專利名稱：用于功率變換器的放大器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率變換器，并且更尤其涉及在降低了寄生開關(guān)器件(parasitic switching device)活動(dòng)性的功率變換器中的放大器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
配備功率電子器件的集成電路以及相關(guān)電路使成本高效的解決方案能夠在功率管理中解決復(fù)雜問題。將上千個(gè)有源器件以及它們的連接件架構(gòu)到一個(gè)單片半導(dǎo)體元件中，制成了非常高效的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)使用最少的材料封裝并使得不可靠的連接最少化。原理上這些器件的限制在于其不能存儲(chǔ)大量的能量(電容器和電感器的尺寸有限)，并且在一個(gè)組件內(nèi)多個(gè)器件的密集布置導(dǎo)致了非預(yù)期的信號(hào)(電流)從高電流構(gòu)件被耦接到該電路的其它信號(hào)部分上。寄生元件，諸如與功率MOSFET相鄰地形成的非預(yù)期的雙極性晶體管，通常限制電壓和電流水平，在此處MOSFET可以可靠地工作而不會(huì)被破壞。

發(fā)明內(nèi)容
放大器系統(tǒng)通過將包括在放大器系統(tǒng)中的半導(dǎo)體基板上出現(xiàn)的至少一個(gè)寄生開關(guān)器件反向偏置，使寄生開關(guān)器件的活動(dòng)力最小化。該放大器系統(tǒng)包括在半導(dǎo)體基板上的集成電路中形成的作為功率開關(guān)的開關(guān)器件，諸如功率M0SFET。這些開關(guān)器件可包括第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件，該第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件在半橋功率級(jí)配置下可協(xié)同地進(jìn)行切換，以在該半導(dǎo)體的輸出節(jié)點(diǎn)上生成放大的輸出信號(hào)。該半導(dǎo)體還可包括用于接收電源電壓的電源輸入節(jié)點(diǎn)，以及與基板耦接的基板節(jié)點(diǎn)。電阻器和電容器可并聯(lián)耦接在電源輸入節(jié)點(diǎn)和基板節(jié)點(diǎn)之間。電容器可在第一和第二開關(guān)器件的開關(guān)周期期間被充電成去偏置(de-biasing)電壓，以將所出現(xiàn)的任何寄生開關(guān)器件反向偏置。當(dāng)?shù)谝缓偷诙_關(guān)器件基本上都不導(dǎo)電時(shí)，該電容器可使用在第一和第二開關(guān)的開關(guān)周期期間(續(xù)流(free-wheeling)部分)發(fā)生的續(xù)流電流進(jìn)行充電。在一個(gè)示例配置中，放大器系統(tǒng)可額外地包括耦接在輸出節(jié)點(diǎn)和基板節(jié)點(diǎn)之間的二極管。該二極管可通過續(xù)流電流正向偏置對(duì)電容器進(jìn)行充電。該二極管可連同作為分流電路(shunt circuit)的電阻器和電容器與被包括在第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件之一中的續(xù)流體二極管并聯(lián)。該二極管的正向電壓可小于被包括在第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件之一中的續(xù)流體二極管的正向電壓，使得二極管被導(dǎo)通，并且在續(xù)流體二極管被導(dǎo)通之前開始對(duì)電容器充電。對(duì)該放大器系統(tǒng)感興趣的特征是，在一些示例配置中電阻器、電容器和二極管 (如果存在)可以是在半導(dǎo)體外部的。因此，輸出節(jié)點(diǎn)、電源輸入節(jié)點(diǎn)和基板節(jié)點(diǎn)可分別從半導(dǎo)體伸出到該半導(dǎo)體的各個(gè)外部管腳。對(duì)該放大器系統(tǒng)的另一個(gè)感興趣的特征是可包括任意數(shù)量的開關(guān)器件。由此，放大器系統(tǒng)可包括任意數(shù)量的半橋功率級(jí)或者全橋功率級(jí)。電阻器和電容器可以是半橋功率級(jí)或全橋功率級(jí)中每一個(gè)的公共的充/放電電路。
對(duì)該放大器系統(tǒng)的又另一個(gè)感興趣的特征是，該系統(tǒng)可通過保持寄生開關(guān)器件基本切斷對(duì)開關(guān)器件安全操作區(qū)域提供低成本的擴(kuò)展。對(duì)這些開關(guān)器件安全操作區(qū)域的擴(kuò)展可增加半導(dǎo)體的功率輸出。當(dāng)寄生開關(guān)器件保持?jǐn)嚅_時(shí)，不僅該開關(guān)器件的安全操作區(qū)域相對(duì)更高的電壓和電流被擴(kuò)展，而且可以降低噪聲電流和電磁干擾(EMI)。被擴(kuò)展的續(xù)流體二極管恢復(fù)時(shí)間可導(dǎo)致噪聲電流，而且，在高電壓下動(dòng)態(tài)雪崩可能導(dǎo)致噪聲電流。對(duì)于一個(gè)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，根據(jù)對(duì)以下附圖和詳細(xì)說明的考查，本發(fā)明的其它系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)勢將會(huì)，或者將變得顯而易見。所有這樣的系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)勢將意圖被包括在本說明書中，包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，并且受到隨附的權(quán)利要求書的保護(hù)。


參考后續(xù)的附圖和描述可更好地理解本發(fā)明。圖中的組件不必要依比例繪制，重點(diǎn)放在說明本發(fā)明的原理上。此外，貫穿不同的視圖，在圖中相似的參考標(biāo)號(hào)代表相應(yīng)的部分。圖I是具有CMOS集成電路架構(gòu)的形式的示例半導(dǎo)體架構(gòu)；圖2是圖I中具有所說明的寄生開關(guān)器件示例的示例半導(dǎo)體架構(gòu)；圖3是包括半橋功率級(jí)的示例放大器系統(tǒng)的電路圖；圖4是包括分流電路的圖3放大器系統(tǒng)的電路圖；圖5是包括全橋功率級(jí)和分流電路的示例放大器系統(tǒng)的電路圖；圖6是放大器系統(tǒng)的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式圖I是結(jié)合在諸如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)功率IC的半導(dǎo)體102中的集成電路(IC) 100的示例架構(gòu)。示例功率IC是建立在輕摻雜P型基板(lightly doped P-type substrate)上的，其使用更高摻雜的N阱以限定被建立在同一基板上的開關(guān)器件(諸如P 溝道M0SFET)。在其它示例中，這些開關(guān)器件可以是其它裝置，例如PNP雙極結(jié)型晶體管 (BJT)、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、晶閘管(thyristor)或者包括在集成電路中并且能夠在導(dǎo)電和非導(dǎo)電狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變的任意其它形式的功率晶體管、機(jī)構(gòu)或者器件。雖然在以下的討論中使用了術(shù)語“M0SFETS”，但是其應(yīng)該被理解為，這種開關(guān)器件并不限于MOSFET開關(guān)器件。N阱可以通過諸如電源被偏置成比在該IC100中包含的任何電路更為正向地偏置。 在其它示例中，半導(dǎo)體可包括在輕摻雜η型基板上的P阱。在圖I中，NMOS器件可被直接建立在基板上或者在由正供電電壓(Vdd)通過電源支持的深N型埋層(NBL)形成的N型盆 (N tub)內(nèi)。由電源供應(yīng)的負(fù)供電電壓(Vss)可被施加給該基板中的P阱。NMOS和PMOS器件可在基板上由橫向結(jié)構(gòu)形成，其中，源極(S)、柵極(G)和漏極 (D)橫向排列。備選地，或者此外，NMOS和PMOS器件可在基板上成垂直結(jié)構(gòu)形成。在P外延區(qū)域(Pipi)內(nèi)的N阱還可被用于容納除諸如MOSFET的開關(guān)器件以外的電阻器、小型電感器和電容器。可使用絕緣硅(SOI)的絕緣方法，而非具有N層絕緣的P型基板。這種構(gòu)架的單片性質(zhì)造成了寄生器件。在圖2中指示出了寄生雙極型器件202的一些示例。諸如MOSFET的開關(guān)器件可固有地包含寄生開關(guān)器件，諸如寄生雙極結(jié)型晶體管(BJT)，其可能位于每一個(gè)開關(guān)器件中。雖然在以下討論中使用了術(shù)語“BJT”，但是應(yīng)該理解，寄生開關(guān)器件不應(yīng)被限制于BJT，而是可以是任意形式的寄生開關(guān)器件。在圖2中并未示出在實(shí)際的IC中可能出現(xiàn)的所有寄生NPN BJT，但是，在圖2中示出的那些可代表對(duì)IC 健壯功能性的重要限制。典型地，寄生開關(guān)器件的高電流擊穿電壓在相當(dāng)大的程度上低于以寄生開關(guān)器件為部件的開關(guān)器件的擊穿電壓。例如，在較低的BJT集電極電流下，而非在較高的BJT集電極電流下，擊穿電壓等于MOSFET的漏極到源極擊穿電壓(BV dss)。因此， 應(yīng)該避免寄生開關(guān)器件電流(諸如BJT集電極電流)變大。通過設(shè)計(jì)可使得由這樣的寄生開關(guān)器件進(jìn)行的導(dǎo)電最小化。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)半導(dǎo)體的基板被連接/短接到MOSFET的源極時(shí)，注入基板的電流趨向于返回源極而不是使其開啟寄生BJT。對(duì)于寄生晶體管的基極來說可具有三種主要的充電電源I.來自迅速增長的漏極源極電壓(Vds)的位移/電容性電流；2.由先前的漏極基板結(jié)(drain-to-substrate junction)的正向偏置在該區(qū)域中留下的電量。3.由在漏極區(qū)域中的高電場引起的熱載流子電流(hot-carrier current)(少數(shù)載流子)。在漏極和基板之間的電容提供了用于寄生BJT的大導(dǎo)通電流(turn-on current)，MOSFET的設(shè)計(jì)能夠至少部分地包含寄生BJT，這種MOSFET的設(shè)計(jì)有效地將電流路徑選擇到MOSFET源極引線。然而，該導(dǎo)通電流并不只是起到使寄生BJT開啟的作用的電流。功率變換器,諸如音頻放大器,可使用功率IC來驅(qū)動(dòng)負(fù)載。在一些示例中，使用功率IC的功率變換器可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載，諸如揚(yáng)聲器，該功率變換器使用高頻脈沖信號(hào)的寬度調(diào)制以將能量以近乎無損失受控傳輸?shù)姆绞教峁┙o電感性負(fù)載。D類(Class-D)音頻放大器就是一種這樣的功率變換器的不例。圖3是一種具有可被包括在功率變換器中的半橋功率級(jí)的示例放大器系統(tǒng)300。 這種半橋功率級(jí)可使用由第一柵極驅(qū)動(dòng)器304驅(qū)動(dòng)的第一開關(guān)器件302，以及由第二柵極驅(qū)動(dòng)器308驅(qū)動(dòng)的第二開關(guān)器件306實(shí)現(xiàn)。該第一和第二柵極驅(qū)動(dòng)器304和308可基于被提供給輸入節(jié)點(diǎn)310的輸入信號(hào)來驅(qū)動(dòng)各自的第一和第二開關(guān)器件302和306。該輸入節(jié)點(diǎn)310可以是在半導(dǎo)體上的外部管腳，或者可以是集成電路的一部分，其接收輸入信號(hào)。輸入信號(hào)可以是一個(gè)或更多個(gè)控制信號(hào)，諸如脈沖寬度調(diào)制的信號(hào)。在音頻放大器系統(tǒng)的一個(gè)示例中，該輸入信號(hào)可以是通過使用高速比較器將三角波與音頻信號(hào)進(jìn)行比較以依據(jù)音頻信號(hào)的瞬時(shí)幅度生成一系列具有不同寬度的脈沖所生成的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。備選地，在另一個(gè)音頻放大器系統(tǒng)示例中，數(shù)字信號(hào)處理器可根據(jù)音頻信號(hào)生成脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。該功率變換器可包括其它裝置和系統(tǒng)，諸如處理器、存儲(chǔ)器、濾波器、用戶接口、通信接口或者在功率變換器中包括的任意其它功能特性，諸如音頻放大器。第一和第二開關(guān)器件302和306可以是作為在半導(dǎo)體的基板312中的集成電路的一部分被包括的功率M0SFET。在半橋配置中，第一和第二開關(guān)器件302和306可分別被稱為高側(cè)開關(guān)(HSFET)，和低側(cè)開關(guān)(LSFET)。集成電路可從一個(gè)或更多個(gè)外部電源進(jìn)行供電。在圖3中，第一電源輸入節(jié)點(diǎn)314 可接收正電源電壓(+Vcc)作為輸入電壓。該第一電源輸入節(jié)點(diǎn)314可包括在半導(dǎo)體上的外部管腳，其還通過基板312在IC內(nèi)部與第一開關(guān)器件302耦接。第二電源輸入節(jié)點(diǎn)316 可接收負(fù)電源電壓(-Vcc)作為輸入電壓。該第二開關(guān)器件306和第二柵極驅(qū)動(dòng)308可通過基板312耦接到IC內(nèi)部的第二電源輸入節(jié)點(diǎn)316。該第二電源輸入節(jié)點(diǎn)316還可包括在半導(dǎo)體上的外部管腳。在第二電源輸入節(jié)點(diǎn)316處接收的電壓可以是放大器半橋的最負(fù)電源電壓 (-Vcc)。由此，在該第二電源輸入節(jié)點(diǎn)316處接收的電壓可以是該第二開關(guān)器件306的最負(fù)供電電壓電位。在一些示例中，最負(fù)電源電壓(-Vcc)可以是接地電壓。在其它功率IC示例中，最負(fù)電源電壓(-Vcc)可以大于或者小于零伏。在進(jìn)一步的其它示例中，電源輸入可以基于開關(guān)器件是N型還是P型器件(諸如NMOS和PMOS器件)而被反向，使得第一電源輸入節(jié)點(diǎn)314接收負(fù)電源電壓(-Vcc)，而第二電源輸入節(jié)點(diǎn)316接收正電源電壓(+Vcc)。 因此，在以下討論中，雖然未指示出，但是正負(fù)電源電壓可互換。在圖3中,基板312通過跨接電路(jumper circuit) 318與負(fù)電源電壓(_Vcc)率禹合。該跨接電路318在第二電源輸入節(jié)點(diǎn)316和基板輸入節(jié)點(diǎn)320之間形成了短路。該基板輸入節(jié)點(diǎn)320具有外接到半導(dǎo)體的外部管腳的形式。由此，分流電路318在半導(dǎo)體外部。 在其它示例中，基板312可通過在半導(dǎo)體內(nèi)部且被包括在IC內(nèi)的分流電路318被耦接到負(fù)電源電壓(-Vcc)上。在工作期間，半橋功率級(jí)300在輸出節(jié)點(diǎn)322上生成輸出信號(hào)，該輸出節(jié)點(diǎn)322可設(shè)置為半導(dǎo)體上的外部管腳。該輸出信號(hào)可代表經(jīng)放大的在輸入節(jié)點(diǎn)310上提供的輸入信號(hào)。輸出節(jié)點(diǎn)322可被耦接到一個(gè)或更多個(gè)濾波器324上，諸如包括一個(gè)或更多個(gè)電感器 (LI) 326和一個(gè)或更多個(gè)電容器(Cl) 328的無源濾波器。在其它示例中，有源濾波器，或者任意其它類型的濾波器可加強(qiáng)濾波器324。濾波器324在其它示例配置中也可作為半導(dǎo)體中包括的集成電路的一部分被包括在內(nèi)。由此，在一些示例中，由半橋功率級(jí)300生成的輸出信號(hào)可不直接被供給半導(dǎo)體上的外部管腳。輸出節(jié)點(diǎn)322也可與負(fù)載330耦接。負(fù)載 300可以是能夠接收輸出信號(hào)的任意裝置。在圖3中，負(fù)載330包括一個(gè)或更多個(gè)揚(yáng)聲器， 這些揚(yáng)聲器通過輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生可聽到的聲音。在放大器系統(tǒng)300的工作期間，包含在半導(dǎo)體中的集成電路(IC)中可能出現(xiàn)一個(gè)或更多個(gè)寄生開關(guān)器件334，諸如寄生BJT。在一個(gè)示例中，寄生開關(guān)器件334可以是寄生 NPN BJT0在操作期間，電荷可以通過在第一開關(guān)器件302(高側(cè)FET-HSFET)斷開時(shí)流動(dòng)的電流進(jìn)入寄生開關(guān)器件334，并且電感器326 (LI)上電流的一部分被迫流入輸出節(jié)點(diǎn)322， 并且流過第二開關(guān)306(低側(cè)FET-LSFET)的正向偏置的體二極管或者基板二極管。體二極管或者續(xù)流體二極管可包括在第一和第二開關(guān)器件302和306的每一個(gè)中，在各開關(guān)器件的漏極和源極之間。當(dāng)關(guān)閉第一或第二開關(guān)器件302或306并且在開啟另一個(gè)開關(guān)器件(第一或第二開關(guān)器件302或306)之前的這個(gè)部分的轉(zhuǎn)換周期可被描述成周期的續(xù)流部分。在第一開關(guān)器件(HSFET) 302被關(guān)閉的情況下，周期的續(xù)流部分，無后續(xù)開關(guān)的情況下，將持續(xù)直到在電感器326 (LI)上的電流由于第二開關(guān)器件306 (LSFET)導(dǎo)通并供應(yīng)電壓和電流到輸出節(jié)點(diǎn)322上而反轉(zhuǎn)方向。例如，第二開關(guān)器件306可在該方向上開始導(dǎo)電，在此時(shí)FET溝道僅使用多數(shù)載流子導(dǎo)電。在相對(duì)高的瞬時(shí)輸出電流下，交流開關(guān)器件(FET)可在電感器 326 (LI)中電流方向反轉(zhuǎn)之前導(dǎo)通。
當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)器件302(HSFET)突然導(dǎo)通，續(xù)流電流仍然流入第二開關(guān)器件 306 (LSFET)的續(xù)流體二極管時(shí)，可發(fā)生寄生開關(guān)器件334完全導(dǎo)通。這可被稱為寄生開關(guān)器件充電事件。在一些情況下，寄生開關(guān)器件334可在續(xù)流周期期間偏置，但是可能缺乏足夠的集電極電位來傳導(dǎo)足夠的電流而引起問題，直到第一開關(guān)器件302 (HSFET)導(dǎo)通，并且迫使寄生開關(guān)器件334兩端，諸如寄生BJT的集電極電路兩端，的電壓使所傳導(dǎo)的電流有害地增加。在一些示例中，寄生開關(guān)器件334的一部分，諸如寄生BJT集電極，可以終止于保護(hù)環(huán)(guard ring)。該保護(hù)環(huán)可以是集成電路的構(gòu)成，并且可被用于收集雜散電流，以便使IC中的雜散串?dāng)_(spurious cross talk)最小化。該保護(hù)環(huán)可使用相對(duì)于基板312的正(或負(fù))電位被偏置，諸如使用正電源電壓(+Vcc)的至少部分進(jìn)行偏置。這樣，當(dāng)續(xù)流電流仍然流入第二開關(guān)器件306 (LSFET)的體二極管且第一開關(guān)器件302 (HSFET)突然導(dǎo)通時(shí)，寄生開關(guān)器件334兩端的電壓可以更大。在操作期間，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)器件302 (HSFET)開始導(dǎo)通時(shí)，在第一開關(guān)器件 302 (HSFET)的漏極附近可生成熱載流子。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)器件302 (HSFET)的漏極-源極電壓足夠大時(shí)，在多數(shù)載流子(電子)上具有足夠的能量以從第一開關(guān)器件302 (HSFET)的硅晶格上驅(qū)除電子。自由電子加入流向第一開關(guān)器件302(HSFET)的漏極的流中。一些得到的空穴可流入基板312并且激勵(lì)寄生開關(guān)器件334。空穴電流可與漏極電流成比例，并且相對(duì)于漏極-源極電壓成指數(shù)關(guān)系。在第一開關(guān)器件302 (HSFET)中的熱載流子電流的表達(dá)式可以以下形式提供

權(quán)利要求
1.一種用于功率變換器的放大器系統(tǒng)，包括半導(dǎo)體，其具有在基板上形成的集成電路；多個(gè)開關(guān)器件，其包括在所述集成電路中包括的第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件；所述第一開關(guān)器件和所述第二開關(guān)器件使用第一電源輸入和第二電源輸入，利用脈沖寬度調(diào)制信號(hào)可協(xié)同地開關(guān)，以生成放大的信號(hào)；以及電容器和電阻器，其被并聯(lián)耦接，并且被耦接到所述第一電源輸入或第二電源輸入中的一個(gè)與所述基板之間。
2.如權(quán)利要求I所述的放大器系統(tǒng)，進(jìn)一步包括被耦接在所述放大的信號(hào)和所述基板之間的二極管。
3.如權(quán)利要求2所述的放大器系統(tǒng)，其中，所述二極管為肖特基二極管，其位于所述半導(dǎo)體外部。
4.如權(quán)利要求I所述的放大器系統(tǒng)，其中，所述第一開關(guān)器件和所述第二開關(guān)器件的每個(gè)包括被耦接在所述第一開關(guān)器件和所述第二開關(guān)器件中每一個(gè)的漏極和源極之間的體二極管，在所述第一開關(guān)器件和所述第二開關(guān)器件各自的開關(guān)期間通過續(xù)流電流可操作地將所述體二極管進(jìn)行正向偏置，并且將所述電阻器和電容器作為分流電路與所述第二開關(guān)器件的體二極管并聯(lián)。
5.如權(quán)利要求I所述的放大器系統(tǒng)，其中，所述電阻器和所述電容器是所述半導(dǎo)體之外的器件。
6.如權(quán)利要求I所述的放大器系統(tǒng)，其中，所述電阻器和所述電容器是在所述基板上形成的器件。
7.一種用于功率變換器的放大器系統(tǒng)，包括在基板上形成的集成電路，該基板具有基板輸入；多個(gè)開關(guān)器件，其被包括在所述集成電路中；所述開關(guān)器件包括利用脈沖寬度調(diào)制信號(hào)可協(xié)同地開關(guān)的第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件，以生成放大的信號(hào)；與所述第一開關(guān)器件耦接的第一電源輸入，以及與所述第二開關(guān)器件耦接的第二電源輸入；電阻器，其被耦接在所述第二電源輸入和所述基板輸入之間；以及電容器，其被耦接在所述第二電源輸入和所述基板輸入之間，所述電容器還與所述電阻器并聯(lián)耦接。
8.如權(quán)利要求7所述的放大器，其中，所述第一開關(guān)器件和所述第二開關(guān)器件的每個(gè)是在所述基板上形成的功率MOSFET。
9.如權(quán)利要求7所述的放大器系統(tǒng)，其中，所述第二電源輸入被配置成接收處于所述第二開關(guān)器件的最負(fù)供電電壓電位的電源電壓，并且所述第二開關(guān)器件包括NMOS FET0
10.如權(quán)利要求7所述的放大器系統(tǒng)，其中，所述第二電源輸入被配置成接收處于所述第二開關(guān)器件的最正電壓供電電位的電源電壓，并且所述第二開關(guān)器件包括PMOS FET0
11.如權(quán)利要求7所述的放大器系統(tǒng)，進(jìn)一步包括耦接在所述放大的信號(hào)和所述基板之間的二極管，該二極管與所述電容器和所述電阻器選擇性地將所述放大的信號(hào)電流中的至少部分分流到所述基板。
12.如權(quán)利要求11所述的放大器系統(tǒng)，其中，所述二極管被配置成具有至少是在所述第一和第二電源輸入之間期望的電壓的差異的阻斷電壓額定值，和小于所述第二開關(guān)器件中包括的體二極管的正向電壓的正向電壓。
13.如權(quán)利要求11所述的放大器系統(tǒng)，其中，所述二極管是第一二極管，所述放大的信號(hào)為可供應(yīng)給負(fù)載的第一放大信號(hào)，并且，所述多個(gè)開關(guān)器件進(jìn)一步包括利用所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)可協(xié)同開關(guān)的第三開關(guān)器件和第四開關(guān)器件，以生成可供應(yīng)給所述負(fù)載的第二放大信號(hào)，該放大器系統(tǒng)進(jìn)一步包括被耦接在所述第二放大信號(hào)和所述基板之間的第二二極管。
14.如權(quán)利要求13所述的放大器系統(tǒng)，其中，所述電阻器和所述電容器形成充放電電路，該充放電電路通過所述第一二極管和所述第二二極管中的每一個(gè)獨(dú)立地操作，以調(diào)節(jié)所述基板的電壓電位。
15.如權(quán)利要求11所述的放大器系統(tǒng)，其中，所述二極管、所述電阻器和所述電容器在所述半導(dǎo)體外部，并且可操作地作為分流電路與在所述第二開關(guān)器件中包括的體二極管并聯(lián)。
16.如權(quán)利要求7所述的放大器系統(tǒng)，其中，所述電容器可操作地作為電壓存儲(chǔ)池以響應(yīng)于寄生開關(guān)器件充電事件，調(diào)節(jié)所述基板的電壓電位。
17.一種用于功率變換器的放大器系統(tǒng)，包括電阻器；電容器，其與所述電阻器并聯(lián)耦接，以形成充/放電電路；所述電阻器和所述電容器被耦接在半導(dǎo)體的基板和在該半導(dǎo)體的基板上形成的第一開關(guān)器件之間；并且所述第一開關(guān)器件還與在所述半導(dǎo)體的基板上形成的第二開關(guān)器件耦接，使得所述充 /放電電路、所述第一開關(guān)器件、所述第二開關(guān)器件和所述基板串聯(lián)耦接；其中，所述第一開關(guān)器件和所述第二開關(guān)器件可操作地響應(yīng)于脈沖寬度調(diào)制控制信號(hào)生成放大的輸出信號(hào)。
18.如權(quán)利要求17所述的放大器系統(tǒng)，其中，所述半導(dǎo)體包括作為基板節(jié)點(diǎn)的第一外部管腳和作為電源節(jié)點(diǎn)的第二外部管腳，并且所述充/放電電路在所述半導(dǎo)體外部被耦接到所述基板節(jié)點(diǎn)和所述電源節(jié)點(diǎn)之間。
19.如權(quán)利要求18所述的放大器系統(tǒng)，其中，所述電源節(jié)點(diǎn)被配置成從電源接收電壓，該電壓是由所述半導(dǎo)體接收的最負(fù)電壓，并且所述第一和第二開關(guān)器件是N溝道功率 MOSFET。
20.如權(quán)利要求18所述的放大器系統(tǒng)，進(jìn)一步包括被連接在所述基板節(jié)點(diǎn)和所述半導(dǎo)體的第三外部管腳之間的二極管，該第三外部管腳是輸出節(jié)點(diǎn)，其中，所述第一開關(guān)器件和所述第二開關(guān)器件可操作成在所述輸出節(jié)點(diǎn)上產(chǎn)生放大的輸出信號(hào)。
21.如權(quán)利要求17所述的放大器系統(tǒng)，其中，所述電容器被配置成選擇性地充電至去偏置電壓，以將所述基板的電壓電位調(diào)節(jié)成使在所述基板上出現(xiàn)的任意寄生開關(guān)器件反向偏置。
22.如權(quán)利要求17所述的放大器系統(tǒng)，其中，所述電容器被配置成響應(yīng)于所述第一和第二開關(guān)器件進(jìn)入開關(guān)周期的續(xù)流部分而選擇性地充電，在該開關(guān)周期的續(xù)流部分中所述第一開關(guān)器件和所述第二開關(guān)器件基本上都不導(dǎo)電。
23.—種操作功率變換器的放大器系統(tǒng)的方法,該方法包括協(xié)同地操作在半導(dǎo)體基板上形成的第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件，以在輸出節(jié)點(diǎn)上生成放大的輸出信號(hào)；斷開所述第一開關(guān)器件和所述第二開關(guān)器件中的一個(gè)；進(jìn)入開關(guān)周期的續(xù)流部分，在其中所述第一開關(guān)器件和所述第二開關(guān)器件中的至少一個(gè)不導(dǎo)電；利用在所述開關(guān)周期期間產(chǎn)生的續(xù)流電流，對(duì)被耦接在半導(dǎo)體的基板節(jié)點(diǎn)和電源節(jié)點(diǎn)之間的電容器進(jìn)行充電；以及依據(jù)被存儲(chǔ)在所述電容器中的去偏置電壓，調(diào)節(jié)所述基板的電壓電位。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，進(jìn)一步包括，依據(jù)所述續(xù)流電流對(duì)所述電容器進(jìn)行充電，對(duì)被耦接在所述半導(dǎo)體的所述輸出節(jié)點(diǎn)和基板節(jié)點(diǎn)之間的二極管進(jìn)行正向偏置。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，對(duì)所述基板的電壓電位進(jìn)行調(diào)節(jié)包括使所述基板的電壓電位降低到所述第二開關(guān)器件的最負(fù)供電電位以下。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，對(duì)所述基板的電壓電位進(jìn)行調(diào)節(jié)包括使在所述基板上出現(xiàn)的任意寄生開關(guān)器件反向偏置。
27.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，對(duì)所述電容器進(jìn)行充電包括對(duì)所述電容器和所述電阻器進(jìn)行操作以選擇性地將所述輸出節(jié)點(diǎn)上存在的電流中的至少部分分流到所述基板。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于功率變換器的放大器系統(tǒng)，至少包括在半導(dǎo)體基板的集成電路中形成的第一開關(guān)器件和第二開關(guān)器件。該第一和第二開關(guān)器件可形成半橋配置，并且可協(xié)同地進(jìn)行開關(guān)，以在該半導(dǎo)體的輸出節(jié)點(diǎn)上生成經(jīng)放大的輸出信號(hào)。電阻器和電容器可被并聯(lián)耦接在半導(dǎo)體中包括的電源輸入節(jié)點(diǎn)和基板節(jié)點(diǎn)之間。在第一和第二開關(guān)器件的開關(guān)周期期間該電容器可被選擇性地充電至去偏置電壓，以使得在集成電路中出現(xiàn)的寄生開關(guān)器件反向偏置。
文檔編號(hào)H02M3/155GK102611401SQ201210017988
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月19日
發(fā)明者G.R.斯坦利 申請人:哈曼國際工業(yè)有限公司