TWI591962B - 驅動電路及驅動方法 - Google Patents

Description

驅動電路及驅動方法

本揭露是有關於一種驅動電路及驅動方法，且特別是有關於一種用以產生三電位電壓訊號的驅動電路以及驅動方法。

第1A圖繪示一種習知的轉換器100的示意圖。第1B圖是第1A圖的驅動電路102的驅動訊號Vg1及Vg2的波形圖。如第1A圖及第1B圖所示，轉換器100的驅動電路102用以產生驅動訊號Vg1及Vg2，且驅動訊號Vg1及Vg2用以分別控制開關元件SW1及SW2的開啟或關閉。在開關元件SW2的關閉期間M1內，驅動訊號Vg1提供高電壓予開關元件SW1以開啟開關元件SW1。此時，自低電壓切換至高電壓的驅動訊號Vg1可能會產生震盪雜訊，此震盪雜訊可能會干擾驅動訊號Vg2。如此，驅動訊號Vg2在關閉期間M1內可能不會是零電位，甚至高於開關元件SW2的導通截止電壓，進而使開關元件SW2誤被開啟。

另外，目前技術大多相關於如何加快開關元件SW1及SW2的開啟速度。然而，加快開關元件SW1及SW2的關閉速度亦是本領域中相當重要的議題。

本揭露提供一種驅動電路及驅動方法，以改善先前技術的問題。

本揭露內容之一實施方式係關於一種用以控制至少一開關元件的驅動電路，驅動電路包含一第一電壓產生電路、一第二電壓產生電路以及一驅動電壓產生電路。第一電壓產生電路用以產生一第一電壓訊號。第二電壓產生電路用以產生一第二電壓訊號。驅動電壓產生電路電性耦接第一電壓產生電路以及第二電壓產生電路。驅動電壓產生電路依據第一電壓訊號以及第二電壓訊號輸出至少一驅動電壓訊號。驅動電壓訊號包含三電位，且其中一電位低於零電位。

在一些實施例中，至少一驅動電壓訊號關聯於第一電壓訊號與第二電壓訊號的差值。

在一些實施例中，第一電壓產生電路包含一第一電晶體以及一第二電晶體。第一電晶體的一第一端用以接收一第一輸入電壓。第一電晶體的一第二端電性耦接一第一節點。第二電晶體的一第一端電性耦接第一節點。第二電晶體的一第二端用以接收一第一中間電壓。第一輸入電壓高於第一中間電壓。第一節點用以輸出第一電壓訊號。

在一些實施例中，第一中間電壓低於開關元件的一臨界電壓。

在一些實施例中，第二電壓產生電路包含一第三電晶體以及一第四電晶體。第三電晶體的一第一端用以接收一第二輸入電壓。第三電晶體的一第二端電性耦接一第二節點。第四電晶體的一第一端電性耦接第二節點。第四電晶體的一第二端耦接一接地端。第二節點用以輸出第二電壓訊號。

在一些實施例中，第二輸入電壓高於第一中間電壓。

在一些實施例中，第一電壓產生電路包含一第一電晶體以及一第二電晶體。第一電晶體的一第一端用以接收一第一輸入電壓。第一電晶體的一第二端電性耦接一第一節點。第二電晶體的一第一端電性耦接第一節點。第二電晶體的一第二端耦接一接地端。第一節點用以輸出第一電壓訊號。

在一些實施例中，第二電壓產生電路包含一第三電晶體以及一第四電晶體。第三電晶體的一第一端用以接收一第二輸入電壓。第三電晶體的一第二端電性耦接一第二節點。第四電晶體的一第一端電性耦接第二節點。第四電晶體的一第二端耦接一接地端。第二節點用以輸出第二電壓訊號。

在一些實施例中，第二電壓產生電路包含一第三電晶體以及一第四電晶體。第三電晶體的一第一端用以接收一第二輸入電壓。第三電晶體的一第二端電性耦接一第二節點。第四電晶體的一第一端電性耦接第二節點。第四電晶體的一第二端用以接收一第二中間電壓。第二輸入電壓高於第二中間電壓。第二節點用以輸出第二電壓訊號。

在一些實施例中，驅動電壓產生電路為一變壓器。變壓器包含一初級繞線組以及至少一次級繞線組。初級繞線組電性耦接第一電壓產生電路以及第二電壓產生電路。

在一些實施例中，次級繞線組電性耦接至少一開關元件。

在一些實施例中，開關元件為一增強型氮化鎵(enhancement GaN)開關。

本揭露內容之一實施方式係關於一種驅動電路的驅動方法。驅動電路用以控制至少一開關元件。驅動方法包含：產生一第一電壓訊號；產生一第二電壓訊號；以及依據第一電壓訊號及第二電壓訊號輸出至少一驅動電壓訊號。驅動電壓訊號包含三電位，且其中一電位低於零位準。此其中一電位用以關閉開關元件。

在一些實施例中，驅動電壓訊號關聯於第一電壓訊號與第二電壓訊號的差值。

在一些實施例中，驅動方法更包含：控制第一電壓訊號於一切換週期的一開啟期間內為一第一輸入電壓，且控制第一電壓訊號於該切換週期內的一關閉期間內為一第一中間電壓或零電位。第一輸入電壓高於第一中間電壓。

在一些實施例中，驅動方法更包含：控制第二電壓訊號於關閉期間內的部分時間為一第二輸入電壓。第二輸入電壓高於第一中間電壓。

在一些實施例中，開關元件為一增強型氮化鎵(enhancement GaN)開關。

本揭露內容之一實施方式係關於一種驅動方法。驅動方法用以驅動一轉換器電路。轉換器電路包含一第一開關元件以及一第二開關元件。驅動方法包含：提供一第一電壓訊號以及一第二電壓訊號；依據第一電壓訊號以及第二電壓訊號產生一第一驅動電壓訊號，以透過軟切換(soft switching)方式或硬切換(hard switching)方式驅動第一開關元件；以及依據第一電壓訊號及第二電壓訊號產生一第二驅動電壓訊號，以透過硬切換方式驅動第二開關元件。

在一些實施例中，第一驅動電壓訊號包含三電位，且該些電位中的至少一電位低於零電位。

在一些實施例中，轉換器電路包含一降壓轉換器電路(buck converter circuit)、一升壓轉換器電路(boost converter circuit)或一升/降壓轉換器電路(buck-boost converter circuit)。

綜上所述，在一實施例中，驅動電壓訊號的其中一電位低於零電位。相較於以零電位關閉開關元件的傳統方式，以低於零電位的電位關閉開關元件，可避免開關元件因震盪雜訊而被誤開啟。

此外，在一實施例中，該電位亦可加快開關元件的關閉速度。

下文係舉實施例配合所附圖式作詳細說明，但所提供之實施例並非用以限制本揭露所涵蓋的範圍，而結構運作之描述非用以限制其執行之順序，任何由元件重新組合之結構，所產生具有均等功效的裝置，皆為本揭露所涵蓋的範圍。此外，圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。為使便於理解，下述說明中相同元件將以相同之符號標示來說明。

在全篇說明書與申請專利範圍所使用之用詞(terms)，除有特別註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。

關於本文中所使用之『約』、『大約』、『大致』或『基本上』一般通常係指數值之誤差或範圍，其依據不同技術而有不同變化，且其範圍對於本領域具通常知識者所理解係具有最廣泛的解釋，藉此涵蓋所有變形及類似結構。在一些實施例中，上述數值之誤差或範圍係指於百分之二十以內，較好地是於百分之十以內，而更佳地則是於百分之五以內。文中若無明確說明，其所提及的數值皆視作為近似值，例如可如『約』、『大約』或『大致』或『基本上』所表示的誤差或範圍，或其他近似值。

關於本文中所使用之『第一』、『第二』、…等，並非特別指稱次序或順位的意思，亦非用以限定本揭露，其僅僅是為了區別以相同技術用語描述的元件或操作而已。

其次，在本文中所使用的用詞『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。

另外，關於本文中所使用之『耦接』或『連接』，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。

第2圖是依照本揭露一實施例所繪示之一驅動電路200以及開關元件SW1及SW2的示意圖。驅動電路200用以控制開關元件SW1及SW2。在一些實施例中，開關元件SW1及SW2為增強型氮化鎵(enhancement GaN；E-GaN)開關，但本揭露不以此為限制。

如第2圖所示，驅動電路200包含一第一電壓產生電路202、一第二電壓產生電路204及一驅動電壓產生電路206。第一電壓產生電路202以及第二電壓產生電路204電性耦接驅動電壓產生電路206。

第3圖是依照本揭露一實施例所繪示之一驅動電路的驅動方法300的流程圖。控制方法300包含至少步驟S302、步驟S304及步驟S306。

如第2圖及第3圖所示，在步驟S302中，第一電壓產生電路202產生一第一電壓訊號V1。在步驟S304中，第二電壓產生電路204產生一第二電壓訊號V2。在步驟S306中，驅動電壓產生電路206依據第一電壓訊號V1以及第二電壓訊號V2輸出至少一驅動電壓訊號V3(後述稱其為第一驅動電壓訊號)或V4(後述稱其為第二驅動電壓訊號)。第一驅動電壓訊號V3或第二驅動電壓訊號V4具有三個電位，且至少一電位低於零電位(即，低於0伏特)。此電位可用以關閉開關元件SW1或SW2。相較於以零電位關閉開關元件的傳統方式，以低於零電位的電位關閉開關元件SW1或SW2，可避免開關元件SW1或SW2因震盪雜訊而被誤開啟。在一些其他的實施例中，低於零電位的該電位可加快開關元件SW1或SW2的關閉速度。

在一些實施例中，第一驅動電壓訊號V3或第二驅動電壓訊號V4係關聯於第一電壓訊號V1與第二電壓訊號V2之間的差值。本實施例的第一驅動電壓訊號V3等於第一電壓訊號V1減去第二電壓訊號V2(V1-V2)，而第二驅動電壓訊號V4等於第二電壓訊號V2減去第一電壓訊號V1(V2-V1)。

第4圖是依照本揭露另一實施例所繪示之一驅動電路400及開關元件SW1及SW2的示意圖。如第4圖所示，驅動電路400包含第一電壓產生電路402、第二電壓產生電路404以及驅動電壓產生電路406。

第一電壓產生電路402包含一第一電晶體Q1以及一第二電晶體Q2。第一電晶體Q1的控制端以及第二電晶體Q2的控制端接收來自一控制訊號源CON1的一控制訊號。依據此控制訊號，第一電壓產生電路402輸出第一電壓訊號V1於第一節點MP1。詳細來說，第一電晶體Q1的一第一端用以接收一第一輸入電壓VCC1，且第一電晶體Q1的一第二端電性耦接一第一節點MP1。第二電晶體Q2的一第一端電性耦接第一節點MP1，且第二電晶體Q2的一第二端用以接收一第一中間電壓Vx。在一些實施例中，第一輸入電壓VCC1高於第一中間電壓Vx。

第二電壓產生電路404包含一第三電晶體Q3以及一第四電晶體Q4。第三電晶體Q3的控制端以及第四電晶體Q4的控制端接收一控制訊號源CON2的一控制訊號。依據此控制訊號，第二電壓產生電路404輸出第二電壓訊號V2於第二節點MP2。詳細來說，第三電晶體Q3的一第一端用以接收一第二輸入電壓VCC2，且第三電晶體Q3的一第二端電性耦接第二節點MP2。第四電晶體Q4的一第一端電性耦接第二節點MP2，且第四電晶體Q4的一第二端耦接接地端GND。

第5圖是第4圖的控制訊號源CON1及CON2之控制訊號、第一電壓訊號V1、第二電壓訊號V2、第一驅動電壓訊號V3及第二驅動電壓訊號V4的波形圖。如第4圖及第5圖所示，當控制訊號源CON1的控制訊號具有高位準時，第一電晶體Q1被開啟且第二電晶體Q2被關閉，因此第一輸入電壓VCC1被傳送至第一節點MP1。相反的，當控制訊號源CON1的控制訊號具有低位準時，第一電晶體Q1被關閉且第二電晶體Q2被開啟，因此第一中間電壓Vx被傳送至第一節點MP1。此外，當控制訊號源CON2的控制訊號具有高位準時，第三電晶體Q3被開啟且第四電晶體Q4被關閉，因此第二輸入電壓VCC2被傳送至第二節點MP2。相反的，當控制訊號源CON2的控制訊號具有低位準時，第三電晶體Q3被關閉且第四電晶體Q4被開啟，因此地電位(0伏特)被傳送至第二節點MP2。

如上所述，控制訊號源CON1的控制訊號可用以控制第一電壓訊號V1於一切換週期P的開啟期間T1內為第一輸入電壓VCC1，且控制第一電壓訊號V1於切換週期P內的關閉期間T2內為第一中間電壓Vx。控制訊號源CON2的控制訊號可用以控制第二電壓訊號V2於切換週期P的關閉期間T2內的部分時間為第二輸入電壓VCC2，且控制第二電壓訊號V2於其他時間為零電位，如第5圖所示。

如第4圖所示，在一些實施例中，驅動電壓產生電路406係為一變壓器，但本揭露不以此為限制。在一些其他的實施例中，驅動電壓產生電路406可為一數位減法器。驅動電壓產生電路406(於此為變壓器)包含一初級繞線組P1、兩次級繞線組P2及P3以及一第一電容C1。初級繞線組P1的兩端分別電性耦接第一節點MP1及第二節點MP2，且分別用以接收第一電壓訊號V1以及第二電壓訊號V2。次級繞線組P2及P3可耦合初級繞線組P1之兩端的跨壓且將此跨壓傳送至開關元件SW1及SW2。

如第4圖所示，次級繞線組P2的兩端分別耦接至開關元件SW1的閘極及源極，且次級繞線組P3的兩端分別耦接至開關元件SW2的閘極及源極。藉由設計初級繞線組P1以及次級繞線組P2及P3的繞線方向，開關元件SW1的閘極-源極電壓可為第二驅動電壓訊號V4(V2-V1)，且開關元件SW2的閘極-源極電壓可為第一驅動電壓訊號V3(V1-V2)。

如第5圖所示，第一驅動電壓訊號V3(V1-V2)具有三電位。三電位為第一輸入電壓VCC1的電位、第一中間電壓Vx的電位以及一負電位。負電位用以關閉開關元件SW2。當第一驅動電壓訊號V3(V1-V2)具有負電位時，第二驅動電壓訊號V4(V1-V2)自低電位改變至高電位。此時，第二驅動電壓訊號V4(V1-V2)可能會產生震盪雜訊。第一驅動電壓訊號V3(V1-V2)中的負電位可用以避免開關元件SW2受震盪雜訊而被誤開啟。

如第4圖及第5圖所示，在一些實施例中，驅動電路400的第一驅動電壓訊號V3可用以透過軟切換(soft switching)方式驅動開關元件SW2及降低雜訊。此外，驅動電路400的第二驅動電壓訊號V4可用以透過硬切換(hard switching)方式驅動開關元件SW1及降低雜訊。

另外，在一些實施例中，第一中間電壓Vx低於開關元件SW2的一臨界電壓(threshold voltage)。因此，第一中間電壓Vx可用以在死區時間(dead time)t1及t2內關閉開關元件SW2。第一中間電壓Vx可降低開關元件SW2於反向導通時的壓降。此外，控制訊號源CON2可用以控制死區時間t1及t2以降低死區時間損耗。

在一些實施例中，如第4圖所示，第一電壓產生電路402更包含一第二電容C2，且第二電容C2可提供及維持第一輸入電壓VCC1。在一些實施例中，第二電壓產生電路404更包含一第三電容C3，且第三電容C3可提供及維持第二輸入電壓VCC2。在一些實施例中，第一電壓產生電路402更包含一第四電容C4，且第四電容C4可提供及維持第一中間電壓Vx。

第4圖所繪示的驅動電路400可用以降低死區時間損耗、降低順向電壓以及實現於軟切換驅動電路。此外，第4圖所繪示的驅動電路400可實現於一降壓轉換器(buck converter)的低壓側驅動或一升壓轉換器(boost converter)的高壓側驅動。

在一些實施例中，如第4圖所示，驅動電路400更包含一些電阻元件RG。該些電阻元件RG可用以減少震盪雜訊。另外，在一些實施例中，一些電阻元件R可設置在驅動電路400與開關元件SW1及SW2之間。該些電阻元件R可用以避免開關元件SW1及SW2發生誤動作。

第6圖是依照本揭露又一實施例所繪示之一驅動電路600及開關元件SW1及SW2的示意圖。第6圖的驅動電路600與第4圖驅動電路400之間不同的地方是，驅動電路600的第二電晶體Q2耦接接地端GND，而驅動電路400的第二電晶體Q2並非如此。

第7圖是第6圖的控制訊號源CON1及CON2之控制訊號、第一電壓訊號V1、第二電壓訊號V2、第一驅動電壓訊號V3及第二驅動電壓訊號V4的波形圖。由於驅動電路600的第二電晶體Q2的第二端耦接接地端GND，因此，控制訊號源CON2的控制訊號可控制第一電壓訊號V1在關閉期間T2內為零電位(零伏特)。以第一驅動電壓訊號V3(V1-V2)為例，電位(-VCC2)用以關閉開關元件SW2。相較於傳統以零電位關閉開關元件SW2，利用負電位(-VCC2)可加快開關元件SW2的關閉速度。此外，為了得到更佳的結果，控制訊號源CON2可控制死區時間t2與關閉期間T2的比例為更大。

如第6圖及第7圖所示，在一些實施例中，驅動電路600的第一驅動電壓訊號V3可用以透過硬切換方式驅動開關元件SW2且降低雜訊。

第8圖是依照本揭露再一實施例所繪示之一驅動電路800及開關元件SW1及SW2的示意圖。第8圖的驅動電路800與第6圖驅動電路600之間不同的地方是，驅動電路800的第四電晶體Q4的第二端用以接收一第二中間電壓Vy，而驅動電路600的第四電晶體Q4的第二端並非如此。在一些實施例中，第二電壓產生電路804更包含一第五電容C5，且第五電容C5可提供及維持第二中間電壓Vy。

第9圖是第8圖的控制訊號源CON1及CON2之控制訊號、第一電壓訊號V1、第二電壓訊號V2、第一驅動電壓訊號V3及第二驅動電壓訊號V4的波形圖。由於驅動電路800的第四電晶體Q4的第二端用以接收第二中間電壓Vy，因此控制訊號源CON2的控制訊號可控制第二電壓訊號V2在開啟期間T1及關閉期間T2內的部分時間為第二中間電壓Vy。

相同於第7圖，第9圖中的第一驅動電壓訊號V3(V1-V2)在進入關閉期間T2時亦具有負電位，此負電位可用以加快開關元件SW2的關閉速度。

如第8圖及第9圖所示，在一些實施例中，驅動電路800的第一驅動電壓訊號V3可用以透過硬切換方式驅動開關元件SW2且降低雜訊。第一驅動電壓訊號V3可用以加速開關元件SW2的關閉速度。

另外，驅動電路800的第二驅動電壓訊號V4可用以透過硬切換方式驅動開關元件SW1且降低雜訊。驅動電路800的第二驅動電壓訊號V4可用以加速開關元件SW1的關閉速度或開啟速度。

第6圖所繪示的驅動電路600及第8圖所繪示的驅動電路800可達到高Dv/dt以降低開啟損耗，且可實現硬切換驅動電路。此外，第6圖所繪示的驅動電路600及第8圖所繪示的驅動電路800可實現於降壓轉換器的高壓側驅動或升壓轉換器的低壓側驅動。

第10A至第10C圖是依照本揭露再一實施例所繪示之一驅動電路及一轉換器電路的方塊圖。

如第10A圖所示，轉換器電路910包含開關元件912。開關元件912可以是一電晶體。驅動電路900A用以驅動轉換器電路910中的開關元件912。轉換器電路910可以是反馳式轉換器電路(flyback converter circuit)、順向式轉換器電路(forward converter circuit)或其它轉換器電路。在一些實施例中，驅動電路900A可為第4圖中的驅動電路400、第6圖的驅動電路600或第8圖的驅動電路800。

如第10B圖所示，轉換器電路920包含兩個開關元件922及924。開關元件922或924可為一電晶體。驅動電路900B用以驅動轉換器電路920的開關元件922及924。轉換器電路920可為一降壓轉換器電路(buck converter circuit)、一升壓轉換器電路(boost  converter)、一升/降壓轉換器電路(buck-boost converter circuit；set-down and set-up converter)或其它轉換器電路。在一些實施例中，驅動電路900B可為第4圖的驅動電路400、第6圖的驅動電路600或第8圖的驅動電路800。

如第10C圖所示，轉換器電路930包含四個開關元件932、934、936及938。開關元件932、934、936或938可為一電晶體。驅動電路900C用以驅動轉換器電路930的開關元件932、934、936及938。轉換器電路930可為一全橋式轉換器電路(full-bridge converter circuit)或其它轉換器電路。在一些實施例中，驅動電路900C可為第4圖的驅動電路400、第6圖的驅動電路600或第8圖的驅動電路800。

綜上所述，在一實施例中，驅動電壓訊號的其中一電位低於零電位，相較於以零電位關閉開關元件的傳統方式，以低於零電位的電位關閉開關元件，可避免開關元件因震盪雜訊而被誤開啟。

另外，驅動電路可控制死區時間，使得驅動電路的輸出訊號滿足任何所需的應用。此外，第一中間電壓(Vx)及第二中間電壓(Vy)被應用於驅動電路中以得到較佳的驅動電壓訊號。

此外，在一實施例中，低於零電位的該電位亦可用以加快開關元件的關閉速度。

雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何本領域具通常知識者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100：轉換器 102、200、400、600、800、900A、900B、900C：驅動電路 202、402、602：第一電壓產生電路 204、404、804：第二電壓產生電路 206、406：驅動電壓產生電路 300：控制方法 910、920、930：轉換器電路 912、922、924、932、934、936、938：開關元件 C1：第一電容 C2：第二電容 C3：第三電容 C4：第四電容 C5：第五電容 CON1、CON2：控制訊號源 GND：接地端 M1：關閉期間 M2、M3：開啟期間 MP1：第一節點 MP2：第二節點 P：切換週期 P1：初級繞線組 P2、P3：次級繞線組 Q1：第一電晶體 Q2：第二電晶體 Q3：第三電晶體 Q4：第四電晶體 R、RG：電阻元件 S302、S304、S306：步驟 SW1、SW2：開關元件 t1、t2：死區時間 T1：開啟期間 T2：關閉期間 V1：第一電壓訊號 V2：第二電壓訊號 V3、V4：驅動電壓訊號 VCC1：第一輸入電壓 VCC2：第二輸入電壓 Vg1、Vg2：驅動訊號 Vx：第一中間電壓 Vy：第二中間電壓

為讓本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1A圖繪示一種習知的轉換器的示意圖； 第1B圖是第1A圖的驅動電路的驅動訊號的波形圖； 第2圖是依照本揭露一實施例所繪示之一驅動電路及開關元件的示意圖； 第3圖是依照本揭露一實施例所繪示之一驅動電路的驅動方法的流程圖； 第4圖是依照本揭露另一實施例所繪示之一驅動電路及開關元件的示意圖； 第5圖是第4圖的控制訊號源之控制訊號、第一電壓訊號、第二電壓訊號、第一驅動電壓訊號及第二驅動電壓訊號的波形圖； 第6圖是依照本揭露又一實施例所繪示之一驅動電路及開關元件的示意圖； 第7圖是第6圖的控制訊號源之控制訊號、第一電壓訊號、第二電壓訊號、第一驅動電壓訊號及第二驅動電壓訊號的波形圖； 第8圖是依照本揭露再一實施例所繪示之一驅動電路及開關元件的示意圖； 第9圖是第8圖的控制訊號源之控制訊號、第一電壓訊號、第二電壓訊號、第一驅動電壓訊號及第二驅動電壓訊號的波形圖；以及 第10A至第10C圖是依照本揭露再一實施例所繪示之一驅動電路及一轉換器電路的方塊圖。

200：驅動電路 202：第一電壓產生電路 204：第二電壓產生電路 206：驅動電壓產生電路 SW1、SW2：開關元件 V1：第一電壓訊號 V2：第二電壓訊號 V3、V4：驅動電壓訊號

Claims (20)

1. 一種驅動電路，用以控制至少一開關元件，該驅動電路包含：一第一電壓產生電路，耦接一第一輸入電壓且用以依據一切換週期產生一第一電壓訊號；一第二電壓產生電路，耦接一第二輸入電壓且用以依據該切換週期產生一第二電壓訊號；以及一驅動電壓產生電路，電性耦接該第一電壓產生電路以及該第二電壓產生電路，該驅動電壓產生電路依據該第一電壓訊號及該第二電壓訊號輸出至少一驅動電壓訊號，該至少一驅動電壓訊號包含三電位，且該些電位中的至少一電位低於零電位，其中該切換週期包含一開啟期間以及一關閉期間，該第一電壓訊號受控以於該開啟期間為該第一輸入電壓且受控以於該關閉期間為一第一訊號，且該第二電壓訊號受控以於該關閉期間之部份為該第二輸入電壓且受控以於該切換週期的其它期間為一第二訊號。
2. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，其中該至少一驅動電壓訊號關聯於該第一電壓訊號與該第二電壓訊號的差值。
3. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，其中該第一電壓產生電路包含：一第一電晶體，該第一電晶體的一第一端用以接收該 第一輸入電壓，該第一電晶體的一第二端電性耦接一第一節點；以及一第二電晶體，該第二電晶體的一第一端電性耦接該第一節點，該第二電晶體的一第二端用以接收該第一訊號，其中該第一訊號為一第一中間電壓，其中該第一輸入電壓高於該第一中間電壓，且該第一節點用以輸出該第一電壓訊號。
4. 如申請專利範圍第3項所述之驅動電路，其中該第一中間電壓低於該開關元件的一臨界電壓。
5. 如申請專利範圍第3項所述之驅動電路，其中該第二電壓產生電路包含：一第三電晶體，該第三電晶體的一第一端用以接收該第二輸入電壓，該第三電晶體的一第二端電性耦接一第二節點；以及一第四電晶體，該第四電晶體的一第一端電性耦接該第二節點，該第四電晶體的一第二端耦接該第二訊號，其中該第二訊號為一接地端的地訊號，其中該第二節點用以輸出該第二電壓訊號。
6. 如申請專利範圍第5項所述之驅動電路，其中該第二輸入電壓高於該第一中間電壓。
7. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路， 其中該第一電壓產生電路包含：一第一電晶體，該第一電晶體的一第一端用以接收該第一輸入電壓，該第一電晶體的一第二端電性耦接一第一節點；以及一第二電晶體，該第二電晶體的一第一端電性耦接該第一節點，該第二電晶體的一第二端耦接該第一訊號，其中該第一訊號為一接地端的地訊號，其中該第一節點用以輸出該第一電壓訊號。
8. 如申請專利範圍第7項所述之驅動電路，其中該第二電壓產生電路包含：一第三電晶體，該第三電晶體的一第一端用以接收該第二輸入電壓，該第三電晶體的一第二端電性耦接一第二節點；以及一第四電晶體，該第四電晶體的一第一端電性耦接該第二節點，該第四電晶體的一第二端耦接該第二訊號，其中該第二訊號為一接地端的地訊號，其中該第二節點用以輸出該第二電壓訊號。
9. 如申請專利範圍第7項所述之驅動電路，其中該第二電壓產生電路包含：一第三電晶體，該第三電晶體的一第一端用以接收該第二輸入電壓，該第三電晶體的一第二端電性耦接一第二節點；以及一第四電晶體，該第四電晶體的一第一端電性耦接該 第二節點，該第四電晶體的一第二端用以接收該第二訊號，其中該第二訊號為一第二中間電壓，其中該第二輸入電壓高於該第二中間電壓，且該第二節點用以輸出該第二電壓訊號。
10. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，其中該驅動電壓產生電路為一變壓器，該變壓器包含一初級繞線組以及至少一次級繞線組，該初級繞線組電性耦接該第一電壓產生電路以及該第二電壓產生電路。
11. 如申請專利範圍第10項所述之驅動電路，其中該次級繞線組電性耦接該至少一開關元件。
12. 如申請專利範圍第1項所述之驅動電路，其中該開關元件為一增強型氮化鎵(enhancement GaN)開關。
13. 一種驅動電路的驅動方法，該驅動電路用以控制至少一開關元件，該驅動方法包含：接收一第一輸入電壓以依據一切換週期產生一第一電壓訊號；接收一第二輸入電壓以依據該切換週期產生一第二電壓訊號；以及依據該第一電壓訊號及該第二電壓訊號輸出至少一驅動電壓訊號，該至少一驅動電壓訊號包含三電位，該些電 位中的至少一電位低於零電位，該至少一電位用以關閉該開關元件，其中該切換週期包含一開啟期間以及一關閉期間，該第一電壓訊號受控以於該開啟期間為該第一輸入電壓且受控以於該關閉期間為一第一訊號，且該第二電壓訊號受控以於該關閉期間之部份為該第二輸入電壓且受控以於該切換週期的其它期間為一第二訊號。
14. 如申請專利範圍第13項所述之驅動方法，其中該至少一驅動電壓訊號關聯於該第一電壓訊號與該第二電壓訊號的差值。
15. 如申請專利範圍第13項所述之驅動方法，其中該第一訊號為一第一中間電壓或零電位，其中該第一輸入電壓高於該第一中間電壓。
16. 如申請專利範圍第15項所述之驅動方法，其中該第二輸入電壓高於該第一中間電壓。
17. 如申請專利範圍第13項所述之驅動方法，其中該開關元件為一增強型氮化鎵(enhancement GaN)開關。
18. 一種驅動方法，用以驅動一轉換器電路，該轉換器電路包含一第一開關元件以及一第二開關元件， 該驅動方法包含：接收一第一輸入電壓以及一第二輸入電壓以依據一切換週期分別提供一第一電壓訊號以及一第二電壓訊號；依據該第一電壓訊號以及該第二電壓訊號產生一第一驅動電壓訊號，以透過軟切換(soft switching)方式或硬切換(hard switching)方式驅動該第一開關元件；以及依據該第一電壓訊號以及該第二電壓訊號產生一第二驅動電壓訊號，以透過硬切換方式驅動該第二開關元件，其中該切換週期包含一開啟期間以及一關閉期間，該第一電壓訊號受控以於該開啟期間為該第一輸入電壓且受控以於該關閉期間為一第一訊號，且該第二電壓訊號受控以於該關閉期間之部份為該第二輸入電壓且受控以於該切換週期的其它期間為一第二訊號。
19. 如申請專利範圍第18項所述之驅動方法，其中該第一驅動電壓訊號包含三電位，且該些電位中的至少一電位低於零電位。
20. 如申請專利範圍第18項所述之驅動方法，其中該轉換器電路包含一降壓轉換器電路(buck converter circuit)、一升壓轉換器電路(boost converter circuit)或一升/降壓轉換器電路(buck-boost converter circuit)。