412 zu dem Low-Side-Treiber 404 zu verhindern und einen Stromfluss von dem Low-Side-Treiber 404 zu der High-Side-Versorgung 412 zu gestatten.
  • In dem Beispiel von 4 ist die High-Side-Ladeschaltung 410 ausgelegt zum Laden der High-Side-Versorgung 412 mit der Low-Side-Versorgung 402, wenn der Low-Side-Treiber 404 das Low-Side-GaN-Bauelement 406 aktiviert. Wenn beispielsweise der Low-Side-Treiber 404 ein Gate des Low-Side-GaN-Bauelements 406 an einen positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung 402 koppelt, steuert die aktive Schaltungsanordnung 462 das Schaltelement 460, das Gate des Low-Side-GaN-Bauelements 406 an den positiven Anschluss der High-Side-Versorgung 412 zu koppeln. In diesem Beispiel bildet das Low-Side-GaN-Bauelement 406 einen Kanal, der den negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung 402 und den negativen Anschluss der High-Side-Versorgung 412 derart koppelt, dass die Low-Side-Versorgung 402 die High-Side-Versorgung 412 lädt.
  • 5 ist ein Schaltplan, der ein viertes Beispiel des Treibers von 1 gemäß einer oder mehreren Techniken der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Wie gezeigt, enthält das System 500 eine Low-Side-Versorgung 502, einen Low-Side-Treiber 504, ein Low-Side-GaN-Bauelement 506, eine High-Side-Ladeschaltung 510, eine High-Side-Versorgung 512, einen High-Side-Treiber 514, ein High-Side-GaN-Bauelement 516 und Wandlerelemente 524, die im Wesentlichen ähnlich zu der Low-Side-Versorgung 402, dem Low-Side-Treiber 404, dem Low-Side-GaN-Bauelement 406, der High-Side-Ladeschaltung 410, der High-Side-Versorgung 412, dem High-Side-Treiber 414, dem High-Side-GaN-Bauelement 416 beziehungsweise Wandlerelementen 424 sein können. Zudem enthält das System 500 eine Low-Side-Entladungsschaltungsanordnung 508 und eine High-Side-Entladungsschaltungsanordnung 518. Das System 500 kann zusätzliche Komponenten zu jenen gezeigten enthalten. Bei einigen Beispielen kann das System 500 als ein einzelnes oder mehrere IC-Packages umgesetzt sein. 5 wird nur zu Beispielzwecken im Kontext von 1 und 4 beschrieben.
  • Die Low-Side-Entladungsschaltungsanordnung 508 ist ausgelegt zum Reduzieren des Stromflusses von dem Low-Side-Treiber 504 zu dem Low-Side-GaN-Bauelement 506 und zum Nicht-Reduzieren des Stromflusses von dem Low-Side-GaN-Bauelement 506 zum Low-Side-Treiber 504. Die Low-Side-Entladungsschaltungsanordnung 508 kann einen Widerstand 552, eine Diode 554 und einen Widerstand 556 enthalten. Wie gezeigt, ist eine erste Seite der Low-Side-Entladungsschaltungsanordnung 508 an dem Low-Side-Treiber 504 gekoppelt, und eine zweite Seite der Low-Side-Entladungsschaltungsanordnung 508 ist an das Low-Side-GaN-Bauelement 506 gekoppelt. Die erste Seite der Low-Side-Entladungsschaltungsanordnung 508 ist an eine Kathode der Diode 554 und einen ersten Knoten des Widerstands 552 gekoppelt. Die Anode der Diode 554 ist an einen ersten Knoten des Widerstands 556 gekoppelt. Die zweite Seite der Low-Side-Entladungsschaltungsanordnung 508 ist an einen zweiten Knoten des Widerstands 556 und an eine zweite Seite des Widerstands 552 gekoppelt.
  • Die High-Side-Entladungsschaltungsanordnung 518 kann ausgelegt sein zum Reduzieren des Stromflusses von dem High-Side-Treiber 514 zu dem High-Side-GaN-Bauelement 516 und zum Nicht-Reduzieren des Stromflusses von dem High-Side-GaN-Bauelement 516 zu dem High-Side-Treiber 514. Die High-Side-Entladungsschaltungsanordnung 518 kann einen ersten Widerstand, eine Diode und einen zweiten Widerstand enthalten, ähnlich angeordnet zu der Low-Side-Entladungsschaltungsanordnung 508.
  • In dem Beispiel von 5 ist die High-Side-Ladeschaltung 510 ausgelegt zum Laden der High-Side-Versorgung 512 mit der Low-Side-Versorgung 502, wenn der Low-Side-Treiber 504 das Low-Side-GaN-Bauelement 506 aktiviert. Wenn beispielsweise der Low-Side-Treiber 504 ein Gate des Low-Side-GaN-Bauelements 506 an einen positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung 502 koppelt, kann die High-Side-Ladeschaltung 510 das Gate des Low-Side-GaN-Bauelements 506 an den positiven Anschluss der High-Side-Versorgung 512 koppeln. In diesem Beispiel bildet das Low-Side-GaN-Bauelement 506 einen Kanal, der den negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung 502 und den negativen Anschluss der High-Side-Versorgung 512 derart koppelt, dass die Low-Side-Versorgung 502 die High-Side-Versorgung 512 lädt.
  • 6 ist eine erste Darstellung einer Leistung des Treibers von 1 gemäß einer oder mehreren Techniken der vorliegenden Offenbarung. Die Abszissenachse (z.B. horizontal) von 6 stellt die Zeit dar, und die Ordinatenachse (z.B. vertikal) von 6 stellt eine Wandlerspannung (SWN) 602 an einem Eingang zu Wandlerelementen 124, eine High-Side-Schaltspannung (HX-SWN) 604 an einem Gate des High-Side-GaN-Bauelements 116, eine Low-Side-Schaltspannung (LX) 606 an einem Gate des Low-Side-GaN-Bauelements 106 und eine Bootstrap-Spannung 608 (Bootstrap_Diode) an der High-Side-Ladeschaltung 110 dar.
  • Wie gezeigt, ist die Wandlerspannung 602 während Totzeiten 610, zum Beispiel aufgrund eines freilaufenden Induktorstromflusses, negativ. Die Bootstrap-Spannung 608 veranschaulicht jedoch, dass die High-Side-Ladeschaltung 110 ein Laden der High-Side-Versorgung 112 während Totzeiten 610 blockiert. Auf diese Weise kann die High-Side-Ladeschaltung 110 ein Überladen der High-Side-Versorgung 112 in Anwesenheit eines freilaufenden Low-Side-Induktorstromflusses vermeiden.
  • 7 ist eine zweite Darstellung einer Leistung des Treibers von 1 gemäß einer oder mehreren Techniken der vorliegenden Offenbarung. Die Abszissenachse (z.B. horizontal) von 7 stellt die Zeit dar, und die Ordinatenachse (z.B. vertikal) von 7 stellt einen Induktorstrom 702 an Wandlerelementen 124, eine Wandlerspannung 704 an einem Eingang zu Wandlerelementen 124, eine High-Side-Versorgungsspannung 706 an der High-Side-Versorgung 112, eine Bootstrap-Spannung 708 an der High-Side-Ladeschaltung 110 und eine Gate-Source-Spannung 710 an dem High-Side-GaN-Bauelement 116 dar. Wie gezeigt, bleibt die High-Side-Versorgungsspannung 706 unter einer höchsten GaN-Nennspannung von 5 Volt, was dazu führt, dass die Gate-Source-Spannung 710 unter der höchsten GaN-Nennspannung liegt. Als solches können hier beschriebene Techniken ein Überladen der High-Side-Versorgung 112 über den höchsten Nennwert der GaN-Source-Gate-Spannung „VGS“ verhindern.
  • 8 ist eine dritte Darstellung einer Leistung des Treibers von 1 gemäß einer oder mehreren Techniken der vorliegenden Offenbarung. Die Abszissenachse (z.B. horizontal) von 8 stellt die Zeit dar, und die Ordinatenachse (z.B. vertikal) von 8 stellt eine Wandlerspannung 802 an einem Eingang zu Wandlerelementen 124, eine Bootstrap-Spannung 804 an der High-Side-Ladeschaltung 110, eine Low-Side-Schaltspannung 806 an einem Gate des Low-Side-GaN-Bauelements 106 und eine Low-Side-Ansteuerspannung 808, die durch den Low-Side-Treiber 104 ausgegeben wird, dar. Wenn, wie gezeigt, das erste Low-Side-Schaltelement 234 (z.B. ein Pull-Up pMOS) AUS ist (z.B. deaktiviert), blockiert die Bodydiode des ersten Low-Side-Schaltelements 234 den Ladungspfad von der Low-Side-Versorgung 102 (z.B. VCC). Wenn das erste Low-Side-Schaltelement 234 (z.B. ein Pull-Up pMOS) EIN ist (z.B. aktiviert), ist der Ladungspfad aktiv, aber die Wandlerspannung 802 ist nicht gefährlich, da das Low-Side-GaN-Bauelement 106 eingeschaltet ist (z.B. aktiviert). Auf diese Weise kann das System 100 dazu beitragen, eine gewünschte Zeitsteuerung zwischen einem Low-Side-Einschalten des Low-Side-GaN-Bauelements 106 und einer Bootstrap-Kondensator-Wiederaufladepfadaktivierung selbst in Anwesenheit von zusätzlichen externen Komponenten auf dem Gateansteuerpfad zu erzielen.
  • 9 ist ein Flussdiagramm für ein Verfahren zum Ansteuern von GaN-Bauelementen gemäß einer oder mehreren Techniken der vorliegenden Offenbarung. 9 wird nur zu Beispielzwecken im Kontext von 1-8 beschrieben. Im Betrieb steuert der Low-Side-Treiber 104 das Low-Side-GaN-Bauelement 106 unter Verwendung der Low-Side-Versorgung 102 (902). Der High-Side-Treiber 114 steuert das High-Side-GaN-Bauelement 116 unter Verwendung der High-Side-Versorgung 112 (904). Die High-Side-Ladeschaltung 110 lädt die High-Side-Versorgung 112 mit der Low-Side-Versorgung 102, wenn der Low-Side-Treiber 104 das Low-Side-GaN-Bauelement 106 aktiviert (906).
  • Wenngleich ein Bauelement unter Bezugnahme auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben wurde, soll diese Beschreibung nicht in einem beschränkenden Sinne ausgelegt werden. Verschiedene Modifikationen und Kombinationen der veranschaulichenden Ausführungsformen sowie andere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich dem Fachmann bei Bezugnahme auf die Beschreibung. Die beigefügten Ansprüche sollen deshalb alle derartigen Modifikationen oder Ausführungsformen einschließen.
  • Die folgenden Beispiele können einen oder mehrere Aspekte der Offenbarung veranschaulichen.
  • Beispiel 1. Eine Vorrichtung zum Schalten von Galliumnitrid,GaN,-Bauelementen, wobei die Vorrichtung umfasst: einen High-Side-Treiber, der ausgelegt ist zum Steuern eines High-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer High-Side-Versorgung; einen Low-Side-Treiber, der ausgelegt ist zum Steuern eines Low-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer Low-Side-Versorgung; und eine High-Side-Ladeschaltung, die ausgelegt ist zum Laden der High-Side-Versorgung mit der Low-Side-Versorgung, wenn der Low-Side-Treiber das Low-Side-GaN-Bauelement aktiviert.
  • Beispiel 2. Die Vorrichtung von Beispiel 1, wobei die High-Side-Ladeschaltung ausgelegt ist zum Verhindern des Fließens eines Stroms von der High-Side-Versorgung zu dem Low-Side-Treiber und zum Gestatten des Fließens eines Stroms von dem Low-Side-Treiber zu der High-Side-Versorgung.
  • Beispiel 3. Die Vorrichtung von einer beliebigen Kombination von Beispielen 1-2, wobei die High-Side-Ladeschaltung eine Diode umfasst, umfassend eine an den Low-Side-Treiber gekoppelte Anode und eine an die High-Side-Versorgung gekoppelte Kathode zum Verhindern des Fließens eines Stroms von der High-Side-Versorgung zu dem Low-Side-Treiber und zum Gestatten des Fließens eines Stroms von dem Low-Side-Treiber zu der High-Side-Versorgung.
  • Beispiel 4. Die Vorrichtung von einer beliebigen Kombination von Beispielen 1-3, wobei die High-Side-Ladeschaltung umfasst: ein Schaltelement umfassend einen an die High-Side-Versorgung gekoppelten ersten Knoten und einen an den Low-Side-Treiber gekoppelten zweiten Knoten; und eine aktive Schaltungsanordnung, die ausgelegt ist zum selektiven Aktivieren des Schaltelements zum Verhindern des Fließens eines Stroms von der High-Side-Versorgung zu dem Low-Side-Treiber und zum Gestatten des Fließens eines Stroms von dem Low-Side-Treiber zu der High-Side-Versorgung.
  • Beispiel 5. Die Vorrichtung von einer beliebigen Kombination von Beispielen 1-4, wobei die Low-Side-Versorgung einen parallel zu einer Spannungsquelle gekoppelten Kondensator umfasst; und wobei die High-Side-Versorgung einen Kondensator umfasst.
  • Beispiel 6. Die Vorrichtung von einer beliebigen Kombination von Beispielen 1-5, umfassend eine Low-Side-Entladungsschaltungsanordnung, die ausgelegt ist zum Reduzieren eines Stromflusses von dem Low-Side-Treiber zu dem Low-Side-GaN-Bauelement und zum Nicht-Reduzieren des Stromflusses von dem Low-Side-GaN-Bauelement zu dem Low-Side-Treiber; und/oder einer High-Side-Entladungsschaltungsanordnung, die ausgelegt ist zum Reduzieren eines Stromflusses von dem High-Side-Treiber zu dem High-Side-GaN-Bauelement und zum Nicht-Reduzieren eines Stromflusses von dem High-Side-GaN-Bauelement zu dem High-Side-Treiber.
  • Beispiel 7. Die Vorrichtung von einer beliebigen Kombination der Beispiele 1-6, wobei der Low-Side-Treiber ausgelegt ist zum Herstellen eines ersten Low-Side-Kanals zwischen einem positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung und dem Low-Side-GaN-Bauelement zum Aktivieren des Low-Side-GaN-Bauelements und zum Herstellen eines zweiten Low-Side-Kanals zwischen einem negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung und des Low-Side-GaN-Bauelements zum Deaktivieren des Low-Side-GaN-Bauelements; und wobei der High-Side-Treiber ausgelegt ist zum Herstellen eines ersten High-Side-Kanals zwischen einem positiven Anschluss der High-Side-Versorgung und dem High-Side-GaN-Bauelements zum Aktivieren des High-Side-GaN-Bauelements und zum Herstellen eines zweiten High-Side-Kanals zwischen einem negativen Anschluss der High-Side-Versorgung und dem Low-Side-GaN-Bauelement zum Deaktivieren des High-Side-GaN-Bauelements.
  • Beispiel 8. Die Vorrichtung von einer beliebigen Kombination der Beispiele 1-7, wobei der Low-Side-Treiber umfasst: ein erstes Low-Side-Schaltelement umfassend einen an den positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung gekoppelten ersten Knoten, einen an das Low-Side-GaN-Bauelement gekoppelten zweiten Knoten und einen Steuerknoten; ein zweites Low-Side-Schaltelement umfassend einen an das Low-Side-GaN-Bauelement gekoppelten ersten Knoten, einen an den negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung gekoppelten zweiten Knoten und einen Steuerknoten; und eine Low-Side-Ansteuerschaltungsanordnung, die ausgelegt ist zum Erzeugen eines ersten Steuersignals an dem Steuerknoten des ersten Low-Side-Schaltelements, um zu bewirken, dass das erste Low-Side-Schaltelement den ersten Low-Side-Kanal zwischen dem positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung und dem Low-Side-GaN-Bauelement herstellt zum Aktivieren des Low-Side-GaN-Bauelements und zum Erzeugen eines zweiten Steuersignals an dem Steuerknoten des zweiten Low-Side-Schaltelements, um zu bewirken, dass das zweite Low-Side-Schaltelement den zweiten Low-Side-Kanal zwischen dem negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung und dem Low-Side-GaN-Bauelement herstellt, um das Low-Side-GaN-Bauelement zu deaktivieren.
  • Beispiel 9. Die Vorrichtung von einer beliebigen Kombination von Beispielen 1-8, wobei der High-Side-Treiber umfasst: ein erstes High-Side-Schaltelement umfassend einen an den positiven Anschluss der High-Side-Versorgung gekoppelten ersten Knoten, einen an das High-Side-GaN-Bauelement gekoppelten zweiten Knoten und einen Steuerknoten; ein zweites High-Side-Schaltelement umfassend einen an das High-Side-GaN-Bauelement gekoppelten ersten Knoten, einen an den negativen Anschluss der High-Side-Versorgung gekoppelten zweiten Knoten und einen Steuerknoten; und eine High-Side-Ansteuerschaltungsanordnung, die ausgelegt ist zum Erzeugen eines dritten Steuersignals an dem Steuerknoten des ersten High-Side-Schaltelements, um zu bewirken, dass das erste High-Side-Schaltelement den ersten High-Side-Kanal zwischen dem positiven Anschluss der High-Side-Versorgung und dem High-Side-GaN-Bauelement herstellt zum Aktivieren des High-Side-GaN-Bauelements und zum Erzeugen eines vierten Steuersignals an dem Steuerknoten des zweiten High-Side-Schaltelements, um zu bewirken, dass das zweite High-Side-Schaltelement den zweiten High-Side-Kanal zwischen dem negativen Anschluss der High-Side-Versorgung und dem High-Side-GaN-Bauelement herstellt, um das High-Side-GaN-Bauelement zu deaktivieren.
  • Beispiel 10. Die Vorrichtung von einer beliebigen Kombination von Beispielen 1-9, wobei das High-Side-GaN-Bauelement einen an den High-Side-Treiber gekoppelten Steuerknoten, einen an einen positiven Anschluss einer Leistungswandlerversorgung gekoppelten ersten Knoten und einen zweiten Knoten umfasst, der an ein oder mehrere Wandlerelemente für einen Leistungswandler gekoppelt ist, der ausgelegt ist zum Empfangen von Leistung von der Leistungswandlerversorgung und Ausgeben einer geregelten Spannung oder eines geregelten Stroms; und wobei das Low-Side-GaN-Bauelement einen an den Low-Side-Treiber gekoppelten Steuerknoten, einen an das eine oder die mehreren Wandlerelemente gekoppelten ersten Knoten und einen zweiten Knoten, der an einen negativen Anschluss der Leistungswandlerversorgung gekoppelt ist, umfasst.
  • Beispiel 11. Ein Verfahren zum Ansteuern von Galliumnitrid,GaN,-Bauelementen, wobei das Verfahren umfasst: Steuern eines High-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer High-Side-Versorgung; Steuern eines Low-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer Low-Side-Versorgung; und Laden der High-Side-Versorgung mit der Low-Side-Versorgung, wenn der Low-Side-Treiber das Low-Side-GaN-Bauelement aktiviert.
  • Beispiel 12. Das Verfahren von Beispiel 11, wobei das Laden der High-Side-Versorgung umfasst: Verhindern des Fließens eines Stroms von der High-Side-Versorgung zu dem Low-Side-Treiber; und Gestatten eines Stromflusses von dem Low-Side-Treiber zu der High-Side-Versorgung.
  • Beispiel 13. Das Verfahren von einer beliebigen Kombination von Beispielen 11-12, wobei das Laden der High-Side-Spannung umfasst: selektives Aktivieren eines Schaltelements zum Verhindern des Fließens eines Stroms von der High-Side-Versorgung zu dem Low-Side-Treiber und zum Gestatten eines Stromflusses von dem Low-Side-Treiber zu der High-Side-Versorgung.
  • Beispiel 14. Das Verfahren von einer beliebigen Kombination von Beispielen 11-13, wobei die Low-Side-Versorgung einen parallel mit einer Spannungsquelle gekoppelten Kondensator umfasst; und wobei die High-Side-Versorgung einen Kondensator umfasst.
  • Beispiel 15. Das Verfahren von einer beliebigen Kombination von Beispielen 11-14, wobei das Steuern des High-Side-GaN-Bauelements ein Reduzieren eines Stromflusses von dem High-Side-Treiber zu dem High-Side-GaN-Bauelement und ein Nicht-Reduzieren eines Stromflusses von dem High-Side-GaN-Bauelement zu dem High-Side-Treiber umfasst; und wobei das Steuern des Low-Side-GaN-Bauelements ein Reduzieren eines Stromflusses von dem Low-Side-Treiber zu dem Low-Side-GaN-Bauelement und ein Nicht-Reduzieren eines Stromflusses von dem Low-Side-GaN-Bauelement zu dem Low-Side-Treiber umfasst.
  • Beispiel 16. Das Verfahren von einer beliebigen Kombination von Beispielen 11-15, wobei das Steuern des Low-Side-GaN-Bauelements ein Herstellen eines ersten Low-Side-Kanals zwischen einem positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung und dem Low-Side-GaN-Bauelement zum Aktivieren des Low-Side-GaN-Bauelements und ein Herstellen eines zweiten Low-Side-Kanals zwischen einem negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung und dem Low-Side-GaN-Bauelement zum Deaktivieren des Low-Side-GaN-Bauelements umfasst; und wobei das Steuern des High-Side-GaN-Bauelements ein Herstellen eines ersten High-Side-Kanals zwischen einem positiven Anschluss der High-Side-Versorgung und dem High-Side-GaN-Bauelement zum Aktivieren des High-Side-GaN-Bauelements und ein Herstellen eines zweiten High-Side-Kanals zwischen einem negativen Anschluss der High-Side-Versorgung und dem High-Side-GaN-Bauelement zum Deaktivieren des High-Side-GaN-Bauelements umfasst.
  • Beispiel 17. Das Verfahren von einer beliebigen Kombination von Beispielen 11-16, wobei das Steuern des Low-Side-GaN-Bauelements umfasst: Erzeugen eines ersten Steuersignals an einem Steuerknoten eines ersten Low-Side-Schaltelements, um zu bewirken, dass das erste Low-Side-Schaltelement den ersten Low-Side-Kanal zwischen dem positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung und dem Low-Side-GaN-Bauelement herstellt zum Aktivieren des Low-Side-GaN-Bauelements; und Erzeugen eines zweiten Steuersignals an einem Steuerknoten eines zweiten Low-Side-Schaltelements, um zu bewirken, dass das zweite Low-Side-Schaltelement den zweiten Low-Side-Kanal zwischen dem negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung und dem Low-Side-GaN-Bauelement herstellt zum Deaktivieren des Low-Side-GaN-Bauelements.
  • Beispiel 18. Das Verfahren von einer beliebigen Kombination von Beispielen 11-17, wobei das Steuern des High-Side-GaN-Bauelements umfasst: Erzeugen eines dritten Steuersignals an einem Steuerknoten eines ersten High-Side-Schaltelements, um zu bewirken, dass das erste High-Side-Schaltelement den ersten High-Side-Kanal zwischen dem positiven Anschluss der High-Side-Versorgung und dem High-Side-GaN-Bauelement herstellt zum Aktivieren des High-Side-GaN-Bauelements; und Erzeugen eines vierten Steuersignals an einem Steuerknoten eines zweiten High-Side-Schaltelements, um zu bewirken, dass das zweite High-Side-Schaltelement den zweiten High-Side-Kanal zwischen dem negativen Anschluss der High-Side-Versorgung und dem High-Side-GaN-Bauelement herstellt zum Deaktivieren des High-Side-GaN-Bauelements.
  • Beispiel 19. Das Verfahren von einer beliebigen Kombination von Beispielen 11-18, wobei das High-Side-GaN-Bauelement einen an den High-Side-Treiber gekoppelten Steuerknoten, einen an einen positiven Anschluss einer Leistungswandlerversorgung gekoppelten ersten Knoten und einen zweiten Knoten, der an ein oder mehrere Wandlerelemente für einen Leistungswandler gekoppelt ist, der ausgelegt ist zum Empfangen von Leistung von der Leistungswandlerversorgung und Ausgeben einer geregelten Spannung oder eines geregelten Stroms; und wobei das Low-Side-GaN-Bauelement einen an den Low-Side-Treiber gekoppelten Steuerknoten, einen an das eine oder die mehreren Wandlerelemente gekoppelten ersten Knoten und einen zweiten Knoten, der an einen negativen Anschluss der Leistungswandlerversorgung gekoppelt ist, umfasst.
  • Beispiel 20. Ein System zum Steuern eines Leistungswandlers, wobei das System umfasst: ein High-Side-GaN-Bauelement; ein Low-Side-GaN-Bauelement; einen High-Side-Treiber, der ausgelegt ist zum Steuern des High-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer High-Side-Versorgung; einen Low-Side-Treiber, der ausgelegt ist zum Steuern des Low-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer Low-Side-Versorgung; und eine High-Side-Ladeschaltung, die ausgelegt ist zum Laden der High-Side-Versorgung mit der Low-Side-Versorgung, wenn der Low-Side-Treiber das Low-Side-GaN-Bauelement aktiviert.
  • Verschiedene Aspekte sind in der vorliegenden Offenbarung beschrieben worden. Diese und andere Aspekte liegen innerhalb des Schutzbereichs der folgenden Ansprüche.

Claims (20)

  1. Vorrichtung zum Schalten von Galliumnitrid,GaN,-Bauelementen, wobei die Vorrichtung umfasst: einen High-Side-Treiber, der ausgelegt ist zum Steuern eines High-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer High-Side-Versorgung; einen Low-Side-Treiber, der ausgelegt ist zum Steuern eines Low-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer Low-Side-Versorgung; und eine High-Side-Ladeschaltung, die ausgelegt ist zum Laden der High-Side-Versorgung mit der Low-Side-Versorgung, wenn der Low-Side-Treiber das Low-Side-GaN-Bauelement aktiviert.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die High-Side-Ladeschaltung ausgelegt ist zum Verhindern des Fließens eines Stroms von der High-Side-Versorgung zu dem Low-Side-Treiber und zum Gestatten des Fließens eines Stroms von dem Low-Side-Treiber zu der High-Side-Versorgung.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die High-Side-Ladeschaltung eine Diode umfasst, umfassend eine an den Low-Side-Treiber gekoppelte Anode und eine an die High-Side-Versorgung gekoppelte Kathode zum Verhindern des Fließens eines Stroms von der High-Side-Versorgung zu dem Low-Side-Treiber und zum Gestatten des Fließens eines Stroms von dem Low-Side-Treiber zu der High-Side-Versorgung.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die High-Side-Ladeschaltung umfasst: ein Schaltelement umfassend einen an die High-Side-Versorgung gekoppelten ersten Knoten und einen an den Low-Side-Treiber gekoppelten zweiten Knoten; und eine aktive Schaltungsanordnung, die ausgelegt ist zum selektiven Aktivieren des Schaltelements zum Verhindern des Fließens eines Stroms von der High-Side-Versorgung zu dem Low-Side-Treiber und zum Gestatten des Fließens eines Stroms von dem Low-Side-Treiber zu der High-Side-Versorgung.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Low-Side-Versorgung einen parallel zu einer Spannungsquelle gekoppelten Kondensator umfasst; und wobei die High-Side-Versorgung einen Kondensator umfasst.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, umfassend: eine Low-Side-Entladungsschaltungsanordnung, die ausgelegt ist zum Reduzieren eines Stromflusses von dem Low-Side-Treiber zu dem Low-Side-GaN-Bauelement und zum Nicht-Reduzieren des Stromflusses von dem Low-Side-GaN-Bauelement zu dem Low-Side-Treiber; und/oder eine High-Side-Entladungsschaltungsanordnung, die ausgelegt ist zum Reduzieren eines Stromflusses von dem High-Side-Treiber zu dem High-Side-GaN-Bauelement und zum Nicht-Reduzieren eines Stromflusses von dem High-Side-GaN-Bauelement zu dem High-Side-Treiber.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, wobei der Low-Side-Treiber ausgelegt ist zum Herstellen eines ersten Low-Side-Kanals zwischen einem positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung und dem Low-Side-GaN-Bauelements zum Aktivieren des Low-Side-GaN-Bauelements und zum Herstellen eines zweiten Low-Side-Kanals zwischen einem negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung und des Low-Side-GaN-Bauelements zum Deaktivieren des Low-Side-GaN-Bauelements; und wobei der High-Side-Treiber ausgelegt ist zum Herstellen eines ersten High-Side-Kanals zwischen einem positiven Anschluss der High-Side-Versorgung und dem High-Side-GaN-Bauelement zum Aktivieren des High-Side-GaN-Bauelements und zum Herstellen eines zweiten High-Side-Kanals zwischen einem negativen Anschluss der High-Side-Versorgung und dem Low-Side-GaN-Bauelement zum Deaktivieren des High-Side-GaN-Bauelements.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Low-Side-Treiber umfasst: ein erstes Low-Side-Schaltelement umfassend einen an den positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung gekoppelten ersten Knoten, einen an das Low-Side-GaN-Bauelement gekoppelten zweiten Knoten und einen Steuerknoten; ein zweites Low-Side-Schaltelement umfassend einen an das Low-Side-GaN-Bauelement gekoppelten ersten Knoten, einen an den negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung gekoppelten zweiten Knoten und einen Steuerknoten; und eine Low-Side-Ansteuerschaltungsanordnung, die ausgelegt ist zum Erzeugen eines ersten Steuersignals an dem Steuerknoten des ersten Low-Side-Schaltelements, um zu bewirken, dass das erste Low-Side-Schaltelement den ersten Low-Side-Kanal zwischen dem positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung und dem Low-Side-GaN-Bauelement herstellt zum Aktivieren des Low-Side-GaN-Bauelements und zum Erzeugen eines zweiten Steuersignals an dem Steuerknoten des zweiten Low-Side-Schaltelements, um zu bewirken, dass das zweite Low-Side-Schaltelement den zweiten Low-Side-Kanal zwischen dem negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung und dem Low-Side-GaN-Bauelement herstellt, um das Low-Side-GaN-Bauelement zu deaktivieren.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei der High-Side-Treiber umfasst: ein erstes High-Side-Schaltelement umfassend einen an den positiven Anschluss der High-Side-Versorgung gekoppelten ersten Knoten, einen an das High-Side-GaN-Bauelement gekoppelten zweiten Knoten und einen Steuerknoten; ein zweites High-Side-Schaltelement umfassend einen an das High-Side-GaN-Bauelement gekoppelten ersten Knoten, einen an den negativen Anschluss der High-Side-Versorgung gekoppelten zweiten Knoten und einen Steuerknoten; und eine High-Side-Ansteuerschaltungsanordnung, die ausgelegt ist zum Erzeugen eines dritten Steuersignals an dem Steuerknoten des ersten High-Side-Schaltelements um zu bewirken, dass das erste High-Side-Schaltelement den ersten High-Side-Kanal zwischen dem positiven Anschluss der High-Side-Versorgung und dem High-Side-GaN-Bauelement herstellt zum Aktivieren des High-Side-GaN-Bauelements und zum Erzeugen eines vierten Steuersignals an dem Steuerknoten des zweiten High-Side-Schaltelements, um zu bewirken, dass das zweite High-Side-Schaltelement den zweiten High-Side-Kanal zwischen dem negativen Anschluss der High-Side-Versorgung und dem High-Side-GaN-Bauelement herstellt, um das High-Side-GaN-Bauelement zu deaktivieren.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, wobei das High-Side-GaN-Bauelement einen an den High-Side-Treiber gekoppelten Steuerknoten, einen an einen positiven Anschluss einer Leistungswandlerversorgung gekoppelten ersten Knoten und einen zweiten Knoten umfasst, der an ein oder mehrere Wandlerelemente für einen Leistungswandler gekoppelt ist, der ausgelegt ist zum Empfangen von Leistung von der Leistungswandlerversorgung und Ausgeben einer geregelten Spannung oder eines geregelten Stroms; und wobei das Low-Side-GaN-Bauelement einen an den Low-Side-Treiber gekoppelten Steuerknoten, einen an das eine oder die mehreren Wandlerelemente gekoppelten ersten Knoten und einen zweiten Knoten, der an einen negativen Anschluss der Leistungswandlerversorgung gekoppelt ist, umfasst.
  11. Verfahren zum Ansteuern von Galliumnitrid,GaN,-Bauelementen, wobei das Verfahren umfasst: Steuern eines High-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer High-Side-Versorgung; Steuern eines Low-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer Low-Side-Versorgung; und Laden der High-Side-Versorgung mit der Low-Side-Versorgung, wenn der Low-Side-Treiber das Low-Side-GaN-Bauelement aktiviert.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Laden der High-Side-Versorgung umfasst: Verhindern des Fließens eines Stroms von der High-Side-Versorgung zu dem Low-Side-Treiber; und Gestatten eines Stromflusses von dem Low-Side-Treiber zu der High-Side-Versorgung.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Laden der High-Side-Spannung umfasst: selektives Aktivieren eines Schaltelements zum Verhindern des Fließens eines Stroms von der High-Side-Versorgung zu dem Low-Side-Treiber und zum Gestatten eines Stromflusses von dem Low-Side-Treiber zu der High-Side-Versorgung.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-13, wobei die Low-Side-Versorgung einen parallel mit einer Spannungsquelle gekoppelten Kondensator umfasst; und wobei die High-Side-Versorgung einen Kondensator umfasst.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-14, wobei das Steuern des High-Side-GaN-Bauelements ein Reduzieren eines Stromflusses von dem High-Side-Treiber zu dem High-Side-GaN-Bauelement und ein Nicht-Reduzieren eines Stromflusses von dem High-Side-GaN-Bauelement zu dem High-Side-Treiber umfasst; und wobei das Steuern des Low-Side-GaN-Bauelements ein Reduzieren eines Stromflusses von dem Low-Side-Treiber zu dem Low-Side-GaN-Bauelement und ein Nicht-Reduzieren eines Stromflusses von dem Low-Side-GaN-Bauelement zu dem Low-Side-Treiber umfasst.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-15, wobei das Steuern des Low-Side-GaN-Bauelements ein Herstellen eines ersten Low-Side-Kanals zwischen einem positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung und dem Low-Side-GaN-Bauelement zum Aktivieren des Low-Side-GaN-Bauelements und ein Herstellen eines zweiten Low-Side-Kanals zwischen einem negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung und dem Low-Side-GaN-Bauelement zum Deaktivieren des Low-Side-GaN-Bauelements umfasst; und wobei das Steuern des High-Side-GaN-Bauelements ein Herstellen eines ersten High-Side-Kanals zwischen einem positiven Anschluss der High-Side-Versorgung und dem High-Side-GaN-Bauelement zum Aktivieren des High-Side-GaN-Bauelements und ein Herstellen eines zweiten High-Side-Kanals zwischen einem negativen Anschluss der High-Side-Versorgung und dem High-Side-GaN-Bauelement zum Deaktivieren des High-Side-GaN-Bauelements umfasst.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Steuern des Low-Side-GaN-Bauelements umfasst: Erzeugen eines ersten Steuersignals an einem Steuerknoten eines ersten Low-Side-Schaltelements, um zu bewirken, dass das erste Low-Side-Schaltelement den ersten Low-Side-Kanal zwischen dem positiven Anschluss der Low-Side-Versorgung und dem Low-Side-GaN-Bauelement herstellt zum Aktivieren des Low-Side-GaN-Bauelements; und Erzeugen eines zweiten Steuersignals an einem Steuerknoten eines zweiten Low-Side-Schaltelements, um zu bewirken, dass das zweite Low-Side-Schaltelement den zweiten Low-Side-Kanal zwischen dem negativen Anschluss der Low-Side-Versorgung und dem Low-Side-GaN-Bauelement herstellt zum Deaktivieren des Low-Side-GaN-Bauelements.
  18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Steuern des High-Side-GaN-Bauelements umfasst: Erzeugen eines dritten Steuersignals an einem Steuerknoten eines ersten High-Side-Schaltelements, um zu bewirken, dass das erste High-Side-Schaltelement den ersten High-Side-Kanal zwischen dem positiven Anschluss der High-Side-Versorgung und dem High-Side-GaN-Bauelement herstellt zum Aktivieren des High-Side-GaN-Bauelements; und Erzeugen eines vierten Steuersignals an einem Steuerknoten eines zweiten High-Side-Schaltelements, um zu bewirken, dass das zweite High-Side-Schaltelement den zweiten High-Side-Kanal zwischen dem negativen Anschluss der High-Side-Versorgung und dem High-Side-GaN-Bauelement herstellt zum Deaktivieren des High-Side-GaN-Bauelements.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11-18, wobei das High-Side-GaN-Bauelement einen an den High-Side-Treiber gekoppelten Steuerknoten, einen an einen positiven Anschluss einer Leistungswandlerversorgung gekoppelten ersten Knoten und einen zweiten Knoten, der an ein oder mehrere Wandlerelemente für einen Leistungswandler gekoppelt ist, der ausgelegt ist zum Empfangen von Leistung von der Leistungswandlerversorgung und Ausgeben einer geregelten Spannung oder eines geregelten Stroms; und wobei das Low-Side-GaN-Bauelement einen an den Low-Side-Treiber gekoppelten Steuerknoten, einen an das eine oder die mehreren Wandlerelemente gekoppelten ersten Knoten und einen zweiten Knoten, der an einen negativen Anschluss der Leistungswandlerversorgung gekoppelt ist, umfasst.
  20. System zum Steuern eines Leistungswandlers, wobei das System umfasst: ein High-Side-GaN-Bauelement; ein Low-Side-GaN-Bauelement; einen High-Side-Treiber, der ausgelegt ist zum Steuern des High-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer High-Side-Versorgung; einen Low-Side-Treiber, der ausgelegt ist zum Steuern des Low-Side-GaN-Bauelements unter Verwendung einer Low-Side-Versorgung; und eine High-Side-Ladeschaltung, die ausgelegt ist zum Laden der High-Side-Versorgung mit der Low-Side-Versorgung, wenn der Low-Side-Treiber das Low-Side-GaN-Bauelement aktiviert.
DE102019120488.7A 2018-08-01 2019-07-30 Vorrichtung zum Treiben von Galliumnitrid(GaN)-Bauelementen, Verfahren und System Pending DE102019120488A1 (de)

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US16/052,479 US10536070B1 (en) 2018-08-01 2018-08-01 Driver for switching gallium nitride (GaN) devices
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