JP2021535703A - カスケード接続されたブートストラップGaN電源スイッチおよびドライバ - Google Patents
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Abstract
Description
105 制御信号CTL
110 供給電圧源
115 グランドノード、グランド
120 トランジスタ
125 ノード
130 抵抗器、プルアップ抵抗器
135 トランジスタ
140 ノード
145 抵抗器
150 コンデンサ
155 インバータ
160 ノード
165 トランジスタ
170 チャージポンプゲートドライバ
180 ターンオフトランジスタ、トランジスタ
185 ハイサイド電源スイッチトランジスタ、電源スイッチトランジスタ
190 負荷
195 出力ノード
200 システム
205 制御信号CTL
210 供給電圧源
215 グランドノード、グランド
220 トランジスタ
235 トランジスタ
240 ノード
245 抵抗器、プルアップ抵抗器
250 コンデンサ
255 ノード
270 ブートストラップゲートドライバ
280 ターンオフトランジスタ、トランジスタ
285 ハイサイド電源スイッチトランジスタ、電源スイッチトランジスタ
290 負荷
295 出力ノード
300 システム
305 制御信号CTL
310 供給電圧源
315 グランドノード、グランド
320 トランジスタ
325 ノード
330 抵抗器
335 トランジスタ
340 ノード
345 コンデンサ
350 1次ブートストラップステージ
355 トランジスタ
360 ノード
365 トランジスタ
370 ノード
375 トランジスタ
380 コンデンサ
385 2次ブートストラップステージ
390 ブートストラップゲートドライバ
392 ターンオフトランジスタ
394 ハイサイド電源スイッチトランジスタ、電源スイッチトランジスタ、トランジスタ
396 負荷
398 出力ノード
405 CTL
430 抵抗器
450 1次ブートストラップステージ
465 トランジスタ
465A トランジスタ
465B トランジスタ
480 コンデンサ
480A コンデンサ
480B コンデンサ
485 ブートストラップステージ
485A 2次ブートストラップステージ
485B ブートストラップステージ
485N-1 2次ブートストラップステージ
490 ブートストラップゲートドライバ
494 電源スイッチトランジスタ
500 デバイス、システム
505 CTL
510 供給電圧源
515 グランド
520 トランジスタ
525 ノード
530 抵抗器
535 トランジスタ
540 ノード
545 コンデンサ
550 1次ブートストラップステージ
555 トランジスタ
560 ノード
565 トランジスタ
570 ノード
575 トランジスタ
580 コンデンサ
585 2次ブートストラップステージ
590 ブートストラップゲートドライバ
592 ターンオフトランジスタ、トランジスタ
594 ハイサイド電源スイッチトランジスタ、電源スイッチトランジスタ、トランジスタ
596 負荷
598 出力ノード、ノード
600 システム
605 CTL
630 抵抗器
650 1次ブートストラップステージ
665 トランジスタ
665A トランジスタ
665B トランジスタ
680 コンデンサ
680A コンデンサ
680B コンデンサ
685 ブートストラップステージ
685A 2次ブートストラップステージ
685B ブートストラップステージ
685N-1 2次ブートストラップステージ
690 ブートストラップゲートドライバ
694 電源スイッチトランジスタ
Claims (16)
- 供給電圧に接続されたドレイン端子、出力に接続されたソース端子、およびゲート端子を有するハイサイドパワートランジスタのためのカスケード接続されたブートストラップゲートドライバであって、
静電流消費を減少させるための抵抗器を含む回路を備える1次ブートストラップステージと、
前記1次ブートストラップステージの前記回路を備えるが、前記1次ブートストラップステージの前記抵抗器の代わりにトランジスタを含む、少なくとも1つの2次ブートストラップステージと
を備え、
前記1次ブートストラップステージが、前記2次ブートストラップステージに第1の駆動電圧を提供し、前記2次ブートストラップステージが前記ハイサイドパワートランジスタの前記ゲート端子に第2の駆動電圧を提供し、前記第2の駆動電圧が前記第1の駆動電圧よりも大きい、カスケード接続されたブートストラップゲートドライバ。 - 前記1次ブートストラップステージが、
入力ノードに接続されたゲート端子、グランドに接続されたソース端子、および第1のノードに接続されたドレイン端子を有する第1の窒化ガリウム(GaN)電界効果トランジスタ(FET)と、
前記第1のノードに接続された第1の端子および第2のノードに接続された第2の端子を有する抵抗器と、
前記第2のノードに接続されたソース端子、ならびに前記供給電圧に一緒に接続されたゲート端子およびドレイン端子を有する第2のGaN FETと、
前記第2のノードに接続された第1の端子および前記ハイサイドパワートランジスタの前記ゲート端子に接続された第2の端子を有する第1のコンデンサと
を備え、
前記2次ブートストラップステージが、
前記入力ノードに接続されたゲート端子、グランドに接続されたソース端子、および前記ハイサイドパワートランジスタの前記ゲート端子に接続されたドレイン端子を有する第3のGaN FETと、
前記第1のノードに接続されたゲート端子、前記ハイサイドパワートランジスタの前記ゲート端子に接続されたソース端子、および第3のノードに接続されたドレイン端子を有する第4のGaN FETと、
前記第3のノードに接続されたソース端子、ならびに前記供給電圧に一緒に接続されたゲート端子およびドレイン端子を有する第5のGaN FETと、
前記第3のノードに接続された第1の端子および前記出力に接続された第2の端子を有する第2のコンデンサと
を備える、請求項1に記載のカスケード接続されたブートストラップゲートドライバ。 - 前記第1、第2、第3、第4、および第5のGaN FETがエンハンスメントモードGaN FETである、請求項2に記載のカスケード接続されたブートストラップゲートドライバ。
- 前記供給電圧が前記第1、第2、第3、第4、および第5のGaN FETの最大ゲート-ソース間電圧定格に前記GaN FETの閾値電圧を加えた電圧より小さい、請求項2に記載のカスケード接続されたブートストラップゲートドライバ。
- 前記第4のGaN FETが前記ハイサイドパワートランジスタより小さい、請求項2に記載のカスケード接続されたブートストラップゲートドライバ。
- 前記2次ブートストラップステージと前記ハイサイドパワートランジスタとの間に接続されるさらなる2次ブートストラップステージをさらに備え、前記2次ブートストラップステージが、前記さらなる2次ブートストラップステージに前記第2の駆動電圧を提供し、前記さらなる2次ブートストラップステージが前記ハイサイドパワートランジスタの前記ゲート端子にさらなる第2の駆動電圧を提供し、前記さらなる第2の駆動電圧が前記第2の駆動電圧よりも大きい、請求項1に記載のカスケード接続されたブートストラップゲートドライバ。
- 前記さらなる2次ブートストラップステージが、
入力ノードに接続されたゲート端子、グランドに接続されたソース端子、および前記ハイサイドパワートランジスタの前記ゲート端子に接続されたドレイン端子を有するさらなる第3のGaN FETと、
前記第3のGaN FETの前記ドレイン端子および第4のGaN FETのソース端子に接続されたゲート端子、前記ハイサイドパワートランジスタの前記ゲート端子に接続されたソース端子、ならびに第4のノードに接続されたドレイン端子を有するさらなる第4のGaN FETと、
前記第4のノードに接続されたソース端子、ならびに前記供給電圧に一緒に接続されたゲート端子およびドレイン端子を有するさらなる第5のGaN FETと、
前記第4のノードに接続された第1の端子および前記出力に接続された第2の端子を有するさらなる第2のコンデンサと
を備える、請求項6に記載のカスケード接続されたブートストラップゲートドライバ。 - 前記さらなる第4のGaN FETが前記ハイサイドパワートランジスタより小さく、前記第4のGaN FETが前記さらなる第4のGaN FETより小さく、前記第2のコンデンサが前記さらなる第2のコンデンサより小さい、請求項7に記載のカスケード接続されたブートストラップゲートドライバ。
- 前記1次ブートストラップステージが、
入力ノードに接続されたゲート端子、グランドに接続されたソース端子、および第1のノードに接続されたドレイン端子を有する第1の窒化ガリウム(GaN)電界効果トランジスタ(FET)と、
前記第1のノードに接続された第1の端子および第2のノードに接続された第2の端子を有する抵抗器と、
前記第2のノードに接続されたソース端子、ならびに前記供給電圧において一緒に接続されたゲート端子およびドレイン端子を有する第2のGaN FETと、
前記第2のノードに接続された第1の端子および前記出力に接続された第2の端子を有する第1のコンデンサと
を備え、
前記2次ブートストラップステージが、
前記入力ノードに接続されたゲート端子、グランドに接続されたソース端子、および前記ハイサイドパワートランジスタの前記ゲート端子に接続されたドレイン端子を有する第3のGaN FETと、
前記第1のノードに接続されたゲート端子、前記ハイサイドパワートランジスタの前記ゲート端子に接続されたソース端子、および第3のノードに接続されたドレイン端子を有する第4のGaN FETと、
前記第3のノードに接続されたソース端子、ならびに前記供給電圧に一緒に接続されたゲート端子およびドレイン端子を有する第5のGaN FETと、
前記第3のノードに接続された第1の端子および前記出力に接続された第2の端子を有する第2のコンデンサと
を備える、請求項1に記載のカスケード接続されたブートストラップゲートドライバ。 - 前記第1、第2、第3、第4、および第5のGaN FETがエンハンスメントモードGaN FETである、請求項9に記載のカスケード接続されたブートストラップゲートドライバ。
- 前記供給電圧が前記GaN FETの最大ゲート-ソース間電圧定格に前記GaN FETの閾値電圧を加えた電圧のN倍より小さくて前記GaN FETの前記閾値電圧の(N+1)倍より大きく、Nが前記カスケード接続されたブートストラップゲートドライバ中のステージの数を表す、請求項9に記載のカスケード接続されたブートストラップゲートドライバ。
- 前記第1のコンデンサにわたる電圧が前記第4のGaN FETのゲート-ソース間電圧と前記ハイサイドパワートランジスタのゲート-ソース間電圧にわたって分割される、請求項9に記載のカスケード接続されたブートストラップゲートドライバ。
- 前記第4のGaN FETが前記ハイサイドパワートランジスタより小さい、請求項9に記載のカスケード接続されたブートストラップゲートドライバ。
- 前記2次ブートストラップステージと前記ハイサイドパワートランジスタとの間に接続されるさらなる2次ブートストラップステージをさらに備え、前記2次ブートストラップステージが、前記さらなる2次ブートストラップステージに前記第2の駆動電圧を提供し、前記さらなる2次ブートストラップステージが前記ハイサイドパワートランジスタの前記ゲート端子にさらなる第2の駆動電圧を提供し、前記さらなる第2の駆動電圧が前記第2の駆動電圧よりも大きい、請求項9に記載のカスケード接続されたブートストラップゲートドライバ。
- 前記さらなる2次ブートストラップステージが、
前記入力ノードに接続されたゲート端子、グランドに接続されたソース端子、および前記ハイサイドパワートランジスタの前記ゲート端子に接続されたドレイン端子を有するさらなる第3のGaN FETと、
前記第3のGaN FETの前記ドレイン端子および第4のGaN FETのソース端子に接続されたゲート端子、前記ハイサイドパワートランジスタの前記ゲート端子に接続されたソース端子、ならびに第4のノードに接続されたドレイン端子を有するさらなる第4のGaN FETと、
前記第4のノードに接続されたソース端子、ならびに前記供給電圧に一緒に接続されたゲート端子およびドレイン端子を有するさらなる第5のGaN FETと、
前記第4のノードに接続された第1の端子および前記出力に接続された第2の端子を有するさらなる第2のコンデンサと
を備える、請求項14に記載のカスケード接続されたブートストラップゲートドライバ。 - 前記さらなる第4のGaN FETが前記ハイサイドパワートランジスタより小さく、前記第4のGaN FETが前記さらなる第4のGaN FETより小さく、前記第2のコンデンサが前記さらなる第2のコンデンサより小さい、請求項15に記載のカスケード接続されたブートストラップゲートドライバ。
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