TWI711257B - 電力電路以及積體電路 - Google Patents

電力電路以及積體電路 Download PDF

Info

Publication number
TWI711257B
TWI711257B TW108129940A TW108129940A TWI711257B TW I711257 B TWI711257 B TW I711257B TW 108129940 A TW108129940 A TW 108129940A TW 108129940 A TW108129940 A TW 108129940A TW I711257 B TWI711257 B TW I711257B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
node
normally closed
coupled
sub
transistor
Prior art date
Application number
TW108129940A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202042485A (zh
Inventor
楊長暻
Original Assignee
台達電子工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US16/403,369 external-priority patent/US10637459B2/en
Application filed by 台達電子工業股份有限公司 filed Critical 台達電子工業股份有限公司
Publication of TW202042485A publication Critical patent/TW202042485A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI711257B publication Critical patent/TWI711257B/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
    • H03K17/161—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
    • H03K17/162—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/24—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to undervoltage or no-voltage
    • H02H3/243—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to undervoltage or no-voltage for DC systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/06—Modifications for ensuring a fully conducting state
    • H03K17/063—Modifications for ensuring a fully conducting state in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H03K2017/6875—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors using self-conductive, depletion FETs
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0081—Power supply means, e.g. to the switch driver
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

一種電力電路包括電源轉換器、欠壓鎖定電路、功率電晶體以及驅動電路。電源轉換器根據欠壓鎖定信號，將外部電壓轉換至供應電壓。當外部電壓超過臨限值時，欠壓鎖定電路產生欠壓鎖定信號。功率電晶體根據驅動節點之驅動電壓，汲取功率電流。驅動電路包括上橋電晶體、下橋電晶體、電荷泵以及前置驅動電路。上橋電晶體根據上橋節點之上橋電壓，將供應電壓提供至驅動節點。下橋電晶體根據第一內部信號，將驅動節點耦接至接地端。電荷泵根據第一內部信號，產生超過供應電壓之上橋電壓。前置驅動電路根據控制信號產生第一內部信號。

Description

電力電路以及積體電路
本發明係有關於一種整合氮化鎵（GaN）功率元件之驅動電路以及欠壓鎖定（under-voltage lockout，UVLO）電路。
在一個電力電路中，往往需要利用電荷泵將供應電壓升壓至更高的電壓來驅動功率電晶體。第1圖係顯示一般的電力電路。如第1圖所示之電力電路100中，上橋驅動電路DRV1用以驅動第一功率電晶體110A，下橋驅動電路DRV2用以驅動第二功率電晶體110B。此外，升壓電容CB以及升壓二極體DB用以將供應電壓VDD升壓至升壓電壓VB，使得第一功率電晶體110A能夠完全導通。因此，第一功率電晶體110A由輸入電壓VIN所供應，第二功率電晶體110B能夠透過電感L以及電容C來驅動負載裝置RL。
因為電感L會在切換節點SW上產生顯著的寄生效應，如藉由第二功率電晶體110B之導通的內接二極體（body diode）而在切換節點SW上產生負電壓突波，這些寄生效應會在升壓電容CB經由功率電晶體充電時干擾升壓電壓VB。因此，需要降低驅動電路的寄生效應。
有鑑於此，本發明提出一種電力電路，包括一電源轉換器、一欠壓鎖定電路、一功率電晶體以及一驅動電路。上述電源轉換器根據一欠壓鎖定信號，將一外部電壓轉換至一供應電壓。當上述外部電壓超過一臨限值時，上述欠壓鎖定電路產生上述欠壓鎖定信號。上述功率電晶體根據一驅動節點之一驅動電壓，汲取一功率電流。上述驅動電路包括：一上橋電晶體、一下橋電晶體、一電荷泵以及一前置驅動電路。上述上橋電晶體根據一上橋節點之一上橋電壓，將上述供應電壓提供至上述驅動節點。上述下橋電晶體根據一第一內部信號，將上述驅動節點耦接至一接地端。上述電荷泵耦接至上述上橋節點以及上述驅動節點，其中上述電荷泵用以根據上述第一內部信號，產生超過上述供應電壓之上述上橋電壓。上述前置驅動電路根據一控制信號產生上述第一內部信號，其中上述前置驅動電路用以增進上述控制信號之驅動能力。
根據本發明之一實施例，上述驅動電路更包括一第一遲滯電路。上述第一遲滯電路耦接於上述控制信號以及上述前置驅動電路之間，其中上述第一遲滯電路接收上述控制信號而產生一第二內部信號，使得上述前置驅動電路根據上述第二內部信號而產生上述第一內部信號，其中上述第一遲滯電路用以提供一遲滯功能給上述控制信號。
根據本發明之一實施例，上述第一遲滯電路包括一第一電阻、一第三常閉電晶體、一第四常閉電晶體、一第五常閉電晶體以及一第二電阻。上述第一電阻耦接於上述供應電壓以及一輸出節點之間，其中上述第二內部信號係產生於上述輸出節點。上述第三常閉電晶體包括耦接至一第三節點之閘極端、耦接至一第四節點之源極端以及耦接至上述輸出節點之汲極端。上述第四常閉電晶體包括耦接至上述第三節點之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及耦接至上述第四節點之汲極端。上述第五常閉電晶體包括耦接至上述輸出節點之閘極端、耦接至上述第四節點之源極端以及由上述供應電壓供電之汲極端。上述第二電阻耦接至上述第三節點且接收上述控制信號。
根據本發明之一實施例，上述前置驅動電路包括一第一子前置驅動電路、一第二子前置驅動電路、一第三子前置驅動電路以及一第四子前置驅動電路。上述第一子前置驅動電路根據一第一子內部信號，產生上述第一內部信號。上述第二子前置驅動電路根據一第二子內部信號，產生上述第一子內部信號。上述第三子前置驅動電路，根據一第三子內部信號，產生上述第二子內部信號。上述第四子前置驅動電路根據上述第二內部信，產生上述第三子內部信號。
根據本發明之一實施例，上述第一子前置驅動電路包括一第一子常閉電晶體、一第二子常閉電晶體以及一第一子常開電晶體。上述第一子常閉電晶體包括接收上述第一子內部信號之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及產生上述第一內部信號之汲極端。上述第二子常閉電晶體包括接收上述第二子內部信號之閘極端、耦接至上述第一子常閉電晶體之汲極端之源極端以及由上述供應電壓供電之汲極端。上述第一子常開電晶體包括耦接至上述第一子常閉電晶體之汲極端之閘極端、耦接至上述第一子常閉電晶體之汲極端之源極端以及由上述供應電壓供電之汲極端。
根據本發明之一實施例，上述第二子前置驅動電路包括一第三子常閉電晶體、一第四子常閉電晶體以及一第二子常開電晶體。上述第三子常閉電晶體包括接收上述第二子內部信號之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及產生上述第一子內部信號之汲極端。上述第四子常閉電晶體，包括接收上述第三子內部信號之閘極端、耦接至第三子常閉電晶體之源極端以及由上述供應電壓供電之汲極端。上述第二子常開電晶體包括耦接至上述第三子常閉電晶體之汲極端之閘極端、耦接至上述第三子常閉電晶體之汲極端之源極端以及由上述供應電壓供電之汲極端。
根據本發明之一實施例，上述第三子前置驅動電路包括一第五子常閉電晶體、一第六子常閉電晶體以及一第三子常開電晶體。上述第五子常閉電晶體包括接收上述第三子內部信號之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及產生上述第二子內部信號之汲極端。上述第六子常閉電晶體包括接收上述第二內部信號之閘極端、耦接至上述第五子常閉電晶體之汲極端之源極端以及由上述供應電壓供電之汲極端。上述第三子常開電晶體包括耦接至上述第五子常閉電晶體之汲極端之閘極端、耦接至上述第五子常閉電晶體之汲極端之源極端以及由上述供應電壓供電之汲極端。
根據本發明之一實施例，上述第四子前置驅動電路包括一第七子常閉電晶體、一第八子常閉電晶體以及一第四子常開電晶體。上述第七子常閉電晶體包括接收上述第二內部信號之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及產生上述第三子內部信號之汲極端。上述第八子常閉電晶體包括耦接至上述第一遲滯電路之上述第三節點之閘極端、耦接至上述第七子常閉電晶體之汲極端之源極端以及由上述供應電壓供電之汲極端。上述第四子常開電晶體包括耦接至上述第七子常閉電晶體之汲極端之閘極端、耦接至上述第七子常閉電晶體之汲極端之源極端以及由上述供應電壓供電之汲極端。
根據本發明之一實施例，上述上橋電晶體以及上述下橋電晶體係為常閉電晶體。
根據本發明之一實施例，上述功率電晶體係為一砷化鎵電晶體。
根據本發明之一實施例，上述電荷泵包括一第一單向導通元件、一電容、一放電電阻、一第二單向導通元件、一第三單向導通元件以及一開關。上述第一單向導通元件單方向的將上述供應電壓提供至一第一節點。上述電容耦接於上述第一節點以及一第二節點之間。上述放電電阻耦接於上述第一節點以及上述上橋節點之間。當上述第二節點之電壓超過上述上橋節點之電壓時，上述第二單向導通元件單方向的將上述第二節點耦接至上述上橋節點。當上述驅動電壓超過上述第二節點之電壓時，上述第三單向導通元件單方向的將上述驅動電壓提供至上述第二節點。上述開關接收上述控制信號，用以根據上述控制信號，將上述上橋節點耦接至上述接地端。
根據本發明之一實施例，當上述控制信號係為一高電壓位準時，上述開關係為導通且上述電容係由上述供應電壓經由上述第一單向導通元件、上述第二單向導通元件以及上述開關進行充電，其中當上述控制信號係為一低電壓位準時，上述開關係為不導通，上述第三單向導通元件將驅動電壓提供至上述第二節點，上述電容經由上述放電電阻放電至上述上橋節點。
根據本發明之一實施例，上述第一單向導通元件、上述第二單向導通元件以及上述第三單向導通元件之每一者係為一二極體或耦接為二極體形式之一常閉電晶體。
根據本發明之一實施例，上述驅動電路更包括一上橋常開電晶體。上述上橋常開電晶體包括耦接至上述驅動節點之源極端、耦接至上述驅動節點之閘極端以及由供應電壓供電之汲極端，其中上述上橋常開電晶體用以增進上述上橋電晶體之驅動能力。
根據本發明之一實施例，上述電源轉換器包括一第一轉換常閉電晶體、一第二轉換常閉電晶體以及一轉換電阻。上述第一轉換常閉電晶體包括由欠壓鎖定信號控制之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及耦接至一轉換節點之汲極端。上述第二轉換常閉電晶體包括耦接至上述轉換節點之閘極端、耦接至上述供應電壓之源極端以及耦接至上述外部電壓之汲極端，其中上述第二轉換常閉電晶體回應上述轉換節點之電壓，將上述外部電壓轉換至上述供應電壓。上述轉換電阻耦接於上述第二轉換常閉電晶體之汲極端以及上述轉換節點之間。
根據本發明之一實施例，上述欠壓鎖定電路包括一第三電阻、一第四電阻、一第五電阻、一第一欠壓鎖定常閉電晶體、一第二欠壓鎖定常閉電晶體以及一第三欠壓鎖定常閉電晶體。上述第三電阻耦接於上述外部電壓以及一第一欠壓鎖定節點之間。上述第四電阻耦接於上述第一欠壓鎖定節點以及上述接地端之間。上述第五電阻耦接於上述外部電壓以及一第二欠壓鎖定節點之間。上述第一欠壓鎖定常閉電晶體包括耦接至上述第一欠壓鎖定節點之閘極端、耦接至一第三欠壓鎖定節點之源極端以及耦接至上述第二欠壓鎖定節點之汲極端，其中上述欠壓鎖定信號係產生於上述第二欠壓鎖定節點。上述第二欠壓鎖定常閉電晶體包括耦接至上述第一欠壓鎖定節點之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及耦接至上述第三欠壓鎖定節點之汲極端。上述第三欠壓鎖定常閉電晶體包括耦接至上述第二欠壓鎖定節點之閘極端、耦接至上述第三欠壓鎖定節點之源極端以及由上述外部電壓供電之汲極端。
根據本發明之一實施例，電力電路更包括一靜電防護電路。上述靜電防護電路耦接至上述外部電壓。
根據本發明之一實施例，上述靜電防護電路包括一第一電容、一第二電容、一靜電防護電阻以及一靜電防護常閉電晶體。上述第一電容耦接於一靜電防護節點以及上述外部電壓之間。上述第二電容耦接於上述靜電防護節點以及上述接地端之間。上述靜電防護電阻耦接於上述靜電防護節點以及上述接地端之間。上述靜電防護常閉電晶體包括耦接至上述靜電防護節點之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及由上述外部電壓供電之汲極端。
根據本發明之一實施例，當上述外部電壓遭受一靜電脈衝時，上述第一電容以及上述第二電容之比例用以決定上述靜電脈衝是否夠高以導通上述靜電防護常閉電晶體，上述靜電防護電阻用以決定上述靜電防護常閉電晶體導通之時間。
本發明更提出一種積體電路，用以驅動一功率電晶體，其中上述功率電晶體根據一驅動節點之一驅動電壓，汲取一功率電流，上述積體電路包括一電源轉換器、一欠壓鎖定電路、一欠壓鎖定電路、一上橋電晶體、一下橋電晶體、一電荷泵以及一前置驅動電路。上述電源轉換器根據一欠壓鎖定信號，將一外部電壓轉換至一供應電壓。當上述外部電壓超過一臨限值時，上述欠壓鎖定電路產生上述欠壓鎖定信號。上述上橋電晶體根據一上橋節點之一上橋電壓，將上述供應電壓提供至上述驅動節點。上述下橋電晶體根據一第一內部信號，將上述驅動節點耦接至一接地端。上述電荷泵耦接至上述上橋節點以及上述驅動節點，其中上述電荷泵用以根據上述第一內部信號，產生超過上述供應電壓之上述上橋電壓。上述前置驅動電路根據一控制信號產生上述第一內部信號，其中上述前置驅動電路用以增進上述控制信號之驅動能力。
根據本發明之一實施例，上述積體電路更包括一第一遲滯電路。上述第一遲滯電路耦接於上述控制信號以及上述前置驅動電路之間，其中上述第一遲滯電路接收上述控制信號而產生一第二內部信號，使得上述前置驅動電路根據上述第二內部信號而產生上述第一內部信號，其中上述第一遲滯電路用以提供一遲滯功能給上述控制信號。
根據本發明之一實施例，上述電源轉換器包括一第一轉換常閉電晶體、一第二轉換常閉電晶體以及一轉換電阻。上述第一轉換常閉電晶體包括由欠壓鎖定信號控制之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及耦接至一轉換節點之汲極端。上述第二轉換常閉電晶體包括耦接至上述轉換節點之閘極端、耦接至上述供應電壓之源極端以及耦接至上述外部電壓之汲極端，其中上述第二轉換常閉電晶體回應上述轉換節點之電壓，將上述外部電壓轉換至上述供應電壓。上述轉換電阻耦接於上述第二轉換常閉電晶體之汲極端以及上述轉換節點之間。
根據本發明之一實施例，上述欠壓鎖定電路包括一第三電阻、一第四電阻、一第五電阻、一第一欠壓鎖定常閉電晶體、一第二欠壓鎖定常閉電晶體以及一第三欠壓鎖定常閉電晶體。上述第三電阻耦接於上述外部電壓以及一第一欠壓鎖定節點之間。上述第四電阻耦接於上述第一欠壓鎖定節點以及上述接地端之間。上述第五電阻耦接於上述外部電壓以及一第二欠壓鎖定節點之間。上述第一欠壓鎖定常閉電晶體包括耦接至上述第一欠壓鎖定節點之閘極端、耦接至一第三欠壓鎖定節點之源極端以及耦接至上述第二欠壓鎖定節點之汲極端，其中上述欠壓鎖定信號係產生於上述第二欠壓鎖定節點。上述第二欠壓鎖定常閉電晶體包括耦接至上述第一欠壓鎖定節點之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及耦接至上述第三欠壓鎖定節點之汲極端。上述第三欠壓鎖定常閉電晶體包括耦接至上述第二欠壓鎖定節點之閘極端、耦接至上述第三欠壓鎖定節點之源極端以及由上述外部電壓供電之汲極端。
根據本發明之一實施例，積體電路更包括一靜電防護電路。上述靜電防護電路耦接至上述外部電壓。
根據本發明之一實施例，上述靜電防護電路包括一第一電容、一第二電容、一靜電防護電阻以及一靜電防護常閉電晶體。上述第一電容耦接於一靜電防護節點以及上述外部電壓之間。上述第二電容耦接於上述靜電防護節點以及上述接地端之間。上述靜電防護電阻耦接於上述靜電防護節點以及上述接地端之間。上述靜電防護常閉電晶體包括耦接至上述靜電防護節點之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及由上述外部電壓供電之汲極端。
根據本發明之一實施例，當上述外部電壓遭受一靜電脈衝時，上述第一電容以及上述第二電容之比例用以決定上述靜電脈衝是否夠高以導通上述靜電防護常閉電晶體，上述靜電防護電阻用以決定上述靜電防護常閉電晶體導通之時間。
以下說明為本發明的實施例。其目的是要舉例說明本發明一般性的原則，不應視為本發明之限制，本發明之範圍當以申請專利範圍所界定者為準。
值得注意的是，以下所揭露的內容可提供多個用以實踐本發明之不同特點的實施例或範例。以下所述之特殊的元件範例與安排僅用以簡單扼要地闡述本發明之精神，並非用以限定本發明之範圍。此外，以下說明書可能在多個範例中重複使用相同的元件符號或文字。然而，重複使用的目的僅為了提供簡化並清楚的說明，並非用以限定多個以下所討論之實施例以及/或配置之間的關係。此外，以下說明書所述之一個特徵連接至、耦接至以及/或形成於另一特徵之上等的描述，實際可包含多個不同的實施例，包括該等特徵直接接觸，或者包含其它額外的特徵形成於該等特徵之間等等，使得該等特徵並非直接接觸。
第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之電力電路之方塊圖。如第2圖所示，電力電路200包括功率電晶體210以及驅動電路220。功率電晶體210根據驅動節點ND之驅動電壓VD，而汲取功率電流IP。根據本發明之一實施例，功率電晶體210係為氮化鎵（GaN）電晶體。
驅動電路220包括上橋電晶體221、下橋電晶體222以及電荷泵230。上橋電晶體221根據上橋節點NH之上橋電壓VH，將供應電壓VDD供應至驅動節點ND。下橋電晶體222係耦接於驅動節點ND以及接地端之間，並且根據控制信號SC而將驅動電壓VD拉至接地位準。根據本發明之一實施例，上橋電晶體221以及下橋電晶體222係為常閉電晶體。
電荷泵230係由供應電壓VDD以及接地端所供應，並且電荷泵230耦接至上橋節點NH以及驅動節點ND。為了完全導通上橋電晶體221，電荷泵230用以產生超過供應電壓VDD之上橋電壓VH，使得上橋電晶體221之閘極-源極電壓至少超過臨限電壓而將供應電壓VDD施加至驅動節點ND。根據本發明之一實施例，驅動電路220係為滿擺幅（rail-to-rail）驅動電路，使得驅動電壓VD之範圍從供應電壓VDD至接地位準。
第3圖係顯示根據本發明之一實施例所述之第2圖之電力電路200之電荷泵之電路圖。如第3圖所示，耦接至驅動節點ND以及上橋節點NH之電荷泵300包括第一單向導通裝置310、放電電阻RD、電容C、第二單向導通裝置320、第三單向導通裝置330以及開關340。
當供應電壓VDD超過第一節點N1之電壓時，第一單向導通裝置310係為導通。當供應電壓VDD並未超過第一節點N1之電壓時，第一單向導通裝置310係為不倒通。電容C係耦接於第一節點N1以及第二節點N2之間，放電電阻RD係耦接於第一節點N1以及上橋節點NH之間。
第二單向導通裝置320係耦接於第二節點N2以及上橋節點NH之間。當第二節點N2之電壓超過上橋電壓VH時，第二單向導通裝置320係為導通。當第二節點N2之電壓並未超過上橋電壓VH時，第二單向導通裝置320係為不倒通。
第三單向導通裝置330係耦接於驅動節點ND以及第二節點N2之間。當驅動節點ND之驅動電壓VD超過第二節點N2之電壓時，第三單向導通裝置330係為導通。當驅動電壓VD並未超過第二節點N2之電壓時，第三單向導通裝置330係為不導通。
開關340接收控制信號SC，且耦接於上橋節點NH以及接地端之間。此外，開關340用以根據控制信號SC，將上橋節點NH耦接至接地端。
為了簡化說明，開關340在此係以N型電晶體作為一舉例。根據本發明之一實施例，當控制信號SC係位於高電壓位準（如，供應電壓VDD）時，開關340係為導通且供應電壓VDD對電容C充電且經由第一單向導通裝置310、第二單向導通裝置320以及開關340而至接地端。
根據本發明之另一實施例，當控制信號SC係位於低電壓位準（如接地位準）時，開關340係為不倒通，並且第三單向導通裝置330提供驅動電壓VD至第二節點N2，使得電容C透過放電電阻RD而放電至驅動節點ND。
根據本發明之一實施例，放電電阻RD之電阻值係決定電容C所能充電之最高電壓，也決定了上橋電壓VH所能到達的最高電壓。此外，放電電阻RD之電阻值越大，就會造成上橋電壓VD的上升時間越慢。因此，放電電阻RD之電阻值存在著權衡取捨（trade-off）。
根據本發明之一實施例，第一單向導通裝置310、第二單向導通裝置320以及第三單向導通裝置330之每一者係為二極體。根據本發明之其他實施例，第一單向導通裝置310、第二單向導通裝置320以及第三單向導通裝置330之每一者係為耦接成二極體形式之常閉電晶體。
第4圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之電力電路之方塊圖。如第4圖所示之電力電路400中，功率電晶體410以及驅動電路420分別對應至第2圖之功率電晶體210以及驅動電路220。
驅動電路420更包括上橋常開電晶體423。上橋常開電晶體423之源極端以及閘極端係皆耦接至驅動節點ND，上橋常開電晶體423之汲極端係由供應電壓VDD所供電。上橋常開電晶體423係為持續導通，用以增進上橋電晶體221之驅動能力。
第5圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之電力電路之方塊圖。如第5圖所示，電力電路500包括功率電晶體510、驅動電路520以及第一前置驅動電路530，其中功率電晶體510以及驅動電路520分別對應至第2圖之功率電晶體210以及驅動電路220。
第一前置驅動電路530接收控制信號SC而產生第一內部信號SI1至驅動電路520，用以增進控制信號SC之驅動能力。第一前置驅動電路530包括第一常開電晶體531以及第一常閉電晶體532。
第一常開電晶體531之閘極端以及源極端係皆耦接至驅動電路520，並且第一常開電晶體531之汲極端係由供應電壓所供電。第一常閉電晶體532之閘極端接收控制信號SC，第一常閉電晶體532之源極端係耦接至接地端，第一常閉電晶體532之汲極端係耦接至驅動電路520。
第6圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之電力電路之方塊圖。如第6圖所示，電力電路600包括功率電晶體610、驅動電路620、第一前置驅動電路630以及第二前置驅動電路640，其中功率電晶體610、驅動電路620以及第一前置驅動電路630分別對應至第5圖之功率電晶體510、驅動電路520以及第一前置驅動電路530。
第二前置驅動電路640接收控制信號SC而產生第二內部信號SI2至第一前置驅動電路630，用以進一步增進控制信號SC之驅動能力。第二前置驅動電路640包括第二常開電晶體641以及第二常閉電晶體642。
第二常開電晶體641之閘極端以及源極端係皆耦接至第一前置驅動電路630之第一常閉電晶體532之閘極端，並且第二常開電晶體641之汲極端係由供應電壓VDD所供電。第二常閉電晶體642之閘極端接收控制信號SC，第二常閉電晶體642之源極端係耦接至接地端，而第二常閉電晶體642之汲極端係耦接至第一前置驅動電路630之第一常閉電晶體532之閘極端。
第7圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之電力電路之方塊圖。如第7圖所示，電力電路700包括功率電晶體710、驅動電路720、第一前置驅動電路730、第二前置驅動電路740以及第一遲滯電路750，其中功率電晶體710、驅動電路720、第一前置驅動電路730以及第二前置驅動電路740分別對應至第6圖之功率電晶體610、驅動電路620、第一前置驅動電路630以及第二前置驅動電路640。
第一遲滯電路750接收控制信號SC而產生第三內部信號SI3，用以進一步提供遲滯功能給控制信號SC。第一遲滯電路750包括第一電阻R1、第三常閉電晶體751、第四常閉電晶體752、第五常閉電晶體753以及第二電阻R2。
第一電阻R1係耦接於供應電壓VDD以及第二前置驅動電路740之第二常閉電晶體642之閘極端之間，第三常閉電晶體751之閘極端係耦接至第三節點N3，第三常閉電晶體751之源極端係耦接至第四節點N4，第三常閉電晶體751之汲極端係耦接至第一電阻R1以及第二前置驅動電路740之第二常閉電晶體642之閘極端。第四常閉電晶體752之閘極端係耦接至第三節點N3，第四常閉電晶體752之源極端係耦接至接地端，第四常閉電晶體之汲極端係耦接至第四節點N4。
第五常閉電晶體753之閘極端係耦接至第一電阻R1以及第二前置驅動電路740之第二常閉電晶體642之閘極端，第五常閉電晶體753之源極端係耦接至第四節點N4，第五常閉電晶體753之汲極端係由供應電壓VDD所供電。第二電阻R2係耦接至第三節點N3，並且接收控制信號SC。
第8圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之電力電路之方塊圖。如第8圖所示，電力電路800包括功率電晶體810、驅動電路820、前置驅動電路830以及第一遲滯電路850，其中功率電晶體810、驅動電路820以及第一遲滯電路850分別對應至第7圖之功率電晶體710、驅動電路720以及第一遲滯電路750。
根據本發明之一實施例，前置驅動電路830根據第二內部信號SI2而產生第一內部信號SI1，用以增進控制信號SC之驅動能力。根據本發明之一實施例，第一內部信號SI1以及第二內部信號SI2係為同相。
第9圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之電力電路之方塊圖。如第9圖所示，電力電路900包括功率電晶體910、驅動電路920、前置驅動電路930以及第一遲滯電路950，其中功率電晶體910、驅動電路920、前置驅動電路930以及第一遲滯電路950係分別對應至第8圖之功率電晶體810、驅動電路820、前置驅動電路830以及第一遲滯電路850。
如第9圖所示，前置驅動電路930包括第一子前置驅動電路931以及第二子前置驅動電路932。第一子前置驅動電路931包括第一子常閉電晶體E1、第二子常閉電晶體E2以及第一子常開電晶體D1，其中第一子前置驅動電路931根據第一子內部信號SB1而產生第一內部信號SI1。
第一子常閉電晶體E1之閘極端接收第一子內部信號SB1，第一子常閉電晶體E1之源極端耦接至接地端。第二子常閉電晶體E2之閘極端接收第二內部信號SI2。也就是，第二子常閉電晶體E2之閘極端係耦接至第三子常閉電晶體E3之閘極端。第二子常閉電晶體E2之汲極端係由供應電壓VDD所供電。
第二子常閉電晶體E2之源極端係耦接至第一子常閉電晶體E1之汲極端，其中第一子常閉電晶體E1之汲極端產稱第一內部信號SI1而提供至驅動電路920。第一子常開電晶體D1之閘極端以及源極端耦皆在一起，第一子常開電晶體D1之源極端係由供應電壓VDD所供電。
第二子前置驅動電路932包括第三子常閉電晶體E3、第四子常閉電晶體E4以及第二子常開電晶體D2，其中第二子前置驅動電路932根據第二內部信號SI2而產生第一子內部信號SB1。
第三子常閉電晶體E3之閘極端接收第二內部信號SI2，第三子常閉電晶體E3之源極端係耦接至接地端。第四子常閉電晶體E4之閘極端係耦接至第一遲滯電路950之第三節點N3，第四子常閉電晶體E4之汲極端係由供應電壓VDD所供電。
第四子常閉電晶體E4之源極端係耦接至第三子常閉電晶體E3之汲極端，其中第三子常閉電晶體E4之汲極端產生第一子內部信號SB1並提供至第一子前置驅動電路931。第二子常開電晶體D2之閘極端以及源極端係耦皆在一起，第二子常開電晶體D2之汲極端係由供應電壓VDD所供電。
第10圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之電力電路之方塊圖。如第10圖所示，電力電路1000包括功率電晶體1010、驅動電路1020、前置驅動電路1030以及第一遲滯電路1050，其中功率電晶體1010、驅動電路1020、前置驅動電路1030以及第一遲滯電路1050分別對應至第9圖之功率電晶體910、驅動電路920、前置驅動電路930以及第一遲滯電路950。
如第10圖所示，前置驅動電路1030包括第一子前置驅動電路1031、第二子前置驅動電路1032、第三子前置驅動電路1033以及第四子前置驅動電路1034，其中第一子前置驅動電路1031以及第二子前置驅動電路1032係分別對應至第9圖之第一子前置驅動電路931以及第二子前置驅動電路932，在此不再重複贅述。
第二子前置驅動電路1032包括第三子常閉電晶體E3、第四子常閉電晶體E4以及第二子常開電晶體D2，其中第二子前置驅動電路1032根據第二子內部信號SB2而產生第一子內部信號SB1。
第三子常閉電晶體E3之閘極端接收第二子內部信號SB2，第三子常閉電晶體E3之源極端係耦接至接地端。第四子常閉電晶體E4之閘極端接收第三子內部信號SB3。第四子常閉電晶體E4之汲極端係由供應電壓VDD所供電。
第四子常閉電晶體E4之源極端係耦接至第三子常閉電晶體E3之汲極端，其中第三子常閉電晶體E3之汲極端產生第二子內部信號SB2至第一子前置驅動電路1031。第二子常開電晶體D2之閘極端以及源極端係耦接在一起，第二子常開電晶體D2之汲極端係由供應電壓VDD所供電。
第三子前置驅動電路1033包括第五子常閉電晶體E5、第六子常閉電晶體E6以及第三子常開電晶體D3，其中第三子驅動電路1033根據第三子內部信號SB3而產生第二子內部信號SB2。
第五子常閉電晶體E5之閘極端接收第三子內部信號SB3，第五子常閉電晶體E5之源極端耦接至接地端。第六子常閉電晶體E6之閘極端接收第二內部信號SI2，第六子常閉電晶體E6之汲極端係由供應電壓VDD所供電。
第六子常閉電晶體E6之源極端係耦接至第五子常閉電晶體E5之汲極端，其中第五子常閉電晶體E5之汲極端產生第二子內部信號SB2至第二子前置驅動電路1032。第三子常開電晶體D3之閘極端以及源極端係耦接在一起，第三子常開電晶體D3之汲極端係由供應電壓VDD所供電。
第四子前置驅動電路1034包括第七子常閉電晶體E7、第八子常閉電晶體E8以及第四子常開電晶體D4，其中第四子前置驅動電路1034根據第二內部信號SI2而產生第三子內部信號SB3。
第七子常閉電晶體E7之閘極端接收第二內部信號SI2，第七子常閉電晶體E7之源極端係耦接至接地端。第八子常閉電晶體E8之閘極端係耦接至第一遲滯電路1050之第三節點N3。第八子常閉電晶體E8之汲極端係由供應電壓VDD所供電。
第八子常閉電晶體E8之源極端係耦接至第七子常閉電晶體E7之汲極端，其中第妻子常閉電晶體E7之汲極端產生第三子內部信號SB3至第三子前置驅動電路1033。第四子常開電晶體D4之閘極端以及源極端係耦接在一起，第四子常開電晶體D4之汲極端係由供應電壓VDD所供電。
根據本發明之其他實施例，第8圖之前置驅動電路830可包括偶數個子前置驅動電路，使得第一內部信號SI1以及第二內部信號SI2之相位係為同相。
第11圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之電力電路之方塊圖。如第11圖所示，電力電路1100包括電源轉換器1110、欠壓鎖定電路1120、驅動電路1130以及功率電晶體1140。電源轉換器1110用以將外部電壓VEXT轉換成供應電壓VDD，其中供應電壓VDD對驅動電路1130供電，用以驅動功率電晶體1140。
根據本發明之一些實施例，驅動電路1130可為第2圖或第3圖之驅動電路220、第4圖之驅動電路420、第5圖之驅動電路520以及第一前置驅動電路530之組合、第6圖之驅動電路620、第一前置驅動電路630以及第二前置驅動電路640之組合、第7圖之驅動電路720、第一前置驅動電路730、第二前置驅動電路740以及第一遲滯電路750之組合、第8圖之驅動電路820、前置驅動電路830、以及第一遲滯電路850之組合、第9圖之驅動電路920、前置驅動電路930、以及第一遲滯電路950之組合以及第10圖之驅動電路1020、前置驅動電路1030、以及第一遲滯電路1050之組合之一者。
如第11圖所示，電力電路1100更包括耦接至外部電壓VEXT之靜電防護電路1150。根據本發明之一實施例，由於外部電壓VEXT係由外部提供，因此靜電防護電路1150用以排除外部電壓VEXT之靜電電荷。
第12圖係顯示根據本發明之一實施例所述之電源轉換器以及欠壓鎖定電路之電路圖。如第12圖所示，電源轉換器1210係對應至第11圖之電源轉換器1110，其中電源轉換器1210包括第一轉換常閉電晶體MC1、第二轉換常閉電晶體MC2以及轉換電阻RC。
第一轉換常閉電晶體MC1包括由第二欠壓鎖定節點NUVLO2之欠壓鎖定信號SUVLO所控制之閘極端、耦接至接地端之源極端以及耦接至轉換節點NCV之汲極端。第二轉換常閉電晶體MC2包括耦接至轉換節點NCV之閘極端、耦接至供應電壓VDD之源極端以及耦接至外部電壓VEXT之汲極端，其中第二轉換常閉電晶體MC2回應轉換節點NCV之電壓而將外部電壓VEXT轉換至供應電壓VDD。轉換電阻RC耦接於第二轉換常閉電晶體MC2之汲極端以及轉換節點NCV之間。
根據本發明之一實施例，當欠壓鎖定信號SUVLO係位於低邏輯位準時，第一轉換常閉電晶體MC1係為不導通，外部電壓VEXT透過轉換電阻RC而提供至轉換節點NCV。因此，第二轉換常閉電晶體MC2係為導通，而將外部電壓VEXT轉換至供應電壓VDD。
根據本發明之另一實施例，當欠壓鎖定信號SUVLO係位於高邏輯位準時，第一轉換常閉電晶體MC1係為導通而將轉換節點NCV下拉至接地端。因此，回應係位於高邏輯位準之欠壓鎖定信號SUVLO，第二轉換常閉電晶體MC2係為不導通。
如第12圖所示，欠壓鎖定電路1220係對應至第11圖之欠壓鎖定電路1120，其中欠壓鎖定電路1120包括第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第一欠壓鎖定常閉電晶體MUVLO1、第二欠壓鎖定常閉電晶體MUVLO2以及第三欠壓鎖定常閉電晶體MUVLO3。
第三電阻R3係耦接於外部電壓VEXT以及第一欠壓鎖定節點NUVLO1之間，第四電阻R4係耦接於第一欠壓鎖定節點NUVLO1以及接地端之間。第五電阻R5係耦接於外部電壓VEXT以及第二欠壓鎖定節點NUVLO2。
第一欠壓鎖定常閉電晶體MUVLO1包括耦接至第一欠壓鎖定節點NUVLO1之閘極端、耦接至第三欠壓鎖定節點NUVLO3之源極端以及耦接至第二欠壓鎖定節點NUVLO2之汲極端，其中欠壓鎖定信號SUVLO係產生於第二欠壓鎖定節點NUVLO2。
第二欠壓鎖定常閉電晶體MUVLO2包括耦接至第一欠壓鎖定節點NUVLO1之閘極端、耦接至接地端之源極端以及耦接至第三欠壓鎖定節點NUVLO3之汲極端。第三欠壓鎖定常閉電晶體MUVLO3包括耦接至第二欠壓鎖定節點NUVLO2之閘極端、耦接至第三欠壓鎖定節點NUVLO2之源極端以及由外部電壓VEXT供電之汲極端。
根據本發明之一實施例，當欠壓鎖定電路1220判斷外部電壓VEXT係小於臨限值時，代表外部電壓VEXT係不足以將第一欠壓鎖定常閉電晶體MUVLO1以及第二欠壓鎖定常閉電晶體MUVLO2接導通，使得欠壓鎖定信號SUVLO被上拉至外部電壓VEXT。因此，第一轉換常閉電晶體MC1根據欠壓鎖定信號SUVLO，將轉換節點NCV下拉至接地端，第二轉換常閉電晶體MC2回應轉換節點NCV係位於低邏輯位準而不導通。
根據本發明之另一實施例，當欠壓鎖定電路1220判斷外部電壓VEXT超過臨限值時，代表外部電壓VEXT夠高而導通第一欠壓鎖定常閉電晶體MUVLO1以及第二欠壓鎖定常閉電晶體MUVLO2，使得欠壓鎖定信號SUVLO被下拉至接地端。因此，第一轉換常閉電晶體MC1回應欠壓鎖定信號SUVLO係為低邏輯位準而為不導通，轉換電阻RC將外部電壓VEXT提供至轉換節點NCV。第二轉換常閉電晶體MC2回應轉換節點NCV係位於高邏輯位準而導通。
根據本發明之一實施例，第三電阻R3以及第四電阻R4形成電阻分壓器，用以將外部電壓VEXT分壓而保護第一欠壓鎖定常閉電晶體MUVLO1之閘極端以及第二欠壓鎖定常閉電晶體MUVLO2之閘極端。根據本發明之一實施例，第五電阻R5、第一欠壓鎖定常閉電晶體MUVLO1、第二欠壓鎖定常閉電晶體MUVLO2以及第三欠壓鎖定常閉電晶體MUVLO3係形成遲滯電路。
第13圖係顯示根據本發明之一實施例所述之靜電防護電路之電路圖。如第13圖所示，靜電防護電路1300對應至第11圖之靜電防護電路1150，其中靜電防護電路1300包括第一電容1301、第二電容1302、靜電防護電阻1303以及靜電防護常閉電晶體1304。
第一電容1301係耦接於係耦接於外部電壓VEXT以及靜電防護節點NESD之間，第二電容1302係耦接於靜電防護節點NESD以及接地端之間。
靜電防護電阻1303耦接於靜電防護節點NESD以及接地端之間，用以將靜電防護節點NESD耦接至接地端。靜電防護常閉電晶體1304包括源極端、及極端以及閘極端，其中源極端係耦接至接地端、汲極端係由外部電壓VEXT所供電，閘極端係耦接至靜電防護節點NESD。
根據本發明之一實施例，當外部電壓VEXT係遭受靜電脈衝之應力時，第一電容1301以及第二電容1302用以耦和靜電脈衝至靜電防護節點NESD，使得靜電防護常閉電晶體1304根據靜電防護節點NESD之電壓而導通，進而將靜電電荷排除至接地端。
根據本發明之一實施例，靜電防護電阻1303之電阻值係用以決定靜電防護常閉電晶體1304維持導通的時間。根據本發明之一實施例，靜電脈衝係由第一電容1301以及第二電容1302所分壓而產生靜電防護節點NESD之電壓。換句話說，第一電容1301與第二電容1302之比例用以決定靜電脈衝是否夠高以導通靜電防護常閉電晶體1304。
根據本發明之另一實施例，當第11圖之電力電路1100係為正常操作時，由於靜電防護節點NESD係透過靜電電阻1303而耦接至接地端，因此靜電防護常閉電晶體1304係為不導通。
以上所述為實施例的概述特徵。所屬技術領域中具有通常知識者應可以輕而易舉地利用本發明為基礎設計或調整以實行相同的目的和/或達成此處介紹的實施例的相同優點。所屬技術領域中具有通常知識者也應了解相同的配置不應背離本創作的精神與範圍，在不背離本創作的精神與範圍下他們可做出各種改變、取代和交替。說明性的方法僅表示示範性的步驟，但這些步驟並不一定要以所表示的順序執行。可另外加入、取代、改變順序和/或消除步驟以視情況而作調整，並與所揭露的實施例精神和範圍一致。
100、200、400、500、600、700 、800、900、1000、1100電力電路 110A第一功率電晶體 110B第二功率電晶體 210、410、510、610、710、810、910、1010、1140功率電晶體 220、420、520、620、720、820、920、1020驅動電路 221上橋電晶體 222下橋電晶體 230電荷泵 310第一單向導通裝置 320第二單向導通裝置 330第三單向導通裝置 340開關 421上橋電晶體 423上橋常開電晶體 530第一前置驅動電路 531第一常開電晶體 532第一常閉電晶體 630、730第一前置驅動電路 640、740第二前置驅動電路 641第二常開電晶體 642第二常閉電晶體 750、850、950、1050第一遲滯電路 751第三常閉電晶體 752第四常閉電晶體 753第五常閉電晶體 830、930、1030前置驅動電路 931、1031第一子前置驅動電路 932、1032第二子前置驅動電路 1033第三子前置驅動電路 1034第四子前置驅動電路 1110、1210電源轉換器 1120、1220欠壓鎖定電路 1130驅動電路 1150、1300靜電防護電路 1301第一電容 1302第二電容 1303靜電防護電阻 1304靜電防護常閉電晶體 C電容 CB升壓電容 DRV1上橋驅動電路 DRV2下橋驅動電路 DB升壓二極體 E1第一子常閉電晶體 E2第二子常閉電晶體 E3第三子常閉電晶體 E4第四子常閉電晶體 E5第五子常閉電晶體 E6第六子常閉電晶體 E7第七子常閉電晶體 E8第八子常閉電晶體 D1第一子常開電晶體 D2第二子常開電晶體 D3第三子常開電晶體 D4第四子常開電晶體 L電感 IP功率電流 R1第一電阻 R2第二電阻 RL負載裝置 RD放電電阻 SW切換節點 VB升壓電壓 VDD供應電壓 VD驅動電壓 VH上橋電壓 VIN輸入電壓 VEXT外部電壓 SC控制信號 SB1第一子內部信號 SB2第二子內部信號 SB3第三子內部信號 SI1第一內部信號 SI2第二內部信號 SI3第三內部信號 SUVLO欠壓鎖定信號 ND驅動節點 NESD靜電防護節點 NH上橋節點 N1第一節點 N2第二節點 N3第三節點 N4第四節點 NUVLO1第一欠壓鎖定節點 NUVLO2第二欠壓鎖定節點 NUVLO3第三欠壓鎖定節點 NCV轉換節點 MC1第一轉換常閉電晶體 MC2第二轉換常閉電晶體 MUVLO1第一欠壓鎖定常閉電晶體 MUVLO2第二欠壓鎖定常閉電晶體 MUVLO3第三欠壓鎖定常閉電晶體 RC轉換電阻 R3第三電阻 R4第四電阻 R5第五電阻
第1圖係顯示一般的電力電路； 第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之電力電路之方塊圖； 第3圖係顯示根據本發明之一實施例所述之第2圖之電力電路200之電荷泵之電路圖； 第4圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之電力電路之方塊圖； 第5圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之電力電路之方塊圖； 第6圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之電力電路之方塊圖； 第7圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之電力電路之方塊圖； 第8圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之電力電路之方塊圖； 第9圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之電力電路之方塊圖； 第10圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之電力電路之方塊圖； 第11圖係顯示根據本發明之另一實施例所述之電力電路之方塊圖； 第12圖係顯示根據本發明之一實施例所述之電源轉換器以及欠壓鎖定電路之電路圖；以及 第13圖係顯示根據本發明之一實施例所述之靜電防護電路之電路圖。
1100電力電路 1110電源轉換器 1120欠壓鎖定電路 1130驅動電路 1150靜電防護電路 VDD供應電壓 VEXT外部電壓 SUVLO欠壓鎖定信號

Claims (26)

  1. 一種電力電路，包括： 一電源轉換器，根據一欠壓鎖定信號，將一外部電壓轉換至一供應電壓； 一欠壓鎖定電路，當上述外部電壓超過一臨限值時，產生上述欠壓鎖定信號； 一功率電晶體，根據一驅動節點之一驅動電壓，汲取一功率電流；以及 一驅動電路，包括： 一上橋電晶體，根據一上橋節點之一上橋電壓，將上述供應電壓提供至上述驅動節點； 一下橋電晶體，根據一第一內部信號，將上述驅動節點耦接至一接地端； 一電荷泵，耦接至上述上橋節點以及上述驅動節點，其中上述電荷泵用以根據上述第一內部信號，產生超過上述供應電壓之上述上橋電壓；以及 一前置驅動電路，根據一控制信號產生上述第一內部信號，其中上述前置驅動電路用以增進上述控制信號之驅動能力。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電力電路，其中上述驅動電路更包括： 一第一遲滯電路，耦接於上述控制信號以及上述前置驅動電路之間，其中上述第一遲滯電路接收上述控制信號而產生一第二內部信號，使得上述前置驅動電路根據上述第二內部信號而產生上述第一內部信號，其中上述第一遲滯電路用以提供一遲滯功能給上述控制信號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電力電路，其中上述第一遲滯電路包括： 一第一電阻，耦接於上述供應電壓以及一輸出節點之間，其中上述第二內部信號係產生於上述輸出節點； 一第三常閉電晶體，包括耦接至一第三節點之閘極端、耦接至一第四節點之源極端以及耦接至上述輸出節點之汲極端； 一第四常閉電晶體，包括耦接至上述第三節點之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及耦接至上述第四節點之汲極端； 一第五常閉電晶體，包括耦接至上述輸出節點之閘極端、耦接至上述第四節點之源極端以及由上述供應電壓供電之汲極端；以及 一第二電阻，耦接至上述第三節點且接收上述控制信號。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電力電路，其中上述前置驅動電路包括： 一第一子前置驅動電路，根據一第一子內部信號，產生上述第一內部信號； 一第二子前置驅動電路，根據一第二子內部信號，產生上述第一子內部信號； 一第三子前置驅動電路，根據一第三子內部信號，產生上述第二子內部信號；以及 一第四子前置驅動電路，根據上述第二內部信號，產生上述第三子內部信號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電力電路，其中上述第一子前置驅動電路包括： 一第一子常閉電晶體，包括接收上述第一子內部信號之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及產生上述第一內部信號之汲極端； 一第二子常閉電晶體，包括接收上述第二子內部信號之閘極端、耦接至上述第一子常閉電晶體之汲極端之源極端以及由上述供應電壓供電之汲極端；以及 一第一子常開電晶體，包括耦接至上述第一子常閉電晶體之汲極端之閘極端、耦接至上述第一子常閉電晶體之汲極端之源極端以及由上述供應電壓供電之汲極端。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電力電路，其中上述第二子前置驅動電路包括： 一第三子常閉電晶體，包括接收上述第二子內部信號之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及產生上述第一子內部信號之汲極端； 一第四子常閉電晶體，包括接收上述第三子內部信號之閘極端、耦接至第三子常閉電晶體之源極端以及由上述供應電壓供電之汲極端；以及 一第二子常開電晶體，包括耦接至上述第三子常閉電晶體之汲極端之閘極端、耦接至上述第三子常閉電晶體之汲極端之源極端以及由上述供應電壓供電之汲極端。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電力電路，其中上述第三子前置驅動電路包括： 一第五子常閉電晶體，包括接收上述第三子內部信號之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及產生上述第二子內部信號之汲極端； 一第六子常閉電晶體，包括接收上述第二內部信號之閘極端、耦接至上述第五子常閉電晶體之汲極端之源極端以及由上述供應電壓供電之汲極端；以及 一第三子常開電晶體，包括耦接至上述第五子常閉電晶體之汲極端之閘極端、耦接至上述第五子常閉電晶體之汲極端之源極端以及由上述供應電壓供電之汲極端。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之電力電路，其中上述第四子前置驅動電路包括： 一第七子常閉電晶體，包括接收上述第二內部信號之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及產生上述第三子內部信號之汲極端； 一第八子常閉電晶體，包括耦接至上述第一遲滯電路之上述第三節點之閘極端、耦接至上述第七子常閉電晶體之汲極端之源極端以及由上述供應電壓供電之汲極端；以及 一第四子常開電晶體，包括耦接至上述第七子常閉電晶體之汲極端之閘極端、耦接至上述第七子常閉電晶體之汲極端之源極端以及由上述供應電壓供電之汲極端。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電力電路，其中上述上橋電晶體以及上述下橋電晶體係為常閉電晶體。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之電力電路，其中上述功率電晶體係為一砷化鎵電晶體。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之電力電路，其中上述電荷泵包括： 一第一單向導通元件，單方向的將上述供應電壓提供至一第一節點； 一電容，耦接於上述第一節點以及一第二節點之間； 一放電電阻，耦接於上述第一節點以及上述上橋節點之間； 一第二單向導通元件，當上述第二節點之電壓超過上述上橋節點之電壓時，單方向的將上述第二節點耦接至上述上橋節點； 一第三單向導通元件，當上述驅動電壓超過上述第二節點之電壓時，單方向的將上述驅動電壓提供至上述第二節點；以及 一開關，接收上述控制信號，用以根據上述控制信號，將上述上橋節點耦接至上述接地端。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之電力電路，其中當上述控制信號係為一高電壓位準時，上述開關係為導通且上述電容係由上述供應電壓經由上述第一單向導通元件、上述第二單向導通元件以及上述開關進行充電，其中當上述控制信號係為一低電壓位準時，上述開關係為不導通，上述第三單向導通元件將驅動電壓提供至上述第二節點，上述電容經由上述放電電阻放電至上述上橋節點。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之電力電路，其中上述第一單向導通元件、上述第二單向導通元件以及上述第三單向導通元件之每一者係為一二極體或耦接為二極體形式之一常閉電晶體。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之電力電路，其中上述驅動電路更包括： 一上橋常開電晶體，包括耦接至上述驅動節點之源極端、耦接至上述驅動節點之閘極端以及由供應電壓供電之汲極端，其中上述上橋常開電晶體用以增進上述上橋電晶體之驅動能力。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之電力電路，其中上述電源轉換器包括： 一第一轉換常閉電晶體，包括由欠壓鎖定信號控制之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及耦接至一轉換節點之汲極端； 一第二轉換常閉電晶體，包括耦接至上述轉換節點之閘極端、耦接至上述供應電壓之源極端以及耦接至上述外部電壓之汲極端，其中上述第二轉換常閉電晶體回應上述轉換節點之電壓，將上述外部電壓轉換至上述供應電壓；以及 一轉換電阻，耦接於上述第二轉換常閉電晶體之汲極端以及上述轉換節點之間。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之電力電路，其中上述欠壓鎖定電路包括： 一第三電阻，耦接於上述外部電壓以及一第一欠壓鎖定節點之間； 一第四電阻，耦接於上述第一欠壓鎖定節點以及上述接地端之間； 一第五電阻，耦接於上述外部電壓以及一第二欠壓鎖定節點之間； 一第一欠壓鎖定常閉電晶體，包括耦接至上述第一欠壓鎖定節點之閘極端、耦接至一第三欠壓鎖定節點之源極端以及耦接至上述第二欠壓鎖定節點之汲極端，其中上述欠壓鎖定信號係產生於上述第二欠壓鎖定節點； 一第二欠壓鎖定常閉電晶體，包括耦接至上述第一欠壓鎖定節點之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及耦接至上述第三欠壓鎖定節點之汲極端；以及 一第三欠壓鎖定常閉電晶體，包括耦接至上述第二欠壓鎖定節點之閘極端、耦接至上述第三欠壓鎖定節點之源極端以及由上述外部電壓供電之汲極端。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之電力電路，更包括： 一靜電防護電路，耦接至上述外部電壓。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之電力電路，其中上述靜電防護電路包括： 一第一電容，耦接於一靜電防護節點以及上述外部電壓之間； 一第二電容，耦接於上述靜電防護節點以及上述接地端之間； 一靜電防護電阻，耦接於上述靜電防護節點以及上述接地端之間；以及 一靜電防護常閉電晶體，包括耦接至上述靜電防護節點之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及由上述外部電壓供電之汲極端。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之電力電路，其中當上述外部電壓遭受一靜電脈衝時，上述第一電容以及上述第二電容之比例用以決定上述靜電脈衝是否夠高以導通上述靜電防護常閉電晶體，上述靜電防護電阻用以決定上述靜電防護常閉電晶體導通之時間。
  20. 一種積體電路，用以驅動一功率電晶體，其中上述功率電晶體根據一驅動節點之一驅動電壓，汲取一功率電流，上述積體電路包括： 一電源轉換器，根據一欠壓鎖定信號，將一外部電壓轉換至一供應電壓； 一欠壓鎖定電路，當上述外部電壓超過一臨限值時，產生上述欠壓鎖定信號； 一上橋電晶體，根據一上橋節點之一上橋電壓，將上述供應電壓提供至上述驅動節點； 一下橋電晶體，根據一第一內部信號，將上述驅動節點耦接至一接地端； 一電荷泵，耦接至上述上橋節點以及上述驅動節點，其中上述電荷泵用以根據上述第一內部信號，產生超過上述供應電壓之上述上橋電壓；以及 一前置驅動電路，根據一控制信號產生上述第一內部信號，其中上述前置驅動電路用以增進上述控制信號之驅動能力。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之積體電路，更包括： 一第一遲滯電路，耦接於上述控制信號以及上述前置驅動電路之間，其中上述第一遲滯電路接收上述控制信號而產生一第二內部信號，使得上述前置驅動電路根據上述第二內部信號而產生上述第一內部信號，其中上述第一遲滯電路用以提供一遲滯功能給上述控制信號。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之積體電路，其中上述電源轉換器包括： 一第一轉換常閉電晶體，包括由欠壓鎖定信號控制之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及耦接至一轉換節點之汲極端； 一第二轉換常閉電晶體，包括耦接至上述轉換節點之閘極端、耦接至上述供應電壓之源極端以及耦接至上述外部電壓之汲極端，其中上述第二轉換常閉電晶體回應上述轉換節點之電壓，將上述外部電壓轉換至上述供應電壓；以及 一轉換電阻，耦接於上述第二轉換常閉電晶體之汲極端以及上述轉換節點之間。
  23. 如申請專利範圍第20項所述之積體電路，其中上述欠壓鎖定電路包括： 一第三電阻，耦接於上述外部電壓以及一第一欠壓鎖定節點之間； 一第四電阻，耦接於上述第一欠壓鎖定節點以及上述接地端之間； 一第五電阻，耦接於上述外部電壓以及一第二欠壓鎖定節點之間； 一第一欠壓鎖定常閉電晶體，包括耦接至上述第一欠壓鎖定節點之閘極端、耦接至一第三欠壓鎖定節點之源極端以及耦接至上述第二欠壓鎖定節點之汲極端，其中上述欠壓鎖定信號係產生於上述第二欠壓鎖定節點； 一第二欠壓鎖定常閉電晶體，包括耦接至上述第一欠壓鎖定節點之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及耦接至上述第三欠壓鎖定節點之汲極端；以及 一第三欠壓鎖定常閉電晶體，包括耦接至上述第二欠壓鎖定節點之閘極端、耦接至上述第三欠壓鎖定節點之源極端以及由上述外部電壓供電之汲極端。
  24. 如申請專利範圍第20項所述之積體電路，更包括： 一靜電防護電路，耦接至上述外部電壓。
  25. 如申請專利範圍第24項所述之積體電路，其中上述靜電防護電路包括： 一第一電容，耦接於一靜電防護節點以及上述外部電壓之間； 一第二電容，耦接於上述靜電防護節點以及上述接地端之間； 一靜電防護電阻，耦接於上述靜電防護節點以及上述接地端之間；以及 一靜電防護常閉電晶體，包括耦接至上述靜電防護節點之閘極端、耦接至上述接地端之源極端以及由上述外部電壓供電之汲極端。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之積體電路，其中當上述外部電壓遭受一靜電脈衝時，上述第一電容以及上述第二電容之比例用以決定上述靜電脈衝是否夠高以導通上述靜電防護常閉電晶體，上述靜電防護電阻用以決定上述靜電防護常閉電晶體導通之時間。
TW108129940A 2019-05-03 2019-08-22 電力電路以及積體電路 TWI711257B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/403,369 2019-05-03
US16/403,369 US10637459B2 (en) 2016-12-30 2019-05-03 Driving circuit and an under-voltage lockout circuit of a power circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202042485A TW202042485A (zh) 2020-11-16
TWI711257B true TWI711257B (zh) 2020-11-21

Family

ID=68944284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108129940A TWI711257B (zh) 2019-05-03 2019-08-22 電力電路以及積體電路

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3736984A1 (zh)
CN (1) CN111884490B (zh)
TW (1) TWI711257B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113258764B (zh) * 2021-06-22 2021-11-09 浙江大学 高压驱动电路及功率模块

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201121215A (en) * 2009-12-09 2011-06-16 Grenergy Opto Inc PWM controller of low UVLO voltage.
TW201823905A (zh) * 2016-12-30 2018-07-01 台達電子工業股份有限公司 穩壓器以及積體電路
TWI637595B (zh) * 2017-11-17 2018-10-01 新唐科技股份有限公司 半橋電路驅動晶片及其驅動方法
TW201909560A (zh) * 2014-09-16 2019-03-01 美商納維達斯半導體公司 使用氮化鎵裝置半橋功率轉換電路

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1275326C (zh) * 2002-03-26 2006-09-13 华邦电子股份有限公司 一种静电放电保护电路
DE10344849B3 (de) * 2003-09-26 2005-07-21 Infineon Technologies Ag Integrierte Schaltung mit Schutz vor elektrostatischer Entladung
CN101237182A (zh) * 2008-02-19 2008-08-06 北京中星微电子有限公司 一种形成用于欠压锁定电路的基准电压的方法以及该电路
KR20110037367A (ko) * 2009-10-06 2011-04-13 페어차일드코리아반도체 주식회사 스위치 구동 회로 및 구동 방법
CN101958640A (zh) * 2010-10-15 2011-01-26 苏州大学 带有带隙基准结构的欠压锁存电路
CN102044957A (zh) * 2010-12-02 2011-05-04 矽创电子股份有限公司 切换式电源供应器的高压启动装置
CN202373957U (zh) * 2011-12-28 2012-08-08 东莞市茂扬科技股份有限公司 过压及欠压保护电路
CN109088393A (zh) * 2017-06-13 2018-12-25 常州格力博有限公司 欠压保护电路和电子设备

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201121215A (en) * 2009-12-09 2011-06-16 Grenergy Opto Inc PWM controller of low UVLO voltage.
TW201909560A (zh) * 2014-09-16 2019-03-01 美商納維達斯半導體公司 使用氮化鎵裝置半橋功率轉換電路
TW201823905A (zh) * 2016-12-30 2018-07-01 台達電子工業股份有限公司 穩壓器以及積體電路
TWI637595B (zh) * 2017-11-17 2018-10-01 新唐科技股份有限公司 半橋電路驅動晶片及其驅動方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111884490A (zh) 2020-11-03
TW202042485A (zh) 2020-11-16
EP3736984A1 (en) 2020-11-11
CN111884490B (zh) 2022-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI631806B (zh) 電力電路以及驅動電路
TWI641218B (zh) 增強模式fet閘極驅動器ic
US8766711B2 (en) Switching circuit with controlled driver circuit
US10461737B2 (en) Configurable clamp circuit
US10666246B2 (en) Driving circuit and a desaturation circuit of a power circuit
JP2024014878A (ja) 半導体装置
TWI711257B (zh) 電力電路以及積體電路
TWI692927B (zh) 電力電路以及驅動電路
WO2020021757A1 (ja) スイッチ回路及び電力変換装置
WO2022070806A1 (ja) スイッチング素子の駆動回路及びスイッチング回路
CN116339427A (zh) 传输门驱动器
CN109428492B (zh) 开关变换器、操作开关变换器的方法以及箝位电路
US10637459B2 (en) Driving circuit and an under-voltage lockout circuit of a power circuit
US20240204765A1 (en) Driver discharge circuit
US20240072675A1 (en) Switching frequency control for integrated resonant half-bridge isolated dc/dc with burst mode operation
US11863177B2 (en) H-bridge driver with output signal compensation
US12027978B2 (en) Switching regulator with configurable snubber
US20230318465A1 (en) Pulse width modulator for a stacked half bridge
US20240113620A1 (en) Reverse recovery protection in a switching voltage converter
US20240213874A1 (en) Gate driver circuit
US20230402920A1 (en) Switching regulator with configurable snubber
WO2024129799A1 (en) Driver discharge circuit