JP2019180228A - ボディダイオードの電力損失を最小にするスイッチングコンバータのゲートドライバ - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (24)
- ハイサイドトランジスタ及びローサイドトランジスタを含む方法であって、前記ハイサイドトランジスタのソースはノードで前記ローサイドトランジスタのドレインに接続され、ダイオードが前記ハイサイドトランジスタと並列に配置されていて、前記方法は、
(a)ハイサイドドライバデジタル制御信号を受信するステップであって、前記ハイサイドドライバデジタル制御信号は第1のデジタル論理値を有する、ステップと、
(b)ステップ(a)における前記第1のデジタル論理値の前記ハイサイドドライバデジタル制御信号を受信したことに応答して、前記ハイサイドトランジスタをオフにするために前記ハイサイドトランジスタのゲートにハイサイド(HS)ゲート信号を送るステップと、
(c)前記ダイオードを流れる電流が上昇して閾値電流を超えたと判断するステップであって、ステップ(c)の判断は、前記ハイサイドドライバデジタル制御信号が前記第1のデジタル論理値にあるときに行われる、ステップと、
(d)ステップ(c)における判断に応答して、前記ハイサイドトランジスタがターンオンするように、前記ハイサイドトランジスタのゲートに前記HSゲート信号を送るステップと、
(e)ローサイドドライバデジタル制御信号を受信するステップであって、前記ローサイドドライバデジタル制御信号は前記第1のデジタル論理値を有する、ステップと、
(f)前記ローサイドドライバデジタル制御信号が前記第1のデジタル論理値から第2のデジタル論理値に変化することを検出するステップであって、前記ステップ(c)における判断の後に、ステップ(f)において前記ローサイドドライバデジタル制御信号が前記第1のデジタル論理値から前記第2のデジタル論理値への変化する、ステップと、
(g)ステップ(f)における検出に応答して、前記ハイサイドトランジスタがターンオフするように、前記ハイサイドトランジスタのゲートに前記HSゲート信号を送るステップと、
(h)前記ハイサイドトランジスタのゲート・ソース間電圧が閾値電圧を下回ったと判断するステップであって、ステップ(g)における前記HSゲート信号を送るステップに応答して、ステップ(h)における前記ハイサイドトランジスタの前記ゲート・ソース間電圧が前記閾値電圧を下回る、ステップと、
(i)ステップ(h)における判断に応答して、前記ローサイドトランジスタがターンオンするように、前記ローサイドトランジスタのゲートにローサイド(LS)ゲート信号を送るステップと、
(j)前記ローサイドドライバデジタル制御信号が前記第2のデジタル論理値を維持する限りローサイドトランジスタがオンを維持するように、前記ローサイドトランジスタの前記ゲートに前記LSゲート信号を送るステップであって、前記ハイサイドドライバデジタル制御信号は第1のデジタル論理値を維持し、ステップ(c)からステップ(j)までのいずれの期間でも、デジタル値を第2のデジタル論理値に変化させない、ステップと、
を具備することを特徴とする方法。 - 前記ハイサイドトランジスタは、Nチャネル電界効果トランジスタであり、前記ダイオードは前記Nチャネル電界効果トランジスタのボディダイオードであることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記ハイサイドトランジスタは、電流検出トランジスタと共に半導体ダイ上に配置され、前記電流検出トランジスタはボディダイオードを有し、前記ハイサイドトランジスタの前記ゲートは、前記電流検出トランジスタのゲートに接続され、前記ハイサイドトランジスタのドレインは前記電流検出トランジスタのドレインに接続され、ステップ(c)における判断には、前記電流検出トランジスタがオフとされている間、前記電流検出トランジスタの前記ボディダイオードを流れる電流を検出するステップが含まれることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
- ステップ(c)における判断には、第2の電流が閾値電流を超えていると判断するステップを含む方法であって、前記第2の電流は、前記ダイオードを流れる電流を示すことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- ステップ(a)からステップ(j)までのステップは、ゲートドライバ集積回路によって実行され、前記ゲートドライバ集積回路は、命令を受け取り実行するデジタルプロセッサを含まず、前記ハイサイドドライバデジタル制御信号は、ステップ(a)において前記ゲートドライバ集積回路の第1のパッケージ端子にて受信され、前記ローサイドドライバデジタル制御信号は、ステップ(e)において前記ゲートドライバ集積回路の第2のパッケージ端子にて受信されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- ハイサイドドライバデジタル制御信号入力端子と、
ハイサイドドライバ出力端子と、
ハイサイドゲートドライバ出力信号を前記ハイサイドドライバ出力端子に出力するハイサイドゲートドライバ回路と、
ローサイドドライバデジタル制御信号入力端子と、
ローサイドドライバ出力端子と
ローサイドゲートドライバ出力信号を前記ローサイドドライバ出力端子に出力するローサイドゲートドライバ回路と、
ハイサイド電流検出入力端子と、
ハイサイド電圧検出入力端子と、
ローサイド電流検出入力端子と、
ローサイド電圧検出入力端子と、
前記ハイサイドゲートドライバ回路に制御信号を供給し、前記ハイサイドドライバデジタル制御信号入力端子からハイサイドドライバデジタル制御信号を受信するハイサイドドライバ論理回路と、
前記ローサイドゲートドライバ回路に制御信号を供給し、前記ローサイドドライバデジタル制御信号入力端子からローサイドドライバデジタル制御信号を受信するローサイドドライバ論理回路と、
前記ハイサイド電流検出入力端子から信号を受信し、前記ハイサイドドライバ論理回路に信号を供給するハイサイド電流検出回路と、
前記ハイサイド電圧検出入力端子から信号を受信し、前記ローサイドドライバ論理回路に信号を供給するハイサイド電圧検出回路と、
前記ローサイド電流検出入力端子から信号を受信し、前記ローサイドドライバ論理回路に信号を供給するローサイド電流検出回路と、
前記ローサイド電圧検出入力端子から信号を受信し、前記ハイサイドドライバ論理回路に信号を供給するローサイド電圧検知回路と、
を具備するゲートドライバ集積回路であって、
前記ゲートドライバ集積回路は、命令を受け取り実行するデジタルプロセッサを含まないことを特徴とするゲートドライバ集積回路。 - 前記ハイサイド電流検出回路はハイサイド電流検出コンパレータであり、前記ハイサイド電圧検出回路はハイサイド電圧検出コンパレータであり、前記ローサイド電流検出回路はローサイド電流検出コンパレータであり、前記ローサイド電圧検出回路はローサイド電圧検出コンパレータであることを特徴とする請求項6に記載のゲートドライバ集積回路。
- スイッチングノード入力端子と、
前記ハイサイド電圧検出コンパレータに第1の基準電圧を供給する第1の基準電圧回路であって、前記第1の基準電圧は前記スイッチングノード入力端子の電圧を基準にしたものである、第1の基準電圧回路と、
接地ノード入力端子と、
前記ローサイド電圧検出コンパレータに第2の基準電圧を供給する第2の基準電圧回路であって、前記第2の基準電圧は前記接地ノード入力端子の電圧を基準にしたものである、第2の基準電圧回路と、
をさらに具備することを特徴とする請求項7に記載のゲートドライバ集積回路。 - ローサイドトランジスタのゲートにローサイドゲート信号を送り、ハイサイドトランジスタのゲートにハイサイドゲート信号を送るのに適したゲートドライバ集積回路であって、前記ハイサイドトランジスタはボディダイオードを有し、前記ゲートドライバ集積回路は、
ハイサイドドライバデジタル制御信号入力端子と、
ハイサイドドライバ出力端子と、
ハイサイドゲートドライバ出力信号を前記ハイサイドドライバ出力端子に出力するハイサイドゲートドライバ回路と、
ローサイドドライバデジタル制御信号入力端子と
ローサイドドライバ出力端子と、
前記ローサイドゲートドライバ出力信号を前記ローサイドドライバ出力端子に出力するローサイドゲートドライバ回路と、
前記ハイサイドゲートドライバ回路が前記ハイサイドトランジスタをオフにしている間に、前記ハイサイドトランジスタの前記ボディダイオードを流れる電流が所定の閾値電流を超えたときを判断し、前記判断に応答して前記ハイサイドトランジスタをターンオンさせるための、ボディダイオード電流監視手段と、
前記ハイサイドトランジスタがターンオンしている間に、前記ローサイドドライバデジタル制御信号入力端子上のローサイドドライバデジタル制御信号の変化を検出し、それに応答して前記ハイサイドトランジスタをターンオフさせるための、ハイサイドドライバ論理手段と、
前記ハイサイドトランジスタのゲート・ソース間電圧が所定の閾値電圧を下回った時を検出し、それに応答して前記ローサイドゲートドライバ回路に前記ローサイドトランジスタをターンオンさせるための、VGs監視手段と、
を具備することを特徴とする、
ゲートドライバ集積回路。 - 前記ボディダイオード電流監視手段は第1のコンパレータを具備し、前記第1のコンパレータは前記ハイサイドドライバ論理手段に伝達される第1のコンパレータ出力信号を出力し、前記VGs監視手段は第2のコンパレータを具備し、前記第2のコンパレータはローサイドドライバ論理回路に伝達される第2のコンパレータ出力信号を出力し、前記ハイサイドドライバロジック手段は前記ハイサイドドライバ制御信号入力端子からハイサイドドライバデジタル制御信号を受信し、前記ゲートドライバ集積回路は命令を受け取り実行するデジタルプロセッサを含まないことを特徴とする、請求項9に記載のゲートドライバ集積回路。
- 前記ボディダイオード電流監視手段は電流検出入力端子と基準電圧回路とをさらに具備し、前記第1のコンパレータの第1の差動入力リードは前記電流検出入力端子に接続され、前記第1のコンパレータの第2の差動入力リードは基準電圧回路に接続されていることを特徴とする、請求項10に記載のゲートドライバ集積回路。
- 前記VGs監視手段は電圧検出入力端子と基準電圧回路とをさらに具備し、前記第2のコンパレータの第1の差動入力リードは前記電圧検出入力端子に接続され、前記第2のコンパレータの第2の差動入力リードは前記基準電圧回路に接続されていることを特徴とする、請求項10に記載のゲートドライバ集積回路。
- 前記VGs監視手段は前記ハイサイドトランジスタのゲート・ソース間電圧が所定の閾値電圧より低下したときを検出するためのものであり、このゲート・ソース間電圧の低下は、前記ハイサイドドライバロジック手段が前記ハイサイドトランジスタをターンオフさせたことに起因するものであり、前記ハイサイドドライバデジタル制御信号入力端子上にデジタル論理ロー値が生じていた間の、このターンオフの直前には、前記ハイサイドトランジスタはオンであり導通していたことを特徴とする、請求項9に記載のゲートドライバ集積回路。
- 前記ゲートドライバ集積回路がマルチビットデジタル制御値を受信するためのシリアルデジタルインターフェース回路をさらに具備し、前記マルチビットデジタル制御値により前記所定の閾値電流が設定されることを特徴とする、請求項9に記載のゲートドライバ集積回路。
- 前記ゲートドライバ集積回路がマルチビットデジタル制御値を受信するためのシリアルデジタルインターフェース回路をさらに具備し、前記マルチビットデジタル制御値により前記所定の閾値電圧が設定されることを特徴とする、請求項9に記載のゲートドライバ集積回路。
- ローサイドトランジスタのゲートにローサイドゲート信号を送り、ハイサイドトランジスタのゲートにハイサイドゲート信号を送るのに適したゲートドライバ集積回路であって、前記ハイサイドトランジスタはボディダイオードを有し、前記ゲートドライバ集積回路は、
ハイサイドドライバデジタル制御信号入力端子と、
ハイサイドドライバ出力端子と、
ハイサイドゲートドライバ出力信号を前記ハイサイドドライバ出力端子に出力するハイサイドゲートドライバ回路であって、前記ハイサイドドライバデジタル制御信号入力端子に所定のデジタル論理値のデジタル信号が存在する場合、前記ハイサイドゲートドライバ回路は、前記ハイサイドトランジスタの前記ゲートを駆動して前記ハイサイドトランジスタとターンオンさせる、ハイサイドゲートドライバ回路と、
ローサイドドライバデジタル制御信号入力端子と
ローサイドドライバ出力端子と、
前記ローサイドゲートドライバ出力信号を前記ローサイドドライバ出力端子に出力するローサイドゲートドライバ回路と、
前記ハイサイドゲートドライバ回路が前記ハイサイドトランジスタをオフにしている間に、前記ハイサイドトランジスタの前記ボディダイオードを流れる電流が所定の閾値電流を超えたときを判断し、前記所定のデジタル論理値のデジタル信号が前記ハイサイドドライバデジタル制御信号入力端子に存在しなくても、前記ハイサイドトランジスタがオンになるように、前記判断に応答して前記ハイサイドトランジスタをターンオンさせる、ボディダイオード電流監視手段と、
前記ハイサイドトランジスタと前記ローサイドトランジスタの両方が同時にオンにならず導通状態にならないように、前記ハイサイドトランジスタをターンオフさせる手段であって、前記ゲートドライバ集積回路は、命令を受け取り実行するデジタルプロセッサを含まない、前記ハイサイドトランジスタをターンオフさせる手段と、
を具備することを特徴とする、
ゲートドライバ集積回路。 - 前記ハイサイドトランジスタをターンオフさせる手段は、前記ローサイドドライバデジタル制御信号入力端子上のデジタル信号がデジタル論理値を変化させた時を検出し、それに応答して前記ハイサイドトランジスタをターンオフさせ、前記ハイサイドトランジスタをターンオフさせる手段は、前記ハイサイドゲートドライバ回路に制御信号を供給することを特徴とする、請求項16に記載のゲートドライバ集積回路。
- 前記ボディダイオード電流監視手段は、ハイサイド電流検出入力端子を具備することを特徴とする、請求項17に記載のゲートドライバ集積回路。
- 前記所定のデジタル論理値はデジタル論理ハイ値であることを特徴とする、請求項16に記載のゲートドライバ集積回路。
- 前記所定のデジタル論理値はデジタル論理ロー値であることを特徴とする、請求項16に記載のゲートドライバ集積回路。
- 前記ローサイドゲートドライバ回路が前記ローサイドトランジスタをオフにしている間に、前記ローサイドトランジスタのボディダイオードを流れる電流が所定の閾値電流を超えたときを判断するするため、及び、前記判断に応答して前記ローサイドトランジスタをターンオンさせるために、ボディダイオード電流監視手段をさらに備える、請求項16に記載のゲートドライバ集積回路。
- 前記ボディダイオード電流監視手段は、他の電流が他の所定の閾値電流を超えたときを間接的に判断することによって、前記ハイサイドトランジスタの前記ボディダイオードを流れる電流が所定の閾値電流を超えたときを判断する請求項16に記載のゲートドライバ集積回路。
- 前記ローサイドゲートドライバ回路に制御信号を供給し、前記ローサイドドライバデジタル制御信号入力端子からローサイドデジタル入力制御信号を受信するローサイドドライバ論理回路をさらに具備することを特徴とする、請求項16に記載のゲートドライバ集積回路。
- 電力用電界効果トランジスタを駆動するためのゲートドライバ集積回路であって、前記電力用電界効果トランジスタは、半導体ダイの一部であり、ボディダイオードも前記半導体ダイの一部であり、前記ゲートドライバ集積回路は、
ドライバデジタル制御信号入力端子と、
ドライバ出力端子と、
ゲートドライバ出力信号を前記ドライバ出力端子に出力するゲートドライバ回路であって、前記ゲートドライバ回路は、前記ドライバデジタル制御信号入力端子に所定のデジタル論理値のデジタル信号が存在する場合、前記電力用電界効果トランジスタをターンオンさせるために、前記電力用電界効果トランジスタの前記ゲートを駆動する、ゲートドライバ回路と、
前記ゲートドライバ回路が前記電力用電界効果トランジスタをオフにしている間に、前記ボディダイオードを流れる電流が所定の閾値電流を超えたときを判断し、前記所定のデジタル論理値のデジタル信号が前記ドライバデジタル制御信号入力端子に存在しなくても、前記電力用電界効果トランジスタがオンになるように、前記判断に応答して前記電力用電界効果トランジスタをターンオンさせるための、ボディダイオード電流監視手段と、
第2のデジタル制御信号の変化に応答して前記電力用電界効果トランジスタをターンオフさせる手段であって、前記第2のデジタル制御信号の変化は、前記電力用電界効果トランジスタがオンで、前記ドライバデジタル制御信号入力端子上の前記デジタル信号が前記所定のデジタル論理値とならない間に生じ、前記ゲートドライバ集積回路は、命令を受け取り実行するデジタルプロセッサを含まない、前記電力用電界効果トランジスタをターンオフさせる手段と、
を具備することを特徴とする、
ゲートドライバ集積回路。
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CN110138367B (zh) * | 2019-05-16 | 2020-12-08 | 东南大学 | 降低功率器件反向恢复电流的栅极驱动电路 |
CN110557106B (zh) * | 2019-08-14 | 2023-09-05 | 成都芯源系统有限公司 | 一种开关单元关断保护电路及保护方法 |
EP3958466B1 (en) * | 2020-08-18 | 2024-05-15 | Aptiv Technologies AG | Triggering circuit and electronic fuse device incorporating the same |
US11264985B1 (en) * | 2021-03-04 | 2022-03-01 | Aes Global Holdings Pte Ltd. | Bipolar pulsed-voltage gate driver |
CN118092565A (zh) * | 2021-06-07 | 2024-05-28 | 长江存储科技有限责任公司 | 低压降调节器中的功率泄漏阻断 |
KR102526974B1 (ko) * | 2021-07-21 | 2023-04-27 | 비테스코 테크놀로지스 게엠베하 | 자동차용 pn 릴레이 제어 장치 |
US11552633B1 (en) * | 2021-10-15 | 2023-01-10 | Stmicroelectronics S.R.L. | Driver circuit with enhanced control for current and voltage slew rates |
CN114123737A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-03-01 | 哈尔滨工业大学(深圳) | 一种降低mosfet功率损耗的系统与方法 |
TWI788245B (zh) | 2022-01-19 | 2022-12-21 | 立錡科技股份有限公司 | 脈波寬度調變控制器及其控制方法 |
TWI796199B (zh) | 2022-02-21 | 2023-03-11 | 立錡科技股份有限公司 | 功率轉換器及其控制方法 |
US20230396141A1 (en) * | 2022-06-02 | 2023-12-07 | Psemi Corporation | Circuits and methods for generating a continuous current sense signal |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011015461A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 信号制御回路 |
JP2013143804A (ja) * | 2012-01-10 | 2013-07-22 | Denso Corp | スイッチング素子の駆動装置 |
JP2015035946A (ja) * | 2013-07-10 | 2015-02-19 | 株式会社デンソー | 駆動制御装置 |
JP2015216818A (ja) * | 2014-05-13 | 2015-12-03 | 株式会社デンソー | スイッチング素子の駆動回路 |
JP2016163451A (ja) * | 2015-03-03 | 2016-09-05 | 株式会社デンソー | 同期整流回路 |
JP2017005974A (ja) * | 2015-06-04 | 2017-01-05 | 株式会社デンソー | 同期整流回路 |
JP2017022678A (ja) * | 2015-07-15 | 2017-01-26 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置および電力制御装置 |
US20170288661A1 (en) * | 2016-04-01 | 2017-10-05 | Ixys Corporation | Gate Driver That Drives With A Sequence Of Gate Resistances |
Family Cites Families (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6759692B1 (en) * | 2002-02-04 | 2004-07-06 | Ixys Corporation | Gate driver with level shift circuit |
GB0227792D0 (en) * | 2002-11-29 | 2003-01-08 | Koninkl Philips Electronics Nv | Driver for switching circuit and drive method |
JP4046752B2 (ja) * | 2006-05-09 | 2008-02-13 | シャープ株式会社 | 電源回路装置及びこの電源回路装置を備えた電子機器 |
JP4735429B2 (ja) * | 2006-06-09 | 2011-07-27 | 株式会社デンソー | 負荷駆動装置 |
US9118259B2 (en) * | 2007-12-03 | 2015-08-25 | Texas Instruments Incorporated | Phase-shifted dual-bridge DC/DC converter with wide-range ZVS and zero circulating current |
US7986172B2 (en) * | 2009-08-31 | 2011-07-26 | Freescale Semiconductor, Inc. | Switching circuit with gate driver having precharge period and method therefor |
DE102010013353A1 (de) * | 2010-03-30 | 2011-10-06 | Texas Instruments Deutschland Gmbh | Schaltwandler-Steuerschaltung |
US8305053B2 (en) * | 2010-08-18 | 2012-11-06 | Texas Instruments Incorporated | System and method for controlling a power switch in a power supply system |
US20120062190A1 (en) | 2010-09-10 | 2012-03-15 | Holger Haiplik | Dc-dc converters |
EP2815491A2 (en) * | 2012-05-24 | 2014-12-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Gate driver for a power converter |
JP5812027B2 (ja) * | 2013-03-05 | 2015-11-11 | 株式会社デンソー | 駆動制御装置 |
US9696350B2 (en) * | 2013-03-15 | 2017-07-04 | Intel Corporation | Non-linear control for voltage regulator |
CN105379086B (zh) * | 2013-07-10 | 2018-11-20 | 株式会社电装 | 驱动控制装置 |
JP6277691B2 (ja) * | 2013-11-28 | 2018-02-14 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 制御信号生成回路及び回路装置 |
US9543940B2 (en) * | 2014-07-03 | 2017-01-10 | Transphorm Inc. | Switching circuits having ferrite beads |
US9537338B2 (en) * | 2014-09-16 | 2017-01-03 | Navitas Semiconductor Inc. | Level shift and inverter circuits for GaN devices |
WO2016114911A1 (en) * | 2015-01-12 | 2016-07-21 | Hua Cao | Switching regulator and control method thereof |
JP6207669B2 (ja) | 2016-05-17 | 2017-10-04 | 三菱電機株式会社 | 同期整流回路 |
US10090751B1 (en) * | 2018-02-21 | 2018-10-02 | Ixys, Llc | Gate driver for switching converter having body diode power loss minimization |
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2018
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Patent Citations (8)
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JP2011015461A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | 信号制御回路 |
JP2013143804A (ja) * | 2012-01-10 | 2013-07-22 | Denso Corp | スイッチング素子の駆動装置 |
JP2015035946A (ja) * | 2013-07-10 | 2015-02-19 | 株式会社デンソー | 駆動制御装置 |
JP2015216818A (ja) * | 2014-05-13 | 2015-12-03 | 株式会社デンソー | スイッチング素子の駆動回路 |
JP2016163451A (ja) * | 2015-03-03 | 2016-09-05 | 株式会社デンソー | 同期整流回路 |
JP2017005974A (ja) * | 2015-06-04 | 2017-01-05 | 株式会社デンソー | 同期整流回路 |
JP2017022678A (ja) * | 2015-07-15 | 2017-01-26 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置および電力制御装置 |
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