用于將dc電壓轉(zhuǎn)換成ac電壓的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于將DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓的方法和系統(tǒng)。一種設(shè)備包括被配置用于將直流（DC)電壓轉(zhuǎn)換成交流（AC)電壓的全橋。全橋至少包括第一橋分段、第二橋分段、第三橋分段和第四橋分段。第一橋分段、第二橋分段、第三橋分段和第四橋分段中的每個(gè)橋分段包括被配置用于響應(yīng)于第一電壓電平切換的第一類型的開(kāi)關(guān)和被配置用于響應(yīng)于與第一電壓電平不同的第二電壓電平切換的第二類型的開(kāi)關(guān)。第二類型的開(kāi)關(guān)被配置用于使用負(fù)載的電感性電流來(lái)驅(qū)動(dòng)，該負(fù)載耦合到全橋的輸出。
【專利說(shuō)明】用于將DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要地涉及用于將DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓的方法和系統(tǒng)，并且在具體實(shí)施 例中涉及使用在全橋配置中的轉(zhuǎn)換器以將DC電壓轉(zhuǎn)換成高頻AC電壓的這樣的方法和系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 以上提到的DC到AC轉(zhuǎn)換器也常稱為逆變器或者逆變整流器，并且貫穿本申請(qǐng)可 以可互換地使用這些表達(dá)。一般而言，轉(zhuǎn)換器應(yīng)當(dāng)在將DC功率轉(zhuǎn)換成AC功率時(shí)表現(xiàn)高效 率程度。通常需要這種類型的轉(zhuǎn)換器用于經(jīng)由空氣芯線圈的功率傳送，即所謂的"無(wú)芯變壓 器"。這樣的"無(wú)芯變壓器"也可以實(shí)施于集成電路的金屬層中，并且這樣僅從數(shù)百兆赫茲 的操作頻率開(kāi)始表現(xiàn)可接受的效率程度。
[0003] -般而言，在高頻率轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)增加開(kāi)關(guān)晶體管的溝道寬度來(lái)增 加效率程度，增加開(kāi)關(guān)晶體管的溝道寬度降低導(dǎo)通狀態(tài)電阻。然而在這樣做時(shí)，需要更多功 率用于驅(qū)動(dòng)切換晶體管的柵極。因此，總效率程度隨著可變溝道寬度表現(xiàn)最大值，該最大值 的量值對(duì)于使用的集成電路技術(shù)是特有的。常規(guī)地，用于切換晶體管的柵極的驅(qū)動(dòng)器由可 用DC電壓供應(yīng)，并且因此從DC電壓源汲取功率。作為結(jié)果，減少DC到AC轉(zhuǎn)換器的總效率 程度。
[0004] 因此，用于增加在將DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓時(shí)的總效率程度的系統(tǒng)和方法將是期 望的。出于這些或者其它原因，有對(duì)于本發(fā)明的需要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 提供基本上如在圖中的至少一幅圖中示出和/或結(jié)合圖中的至少一幅圖描述的、 如在權(quán)利要求中更完整闡述的用于將DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓并且用于同步對(duì)應(yīng)全橋轉(zhuǎn)換器 的切換時(shí)刻的方法和系統(tǒng)。
[0006] 實(shí)施例涉及通過(guò)被配置為全橋的設(shè)備將DC電壓轉(zhuǎn)換成AC電壓的系統(tǒng)和方法，這 些系統(tǒng)和方法包括在全橋的第一、第二、第三和第四橋分段中的每個(gè)橋分段中使用與第二 類的開(kāi)關(guān)串聯(lián)耦合的第一類的開(kāi)關(guān)，其中第一類的每個(gè)開(kāi)關(guān)適于使用比第二類的每個(gè)開(kāi)關(guān) 更少的每切換操作的切換能量，其中第四和第三橋分段的第二類的開(kāi)關(guān)在設(shè)備的第一輸出 節(jié)點(diǎn)串聯(lián)耦合，并且第一和第二橋分段的第二類的開(kāi)關(guān)在設(shè)備的第二輸出節(jié)點(diǎn)串聯(lián)耦合， 其中第一和第二橋分段的第二類的開(kāi)關(guān)的控制端子耦合在一起并且耦合到第一輸出節(jié)點(diǎn)， 并且第四和第三橋分段的第二類的開(kāi)關(guān)的控制端子耦合在一起并且耦合到第二輸出節(jié)點(diǎn)， 并且基于在第一與第二輸出節(jié)點(diǎn)之間連接的負(fù)載的電感部件提供的無(wú)功功率驅(qū)動(dòng)第二類 的開(kāi)關(guān)。
[0007] 實(shí)施例的更多特征和優(yōu)點(diǎn)將從參照附圖進(jìn)行的以下具體描述中變得清楚。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0008] 附圖被包括用于提供進(jìn)一步理解，并且在本說(shuō)明書中被并入而且構(gòu)成本說(shuō)明書的 部分。附圖涉及示例和實(shí)施例并且與描述一起用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。其它實(shí)施例和實(shí)施 例的預(yù)計(jì)優(yōu)點(diǎn)中的許多優(yōu)點(diǎn)將在它們通過(guò)參照以下具體描述而變得更好地理解時(shí)容易得 到理解。
[0009] 圖1示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的全橋DC到AC轉(zhuǎn)換器（下文稱為逆變整流器）的一個(gè) 示例的示意圖，該逆變整流器在逆變整流器的輸出具有無(wú)芯變壓器作為電感負(fù)載；
[0010] 圖2a和2b是示出外部控制信號(hào)序列的一個(gè)示例的定時(shí)圖，這些外部控制信號(hào)序 列可以應(yīng)用于外部控制在根據(jù)圖1的實(shí)施例中的逆變整流器的操作；
[0011] 圖2c是示出在如在圖1的實(shí)施例中標(biāo)明的節(jié)點(diǎn)處的所得信號(hào)序列的圖、比如根據(jù) 圖1的逆變整流器的輸出節(jié)點(diǎn)或者節(jié)點(diǎn)Q1和Q2以及其它節(jié)點(diǎn)；
[0012] 圖3示出根據(jù)又一實(shí)施例的全橋逆變整流器的示意圖，該示意圖還示出用于外部 控制逆變整流器的操作的兩對(duì)驅(qū)動(dòng)器以及用于控制兩對(duì)驅(qū)動(dòng)器的供應(yīng)電壓的兩個(gè)電壓控 制器；
[0013] 圖4是示出全橋逆變整流器的半橋部分的一個(gè)示例和被配置用于控制整流器的 控制電路的一個(gè)示例的示意圖；
[0014] 圖5示出可以用來(lái)控制全橋逆變整流器的控制電路的一個(gè)實(shí)施例，該全橋逆變整 流器例如在圖1中描繪的全橋逆變整流器；
[0015] 圖6示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于控制全橋逆變整流器的方法的一個(gè)示例；以及
[0016] 圖7示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于控制全橋設(shè)備的方法的一個(gè)示例。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 在以下具體描述中，參照附圖，附圖形成具體描述的部分，并且在附圖中通過(guò)示例 示出具體實(shí)施例。將理解可以利用其它實(shí)施例，并且可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)或者其它改變而未脫離 本發(fā)明的范圍。因此不會(huì)在限制意義上解讀以下具體描述，并且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利 要求限定。
[0018] 在下文中，出于示例目的，將參照用于數(shù)百兆赫茲級(jí)的很高頻率的轉(zhuǎn)換器描述本 發(fā)明。然而本發(fā)明不限于此并且可以發(fā)現(xiàn)它與將DC電壓轉(zhuǎn)換成較低或者甚至較高頻率的 AC電壓結(jié)合的應(yīng)用。
[0019] 圖1示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的全橋逆變整流器100的示意圖。如圖所示，逆變整流 器100可以在逆變整流器的輸出Q1和Q2處耦合到作為電感負(fù)載的無(wú)芯變壓器10。
[0020] 另外，逆變整流器100可以包括如利用分別在第一半橋105和第二半橋106的部 件周圍布置的對(duì)應(yīng)虛線框示意地標(biāo)明的第一半橋105和第二半橋106。另外，第一半橋105 可以包括全橋逆變整流器100的四個(gè)橋分段中的第一橋分段101和第二橋分段102,而第 二半橋106可以包括全橋逆變整流器100的四個(gè)橋分段中的第三橋分段103和第四橋分段 104。
[0021] 第一橋分段105可以包括第一類的第一 P溝道晶體管111、第二類的第一 P溝道晶 體管121、第二類的第一 η溝道晶體管122和第一類的第一 η溝道晶體管112,該第一類可 以是第一較低電壓額定值，該第二類可以是第二較高電壓額定值，所有晶體管串聯(lián)耦合或 者級(jí)聯(lián)。
[0022] 對(duì)應(yīng)地，第二半橋106可以包括第一類的第二p溝道晶體管114、第二類的第二p 溝道晶體管124、第二類的第二η溝道晶體管123和第一類的第二η溝道晶體管113,所有 晶體管串聯(lián)f禹合。
[0023] 如圖1中所示，第一半橋105中的第二類的第一 p溝道晶體管121和第二類的第 一 η溝道晶體管122的柵極可以在第一公共柵極節(jié)點(diǎn)125中耦合在一起。對(duì)應(yīng)地，第二半 橋106中的第二類的第二ρ溝道晶體管124和第二類的第二ρ溝道晶體管123的柵極也可 以在第二公共柵極節(jié)點(diǎn)126中耦合在一起。
[0024] 另外，第一公共柵極節(jié)點(diǎn)125可以耦合到在第二半橋106中的第二類的第二ρ溝 道晶體管124與第二類的第二η溝道晶體管123之間的串聯(lián)耦合節(jié)點(diǎn)，以形成逆變整流器 100的第一輸出節(jié)點(diǎn)Q1。
[0025] 相應(yīng)地，第二公共柵極節(jié)點(diǎn)126可以耦合到在第一半橋105中的第二類的第一 ρ 溝道晶體管121與第二類的第一 η溝道晶體管122之間的串聯(lián)耦合節(jié)點(diǎn)，以形成逆變整流 器100的第二輸出節(jié)點(diǎn)Q2。
[0026] 如提到的那樣，第一類和第二類的逆變整流器100的晶體管可以包括不同電壓額 定值的晶體管、即晶體管112、112、113和114的第一類或者第一較低電壓額定值以及晶體 管121、122、123和124的第二類或者第二較高電壓額定值。例如用于生產(chǎn)用于復(fù)雜數(shù)字電 路的CMOS集成電路的半導(dǎo)體制造過(guò)程可以實(shí)施不同并且通常至少兩個(gè)電壓額定值的晶體 管。例如第一較低電壓額定值的晶體管用于復(fù)雜邏輯電路，并且第二較高電壓額定值的晶 體管用于與對(duì)應(yīng)集成電路的輸入/輸出（I/O)端口進(jìn)行接口。
[0027] 通常，較低電壓額定值的晶體管具有比較高電壓額定值的晶體管更小的尺寸。由 于較低電壓額定值的晶體管的更小尺寸，更小晶體管的所得較低寄生元件允許比較高電壓 額定值的晶體管的較高寄生元件更高的切換速度。換而言之，可以驅(qū)動(dòng)較低電壓額定值的 晶體管以使用比用于驅(qū)動(dòng)較高電壓額定值的晶體管以完成切換操作的電荷和能量更少的 電荷和能量來(lái)完成切換操作。
[0028] 如在圖1的逆變整流器100的實(shí)施例中那樣，逆變整流器100的第一、第二、第三 和第四橋分段101、102、103和104中的每個(gè)橋分段可以包括與較高電壓額定值的晶體管 121、122、123和124分別串聯(lián)級(jí)聯(lián)的較低電壓額定值的晶體管111、112、113和114。較低 電壓額定值的晶體管111、112、113和114中的每個(gè)晶體管可以分別由都基于一個(gè)外部時(shí) 鐘信號(hào)的切換信號(hào)141、142、143和144外部控制，其中切換信號(hào)141、142、143和144中的 每個(gè)切換信號(hào)可以包括相對(duì)于彼此的適當(dāng)相對(duì)相位移位和幅度反演以實(shí)現(xiàn)逆變整流器1〇〇 的用于使用全橋轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)將在逆變整流器100的VDD與VSS節(jié)點(diǎn)之間施加的DC電壓 轉(zhuǎn)換成在輸出節(jié)點(diǎn)Q1與Q2之間的AC電壓的期望的功能。
[0029] 使用較低電壓額定值的晶體管111、112、113和114的優(yōu)點(diǎn)在于由于它們以上描述 的用于執(zhí)行切換操作的較低切換能量，需要更少功率以驅(qū)動(dòng)較低電壓額定值的晶體管111、 112、113和114。作為結(jié)果，增加逆變整流器100在將DC功率轉(zhuǎn)換成AC功率時(shí)的總效率程 度。在本文中，變得清楚的是本發(fā)明不限于使用具有較低電壓額定值的晶體管作為晶體管 111、112、113和114。實(shí)際上，晶體管111、112、113和114可以簡(jiǎn)單地是比晶體管121、122、 123和124更小的晶體管，或者一般地是可以使用與它們的相應(yīng)級(jí)聯(lián)的晶體管121、122、123 和124的第二較高切換能量電平相比的第一較低切換能量電平來(lái)執(zhí)行切換操作的晶體管。
[0030] 另外，除了在通常共源共柵電路（在這些電路中，具有較高電壓額定值的晶體管 的柵極連接到DC電壓）中之外，如圖1中所示，第一半橋105的第二類的晶體管121和122 的柵極可以與在第二半橋106的第二類的晶體管123與124之間的串聯(lián)耦合節(jié)點(diǎn)交叉耦 合。對(duì)應(yīng)地，第二半橋106的第二類的晶體管123和124的柵極可以與在第一半橋105的 第二類的晶體管121與122之間的串聯(lián)耦合節(jié)點(diǎn)交叉耦合?？偠灾徊骜詈吓渲每梢?與LC振蕩器的交叉耦合配置相似。
[0031] 第二類的晶體管121、122以及123、124的第一和第二公共柵極節(jié)點(diǎn)125和126交 叉耦合到輸出節(jié)點(diǎn)Q1和Q2、以及在輸出Q1與Q2之間耦合的無(wú)芯變壓器10的電感負(fù)載特 性可以是逆變整流器100的又一優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)。就這一點(diǎn)而言，用于驅(qū)動(dòng)交叉耦合到晶體管 123和124的晶體管121和122的無(wú)功功率可以由在全橋逆變整流器100的半橋106和105 的輸出節(jié)點(diǎn)Q1與Q2之間連接的電感負(fù)載的無(wú)功功率提供。換而言之，較高電壓額定值的 晶體管111、112、113和114可以由比如無(wú)芯變壓器10的負(fù)載電路的無(wú)功電流驅(qū)動(dòng)。作為 結(jié)果，同樣耗散更少有功功率，從而可以進(jìn)一步增加逆變整流器100在將DC功率轉(zhuǎn)換成AC 功率時(shí)的總效率程度。
[0032] 在圖1中的逆變整流器100的實(shí)施例中，較低電壓額定值的晶體管111、112、113 和114可以用來(lái)外部控制流過(guò)形成諧振器電路的較高電源額定值的交叉耦合的晶體管 121、122、123和124的電流的中斷。
[0033] 在圖1的實(shí)施例中，有可能的是經(jīng)由供應(yīng)節(jié)點(diǎn)VDD和VSS向全橋逆變整流器100 施加的DC電壓可以高于第一較低電壓額定值的晶體管111、112、113和114的最大電壓額 定值。就這一點(diǎn)而言，可以提醒的是在DC電壓向AC電壓的轉(zhuǎn)換的該半個(gè)周期期間（在該 半個(gè)周期期間關(guān)斷較低電壓額定值的晶體管111、112、113、114中的對(duì)應(yīng)晶體管），由于在 逆變整流器100的輸出節(jié)點(diǎn)的電壓條件而也關(guān)斷與較低電壓額定值的晶體管串聯(lián)配置的 在較高電壓額定值的晶體管121、122、123、124中的對(duì)應(yīng)晶體管。作為結(jié)果，較低電壓額定 值的晶體管111、112、113、114中的任何一個(gè)晶體管僅在橋分段101、102、103和104中的相 應(yīng)橋分段的換向階段期間"吸收"某個(gè)電壓。在一個(gè)實(shí)施例中，出現(xiàn)的反向偏置電壓的最大 值可以共計(jì)僅為DC或者供應(yīng)電壓的部分（比如1/3)。出于該原因，可以有可能使用小的快 速切換晶體管作為呈現(xiàn)比DC電壓更低的最大電壓額定值的晶體管111、112、113、114。
[0034] 圖2a和2b示出用于如圖1中所示四個(gè)外部切換信號(hào)序列144、143、141和142的 示例，這些外部切換信號(hào)序列可以分別在節(jié)點(diǎn)a、b、c和d應(yīng)用于較低電壓額定值的晶體管 114、113、111和112。為了清楚，在兩幅圖中示出用于較低電壓額定值的晶體管的切換信號(hào) 序列，其中分別用與較低電壓的晶體管114、113、111和112的對(duì)應(yīng)柵極節(jié)點(diǎn)相同的標(biāo)號(hào)a、 b、c和d標(biāo)明切換信號(hào)序列。
[0035] 從切換信號(hào)序列b與c的比較中變得清楚的是為了逆變整流器100的理想操作， 對(duì)角相反橋分段、比如第三橋分段103和第一橋分段101應(yīng)當(dāng)由切換信號(hào)序列b和c同時(shí) 關(guān)斷?？梢栽谕ㄟ^(guò)較低電壓額定值的η溝道晶體管113關(guān)斷第三橋分段103的切換信號(hào)b 的第一下降沿發(fā)現(xiàn)用于這樣的同步切換時(shí)刻的示例。在圖2a和2b的示例中，切換信號(hào)b 的第一下降沿與可以通過(guò)較低電壓額定值的P溝道晶體管111關(guān)斷第一橋分段101的切換 信號(hào)c的第一上升沿同時(shí)出現(xiàn)。
[0036] 相似地，可以在可以通過(guò)較低電壓額定值的η溝道晶體管112關(guān)斷第二橋分段102 的切換信號(hào)d的第一下降沿發(fā)現(xiàn)又一同步切換時(shí)刻。切換信號(hào)d的第一下降沿這里也與可 以通過(guò)較低電壓額定值的P溝道晶體管114關(guān)斷第四橋分段104的切換信號(hào)a的第一上升 沿同時(shí)出現(xiàn)。
[0037] 另外，在圖2c中示出又一幅圖，該圖描繪用與圖1的逆變整流器100中的對(duì)應(yīng)節(jié) 點(diǎn)相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)明的信號(hào)序列e、f、g、h、Q1和Q2。信號(hào)序列e、f、g、h、Q1和Q2可以響應(yīng) 于圖2a和2b中的切換信號(hào)序列a、b、c和d而在對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生。請(qǐng)注意以VDD為參考的在 節(jié)點(diǎn)f和h的最大電壓以及在節(jié)點(diǎn)e和g的最大電壓僅為VDD的電平的部分，而Q1和Q2 執(zhí)行從VSS向VDD的全擺幅。
[0038] 圖3示出根據(jù)又一實(shí)施例的全橋逆變整流器300的示意圖，該全橋逆變整流器分 別通過(guò)獨(dú)立電壓控制器351和352控制相應(yīng)p溝道驅(qū)動(dòng)器331和334以及η溝道驅(qū)動(dòng)器 333和332的供應(yīng)電壓來(lái)提供與η溝道晶體管313和312比較的用于ρ溝道晶體管311和 314的同步切換時(shí)刻。如圖所示，逆變整流器300的結(jié)構(gòu)可以對(duì)應(yīng)于圖1中的逆變整流器 100的結(jié)構(gòu)，其中已經(jīng)用表現(xiàn)相同兩個(gè)最右數(shù)位的附圖標(biāo)記標(biāo)明對(duì)應(yīng)項(xiàng)目。
[0039] 除了逆變整流器300本身的與圖1中的逆變整流器100比較的相同結(jié)構(gòu)之外，圖3 中的實(shí)施例還示出可以分別驅(qū)動(dòng)逆變整流器300的較低電壓額定值的ρ溝道晶體管311和 314的第一對(duì)上部ρ溝道驅(qū)動(dòng)器331和334,以及可以分別驅(qū)動(dòng)逆變整流器300的較低電壓 額定值的η溝道晶體管312和313的第二對(duì)下部η溝道晶體管332和333。如圖所示，第一 電壓控制器351可以向ρ溝道驅(qū)動(dòng)器331和334提供第一控制的供應(yīng)電壓。相似地，第二 電壓控制器352可以向η溝道驅(qū)動(dòng)器332和333提供第二控制的供應(yīng)電壓。獨(dú)立控制第一 和第二供應(yīng)電壓可以提供與η溝道驅(qū)動(dòng)器332和333比較的經(jīng)過(guò)ρ溝道驅(qū)動(dòng)器331和334 的適當(dāng)傳播延遲，以最終實(shí)現(xiàn)Ρ溝道晶體管311和314的分別與η溝道晶體管313和312 比較的同步切換操作。
[0040] 在實(shí)施例中，在用于驅(qū)動(dòng)較低電壓額定值的晶體管311、314、312和313的電壓小 于逆變整流器300的供應(yīng)電壓的一半的情況下，用于ρ溝道驅(qū)動(dòng)器331和334以及用于η 溝道驅(qū)動(dòng)器332和333的供應(yīng)可以串聯(lián)耦合。同樣，ρ溝道晶體管311和314包括更大柵 極區(qū)域，從而用于Ρ溝道驅(qū)動(dòng)器331和334的第一電壓控制器351的負(fù)載電流通常大于用 于η溝道驅(qū)動(dòng)器332和333的第二電壓控制器352的負(fù)載電流。
[0041] 對(duì)應(yīng)地，如在圖3中的實(shí)施例中那樣，用于η溝道驅(qū)動(dòng)器332和333的第二電壓控 制器352可以與它的向用于ρ溝道驅(qū)動(dòng)器331和334的供應(yīng)節(jié)點(diǎn)353的輸入耦合，并且因 此向Ρ溝道驅(qū)動(dòng)器331和334共同供應(yīng)它的負(fù)載電流。在這一情況下，僅在ρ溝道驅(qū)動(dòng)器 331和334的負(fù)載電流與η溝道驅(qū)動(dòng)器332和333的負(fù)載電流之間的差值可以需要由用于 Ρ溝道驅(qū)動(dòng)器331和334的又一第一電壓控制器351供應(yīng)。
[0042] 換而言之，第二電壓控制器352可以耦合于ρ溝道驅(qū)動(dòng)器331和334的供應(yīng)節(jié)點(diǎn) 與η溝道驅(qū)動(dòng)器332和333的供應(yīng)節(jié)點(diǎn)354之間，以不僅向η溝道驅(qū)動(dòng)器332和333而且 也部分地向Ρ溝道驅(qū)動(dòng)器331和334供應(yīng)它的負(fù)載電流?；谶@一類型的互連第一電壓控 制器351和第二電壓控制器352,可以減少逆變整流器300的總電流消耗，這在逆變整流器 300的進(jìn)一步增加的總效率程度中得到反映。
[0043] 在一些示例中，可以有利地操作高頻全橋逆變整流器，從而它的橋分段在該相應(yīng) 橋分段兩端的電壓為低的時(shí)刻接通。圖4示出根據(jù)又一實(shí)施例的全橋逆變整流器400的第 一半橋405的示意圖，用于操作逆變整流器400從而任何橋分段在該相應(yīng)橋分段兩端的電 壓為低的時(shí)刻接通。這一類型的操作逆變整流器通常稱為接近零電壓切換或者接近ZVS。
[0044] 如圖4中所示，逆變整流器400的第一半橋405的結(jié)構(gòu)可以對(duì)應(yīng)于圖1中的逆變 整流器100的第一半橋105的結(jié)構(gòu)，其中已經(jīng)用表現(xiàn)相同兩個(gè)最右數(shù)位的附圖標(biāo)記標(biāo)明對(duì) 應(yīng)項(xiàng)目。
[0045] 出于在接近ZVS模式中操作逆變整流器400的目的，逆變整流器400的每個(gè)半橋 的橋分段401和402中的每個(gè)橋分段可以分別耦合至多個(gè)電壓檢測(cè)器461和462中的一個(gè) 電壓檢測(cè)器，該電壓檢測(cè)器使得僅在橋分段401和402中的相應(yīng)橋分段兩端的電壓已經(jīng)降 至預(yù)定閾值電壓以下的情況下接通橋分段401和402中的相應(yīng)橋分段。
[0046] 如在圖4中的實(shí)施例中那樣，第一電壓檢測(cè)器461可以耦合到在第一上部橋分段 401的具有較低電壓額定值的p溝道晶體管411與具有較高電壓額定值的p溝道晶體管421 之間的串聯(lián)耦合節(jié)點(diǎn)463。相應(yīng)地，第二電壓檢測(cè)器462可以耦合到在第二下部橋分段402 的具有較低電壓額定值的P溝道晶體管412與具有較高電壓額定值的η溝道晶體管422之 間的串聯(lián)耦合節(jié)點(diǎn)464。
[0047] 在具有以上提到的電壓檢測(cè)器向逆變整流器耦合的實(shí)施例中，與所有橋分段關(guān)聯(lián) 的電壓檢測(cè)器461和462中的每個(gè)電壓檢測(cè)器可以僅包括較低電壓額定值的部件，以在根 據(jù)多個(gè)電壓檢測(cè)器中的相應(yīng)電壓檢測(cè)器檢測(cè)到的電壓使得橋分段中的相應(yīng)橋分段接通時(shí) 實(shí)現(xiàn)很短信號(hào)延遲。
[0048] 有利地，無(wú)論在逆變整流器400的全橋的橋分段中的任何橋分段兩端的電壓是否 已經(jīng)下降至預(yù)定閾值電壓以下以使得啟用在無(wú)負(fù)載電流的情況下開(kāi)始逆變整流器400的 操作，可以在預(yù)定延遲之后接通相應(yīng)橋分段。
[0049] 在圖4的實(shí)施例中，可以用復(fù)雜邏輯門471和472實(shí)現(xiàn)以上提到的功能，這些復(fù)雜 邏輯門可以組合用于每個(gè)橋分段的多個(gè)輸入信號(hào)以產(chǎn)生輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)可以實(shí)際控 制是否經(jīng)由相應(yīng)驅(qū)動(dòng)器接通相應(yīng)橋分段。
[0050] 在圖4中的上部橋分段401的情況下，對(duì)應(yīng)的第一復(fù)雜邏輯門471根據(jù)邏輯函數(shù) A(B C)組合切換信號(hào)Α和與由延遲元件481延遲的切換信號(hào)Α對(duì)應(yīng)的切換信號(hào)Β以及第 一電壓檢測(cè)器461的輸出信號(hào)C，以產(chǎn)生可以驅(qū)動(dòng)p溝道驅(qū)動(dòng)器431的第一復(fù)雜邏輯門471 的輸出信號(hào)。就這一點(diǎn)而言，可以在電壓檢測(cè)器461已經(jīng)檢測(cè)到在第一橋分段401兩端的 電壓已經(jīng)降至預(yù)定閾值電壓以下時(shí)、或者在切換信號(hào)A已經(jīng)通過(guò)第一延遲元件481并且切 換信號(hào)A及其延遲時(shí)刻B的邏輯組合引起與切換信號(hào)A對(duì)應(yīng)的切換信號(hào)無(wú)論在第一橋分段 401兩端的電壓是否已經(jīng)降至預(yù)定閾值電壓以下都向驅(qū)動(dòng)器431的輸入傳遞之后在，信號(hào)C 為真的情況下啟用切換信號(hào)A以驅(qū)動(dòng)p溝道驅(qū)動(dòng)器431。
[0051] 另外，在圖4中的下橋分段402的情況下，對(duì)應(yīng)的第二復(fù)雜邏輯門472根據(jù)邏輯函 數(shù)（D E)F組合切換信號(hào)F和與由延遲元件482延遲的切換信號(hào)F對(duì)應(yīng)的切換信號(hào)E以及 第二電壓檢測(cè)器462的輸出信號(hào)D，以產(chǎn)生可以驅(qū)動(dòng)η溝道驅(qū)動(dòng)器432的第二復(fù)雜邏輯門 472的輸出信號(hào)。就這一點(diǎn)而言，可以在電壓檢測(cè)器462已經(jīng)檢測(cè)到在第二橋分段402兩端 的電壓已經(jīng)降至預(yù)定閾值電壓以下時(shí)或者在切換信號(hào)F已經(jīng)通過(guò)第二延遲元件482并且切 換信號(hào)F及其延遲時(shí)刻Ε的邏輯組合引起與切換信號(hào)F對(duì)應(yīng)的切換信號(hào)無(wú)論在第二橋分段 402兩端的電壓是否已經(jīng)降至預(yù)定閾值電壓以下都向驅(qū)動(dòng)器432的輸入傳遞之后，在信號(hào)D 為真的情況下使得切換信號(hào)F驅(qū)動(dòng)η溝道驅(qū)動(dòng)器432。
[0052] 對(duì)于高頻率逆變整流器的接近ZVS操作，應(yīng)當(dāng)盡可能同步關(guān)斷全橋逆變整流器的 分別相對(duì)的橋分段。這尤其保證了與具有低電感的基于空氣芯的變壓器的結(jié)合。否則，兩 個(gè)半橋中的一個(gè)半橋?qū)⑾葥Q向，并且在基于空氣芯的變壓器中的磁場(chǎng)將在第二半橋完全換 向之前減少。在這樣的情況下，一個(gè)橋分段可能快速到達(dá)它的很低電壓的接通前提條件，然 而其它橋分段可能完全未達(dá)到它的接通前提條件。
[0053] 出于這一原因，可以提供第一電平移位器493以將外部時(shí)鐘信號(hào)440轉(zhuǎn)換成位于 相對(duì)于逆變整流器400的供應(yīng)電壓電平VDD和VSS對(duì)稱的電壓電平以產(chǎn)生電平移位的時(shí)鐘 信號(hào)445,逆變整流器400的外部控制的切換可以基于外部時(shí)鐘信號(hào)440。另外，如在圖4 的實(shí)施例的情況下那樣，可以提供第二電平移位器491以將電平移位的時(shí)鐘信號(hào)445轉(zhuǎn)換 成用于第一半橋405的上部橋分段401的切換信號(hào)Α。另外，可以提供第三電平移位器492 以將電平移位的時(shí)鐘信號(hào)445轉(zhuǎn)換成用于第一半橋405的下部橋分段402的切換信號(hào)F。
[0054] 基于這一類型的互連，用于提供用于驅(qū)動(dòng)上部橋分段401和下部橋分段402的外 部切換信號(hào)的信號(hào)路徑包括相同數(shù)目的電平移位器。作為結(jié)果，可以避免在用于驅(qū)動(dòng)上部 橋分段401和下部橋分段402的信號(hào)路徑中的任何失衡，這些失衡可能導(dǎo)致對(duì)角相對(duì)的橋 分段的異步切換操作。總而言之，關(guān)于電壓檢測(cè)器，圖5描繪第一實(shí)施例，該第一實(shí)施例包 括用于適當(dāng)同步全橋逆變整流器的橋分段相對(duì)于彼此關(guān)斷的時(shí)間時(shí)刻的第一組控制回路 和關(guān)聯(lián)電路。
[0055] 為了清楚，圖4僅描繪全橋逆變器整流器400的第一半橋405及其關(guān)聯(lián)電路、比如 延遲元件481和482、復(fù)雜邏輯門471和472以及電壓檢測(cè)器461和462,這些關(guān)聯(lián)電路用 于基于外部時(shí)鐘信號(hào)440最終生成分別驅(qū)動(dòng)ρ溝道驅(qū)動(dòng)器431和η溝道驅(qū)動(dòng)器432的切換 信號(hào)。當(dāng)然，全橋逆變器整流器400的第二半橋（未示出）可以包括對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)電路、比如對(duì) 應(yīng)延遲元件、對(duì)應(yīng)復(fù)雜邏輯門以及對(duì)應(yīng)電壓檢測(cè)器，用于基于外部時(shí)鐘信號(hào)440生成切換 信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)關(guān)聯(lián)電路可以分別連接到第二電平移位器491和第三電平移 位器492的互補(bǔ)輸出。
[0056] 圖5示出用于同步根據(jù)圖1的全橋逆變整流器的橋分段的切換時(shí)刻的又一系統(tǒng)的 一個(gè)實(shí)施例。如圖5中所示，該對(duì)ρ溝道驅(qū)動(dòng)器531和534以及該對(duì)η溝道驅(qū)動(dòng)器532和 533向相應(yīng)逆變器整流器（未示出）的耦合可以對(duì)應(yīng)于如圖3中所示耦合，其中已經(jīng)用表現(xiàn) 相同兩個(gè)最右數(shù)位的附圖標(biāo)記標(biāo)明對(duì)應(yīng)項(xiàng)目。
[0057] 一般而言，可以實(shí)施控制電路和方法，這些控制電路和方法控制對(duì)角相對(duì)的橋分 段同時(shí)關(guān)斷，對(duì)角相對(duì)的橋分段比如全橋逆變整流器100中的第三橋分段103和第一橋分 段101、以及第二橋分段102和第四橋分段104。
[0058] 就這一點(diǎn)而言，一個(gè)實(shí)施例可以包括一種用于通過(guò)比較全橋逆變器100中的第一 半橋105的第一橋分段101的第一切換時(shí)刻與全橋逆變器100的第二半橋106中的第三橋 分段103的第二切換時(shí)刻，以確定在第一切換時(shí)刻與第二切換時(shí)刻之間的任何差值作為第 一切換誤差來(lái)同步全橋逆變整流器的切換時(shí)刻的方法。關(guān)于如圖1中所示全橋逆變器100 的實(shí)施例，第二半橋106中的第三橋分段103位于相對(duì)與第一半橋105中的第一橋分段101 處。
[0059] 該方法的又一步驟可以包括比較全橋逆變器100的第一半橋105中的第二橋分段 102的第三切換時(shí)刻與全橋逆變器100的第二半橋106中的第四橋分段104的第四切換時(shí) 亥IJ，以確定在第三切換時(shí)刻與第四切換時(shí)刻之間的任何差值作為第二切換誤差。同樣關(guān)于 圖1，第二半橋106的第四橋分段104位于相對(duì)與第一半橋105中的第二橋分段102處。
[0060] 在又一步驟中，該實(shí)施例可以包括根據(jù)第一切換誤差和第二切換誤差的數(shù)量和符 號(hào)，相對(duì)于第三驅(qū)動(dòng)器533驅(qū)動(dòng)第三橋分段103的外部切換的延遲變化第一驅(qū)動(dòng)器531驅(qū) 動(dòng)第一橋分段101的外部切換的延遲，并且相對(duì)于第四驅(qū)動(dòng)器534驅(qū)動(dòng)第四橋分段104的 外部切換的延遲變化第二驅(qū)動(dòng)器532驅(qū)動(dòng)第二橋分段102的外部切換的延遲，從而第一切 換誤差和第二切換誤差消失。
[0061] 因此，一般而言，為了對(duì)關(guān)斷全橋逆變整流器的橋分段的切換時(shí)刻的改進(jìn)的同步， 可以提供至少一個(gè)控制電路，該至少一個(gè)控制電路可以被設(shè)置為可以比較全橋逆變整流器 的橋分段的接通的時(shí)刻，并且可以在切換時(shí)刻之間的偏離的情況下變化驅(qū)動(dòng)橋分段中的一 個(gè)橋分段的驅(qū)動(dòng)器中的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的至少一個(gè)供應(yīng)電壓，以通過(guò)變化驅(qū)動(dòng)器中的至少 一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的傳播延遲來(lái)減少偏離。就這一點(diǎn)而言，數(shù)字驅(qū)動(dòng)器和邏輯電路的傳播延遲大 量依賴于它們的供應(yīng)電壓。如果關(guān)斷時(shí)刻未同步，則Q1和Q2的轉(zhuǎn)變時(shí)間將比關(guān)斷時(shí)刻的 偏離多得多地不同。因此，比較接通時(shí)刻促成相對(duì)于比較關(guān)斷時(shí)刻的放大的比較結(jié)果。 [0062] 因此，通過(guò)增加一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的供應(yīng)電壓并且減少另一驅(qū)動(dòng)器的供應(yīng)電壓，可以容 易同步對(duì)應(yīng)切換時(shí)刻，從而也可以容易同步接通對(duì)應(yīng)橋分段的時(shí)刻。
[0063] 在圖5中示出一種用于同步的電路的一個(gè)實(shí)施例。這一實(shí)施例可以比較第一時(shí)間 段與第二時(shí)間段，在該第一時(shí)間段期間，兩個(gè)上部橋分段（例如圖1中的橋分段101和104) 同時(shí)關(guān)斷，在第二時(shí)間段期間，兩個(gè)下部橋分段（例如圖1中的橋分段102和103)同時(shí)關(guān) 斷。這些第一和第二時(shí)間段分別近似地對(duì)應(yīng)于全橋逆變整流器的輸出節(jié)點(diǎn)從它們的低電壓 電平向它們的高電壓電平的轉(zhuǎn)變時(shí)間、或者全橋逆變整流器的輸出節(jié)點(diǎn)從它們的高電壓電 平向它們的低電壓電平的轉(zhuǎn)變時(shí)間。
[0064] 根據(jù)在第一時(shí)間段與第二時(shí)間段之間的差值的數(shù)量和符號(hào)，相對(duì)于第二η溝道驅(qū) 動(dòng)器532和533驅(qū)動(dòng)兩個(gè)下部橋分段102和103的外部切換的延遲調(diào)整第一 ρ溝道驅(qū)動(dòng)器 531和534驅(qū)動(dòng)兩個(gè)上部橋分段101和104的外部切換的延遲，從而在第一時(shí)間段與第二時(shí) 間段之間的差值消失。
[0065] 出于第一時(shí)間段與第二時(shí)間段的以上提到的比較的目的，第一 ρ溝道驅(qū)動(dòng)器531 的輸出和第二Ρ溝道驅(qū)動(dòng)器534的輸出可以耦合到邏輯與（AND)門566。另外，第一 η溝道 驅(qū)動(dòng)器532的輸出和第二η溝道驅(qū)動(dòng)器533的輸出可以耦合到邏輯或（0R)門567。另外， 可以在比較節(jié)點(diǎn)550處提供比較電壓，在該比較節(jié)點(diǎn)，在與門566的輸出的第一電阻568可 以耦合到在或門567的輸出的第二電阻569,其中比較電壓代表在第一時(shí)間段與第二時(shí)間 段之間的差值。
[0066] 另外，如圖5中所示，實(shí)施例可以包括運(yùn)算放大器565，該運(yùn)算放大器565用于比較 該比較電壓與在中間節(jié)點(diǎn)560的在逆變整流器100的供應(yīng)電壓電平VDD與VSS之間中間的 中電平電壓，〇以控制用于電壓控制器551和552的參考電壓電平558和559,這些電壓控 制器分別控制P溝道驅(qū)動(dòng)器531和534以及η溝道驅(qū)動(dòng)器532和534的供應(yīng)。
[0067] 在這一實(shí)施例中，比較電壓低于中電平電壓可以引起電壓控制器中的第一電壓控 制器551的輸出增加，該第一電壓控制器控制在第一供應(yīng)節(jié)點(diǎn)553對(duì)ρ溝道驅(qū)動(dòng)器531和 534的供應(yīng)，這可以減少經(jīng)過(guò)p溝道驅(qū)動(dòng)器531和534的信號(hào)傳播延遲。另外，這可以引起 電壓控制器中的第二電壓控制器552的輸出減少，該第二電壓控制器控制在第二供應(yīng)節(jié)點(diǎn) 554處對(duì)η溝道驅(qū)動(dòng)器532和533的供應(yīng)，這可以增加經(jīng)過(guò)η溝道驅(qū)動(dòng)器532和533的信號(hào) 傳播延遲。
[0068] 另外，在根據(jù)圖5的實(shí)施例中，比較電壓高于中電平電壓可以引起減少電壓控制 器中的第一電壓控制器551的輸出，該第一電壓控制器控制在第一供應(yīng)節(jié)點(diǎn)553處對(duì)ρ溝 道驅(qū)動(dòng)器531和534的供應(yīng)，這可以增加經(jīng)過(guò)ρ溝道驅(qū)動(dòng)器531和534的信號(hào)傳播延遲。另 夕卜，這可以增加電壓控制器中的第二電壓控制器552的輸出，該第二電壓控制器控制在第 二供應(yīng)節(jié)點(diǎn)554處對(duì)η溝道驅(qū)動(dòng)器532和533的供應(yīng)，這可以減少經(jīng)過(guò)η溝道驅(qū)動(dòng)器532 和533的信號(hào)傳播延遲。
[0069] 因此，由于在與門566的輸出和或門567的輸出的信號(hào)相對(duì)于彼此互補(bǔ)，所以可以 借助包括第一電阻568和第二電阻569的電阻器網(wǎng)絡(luò)對(duì)它們求和。在以上提到的第一時(shí)間 段和第二時(shí)間段延遲同樣長(zhǎng)的情況下，在比較節(jié)點(diǎn)550處的電壓將基本上確切地在供應(yīng)電 壓電平 VDD與VSS之間中間。在第一時(shí)間段與第二時(shí)間段之間的偏離的情況下，在比較節(jié) 點(diǎn)550的電壓也將從在供應(yīng)電壓電平VDD與VSS之間的中電壓電平偏離，并且將通過(guò)比較 器565的輸出在相反方向上變化用于電壓控制器551和552的參考電壓電平558和559,這 些電壓控制器分別控制P溝道驅(qū)動(dòng)器531和534以及η溝道驅(qū)動(dòng)器532和534的供應(yīng)。
[0070] 例如，如果由于用于ρ溝道晶體管101和104的ρ溝道驅(qū)動(dòng)器531和534的傳播延 遲可以比用于η溝道晶體管102和103的η溝道驅(qū)動(dòng)器532和533的傳播延遲有些更長(zhǎng)， 而正常關(guān)斷上部?jī)蓚€(gè)橋分段101和104太晚，則從上部橋分段101和104向下部橋分段102 和103的換向?qū)⒈认喾捶较?、例如從下部向上部橋分?01和104需要更久。
[0071] 作為結(jié)果，將經(jīng)由電壓檢測(cè)器比下部橋分段102和103更早接通上部橋分段101 和104。因此，將對(duì)于比下部橋分段102和103更短的時(shí)間段同時(shí)關(guān)斷上部橋分段101和 104。因而，將有些減少在比較節(jié)點(diǎn)550的電壓。經(jīng)由比較器565,將增加用于ρ溝道驅(qū)動(dòng)器 531和534的第一電壓控制器551的輸出電壓的絕對(duì)值，而將減少用于η溝道驅(qū)動(dòng)器532和 533的第二電壓控制器552的輸出電壓的絕對(duì)值直至再次對(duì)于基本上相等時(shí)間段同時(shí)關(guān)斷 上部橋分段101和104以及下部橋分段102和103。
[0072] 圖6示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一種用于同步全橋逆變器整流器的切換時(shí)刻的方法 的流程圖。這一方法可以包括比較600第一時(shí)間段與第二時(shí)間段，在該第一時(shí)間段期間，全 橋逆變器整流器的兩個(gè)上部橋分段同時(shí)關(guān)斷，在該第二時(shí)間段期間，全橋逆變器整流器的 兩個(gè)下部橋分段同時(shí)關(guān)斷。
[0073] 該方法還可以包括根據(jù)在第一時(shí)間段與第二時(shí)間段之間的差值的數(shù)量和符號(hào)，相 對(duì)于第二驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)下部橋分段的外部切換的延遲變化601第一驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)兩個(gè)上 部橋分段的外部切換的延遲，從而在第一時(shí)間段與第二時(shí)間段之間的差值消失。
[0074] 圖7示出根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一種用于控制全橋設(shè)備的方法的流程圖。全橋設(shè)備至 少包括第一、第二、第三和第四橋分段。該方法包括基于比較第一橋分段的第一切換時(shí)刻與 第三橋分段的第二切換時(shí)刻確定700第一切換誤差，并且基于比較第二橋分段的第三切換 時(shí)刻與第四橋分段的第四切換時(shí)刻確定第二切換誤差。另外，該方法包括驅(qū)動(dòng)701第一、第 二、第三和第四橋分段，從而通過(guò)相對(duì)于驅(qū)動(dòng)第三橋分段的延遲變化驅(qū)動(dòng)第一橋分段的延 遲，并且相對(duì)于驅(qū)動(dòng)第四橋分段的延遲變化驅(qū)動(dòng)第二橋分段的延遲，來(lái)減少第一切換誤差 和第二切換誤差。
[0075] 關(guān)于涉及各圖的以上描述的實(shí)施例，強(qiáng)調(diào)實(shí)施例基本上用于增加可理解性。除此 之外，以下進(jìn)一步實(shí)施例試圖舉例說(shuō)明更一般概念。然而也不會(huì)在限制意義上解讀以下實(shí) 施例。實(shí)際上，如前文表達(dá)的那樣，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求限定。
[0076] 雖然這里已經(jīng)圖示和描述具體實(shí)施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解多種備選 和/或等效實(shí)現(xiàn)方式可以替換示出和描述的具體實(shí)施例而未脫離本發(fā)明的范圍。本申請(qǐng)旨 在于覆蓋這里討論的具體實(shí)施例的任何適配或者變化。因此，旨在于本發(fā)明僅受權(quán)利要求 及其等效含義限制。
【權(quán)利要求】
1. 一種設(shè)備，包括： 全橋，被配置用于將直流（DC)電壓轉(zhuǎn)換成交流（AC)電壓，其中所述全橋至少包括第一 橋分段、第二橋分段、第三橋分段和第四橋分段，并且其中所述第一橋分段、所述第二橋分 段、所述第三橋分段和所述第四橋分段中的每個(gè)橋分段包括： 被配置用于響應(yīng)于第一電壓電平切換的第一類型的開(kāi)關(guān)和被配置用于響應(yīng)于與所述 第一電壓電平不同的第二電壓電平切換的第二類型的開(kāi)關(guān)；并且 其中所述第二類型的所述開(kāi)關(guān)被配置用于使用負(fù)載的電感性電流來(lái)驅(qū)動(dòng)，所述負(fù)載耦 合到所述全橋的輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括被配置用于驅(qū)動(dòng)所述第一類型的每個(gè)開(kāi)關(guān)的至 少一個(gè)驅(qū)動(dòng)器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一類型的所述開(kāi)關(guān)與所述第二類型的所述 開(kāi)關(guān)串聯(lián)f禹合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第二電壓電平包括所述全橋的DC供應(yīng)電壓， 并且其中所述第一電壓電平小于所述全橋的DC供應(yīng)電壓。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一類型的所述開(kāi)關(guān)中的每個(gè)開(kāi)關(guān)由相應(yīng)切 換信號(hào)驅(qū)動(dòng)，所述相應(yīng)切換信號(hào)外部控制所述第一橋分段、所述第二橋分段、所述第三橋分 段和所述第四橋分段中的相應(yīng)橋分段的切換操作。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一類型的所述開(kāi)關(guān)包括第一較低電壓等級(jí) 的晶體管，并且其中所述第二類型的所述開(kāi)關(guān)包括第二較高電壓等級(jí)的晶體管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述第一較低電壓等級(jí)的所述晶體管包括集成電 路技術(shù)的邏輯晶體管，并且其中所述第二較高電壓等級(jí)的所述晶體管包括所述集成電路技 術(shù)的I/O晶體管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中： 所述第一類型的所述開(kāi)關(guān)包括第一尺寸的晶體管和/或第一切換速度的晶體管和/或 第一柵極電荷的晶體管和/或第一柵極能量的晶體管；并且 所述第二類型的所述開(kāi)關(guān)包括第二尺寸的晶體管和/或第二切換速度的晶體管和/或 第二柵極電荷的晶體管和/或第二柵極能量的晶體管。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中： 所述第一橋分段和所述第四橋分段的所述第一類型的所述開(kāi)關(guān)各自均包括P溝道晶 體管，并且所述第一橋分段和所述第四橋分段的所述第二類型的所述開(kāi)關(guān)各自均包括p溝 道晶體管；并且 所述第二橋分段和所述第三橋分段的所述第一類型的所述開(kāi)關(guān)各自均包括η溝道晶 體管，并且所述第二橋分段和所述第三橋分段的所述第二類型的所述開(kāi)關(guān)各自均包括η溝 道晶體管。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中： 所述第一橋分段和所述第四橋分段的第一類型的所述Ρ溝道晶體管的柵極各自均耦 合到相應(yīng)Ρ溝道驅(qū)動(dòng)器； 所述第二橋分段和所述第三橋分段的所述第一類型的η溝道晶體管的柵極各自均耦 合到相應(yīng)η溝道驅(qū)動(dòng)器；并且 所述P溝道驅(qū)動(dòng)器和所述η溝道驅(qū)動(dòng)器中的每個(gè)驅(qū)動(dòng)器由基于外部時(shí)鐘信號(hào)的相應(yīng)切 換信號(hào)驅(qū)動(dòng)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，還包括：在所述Ρ溝道驅(qū)動(dòng)器與所述η溝道驅(qū)動(dòng)器 之間耦合的用于所述η溝道驅(qū)動(dòng)器的電壓控制器，以向所述ρ溝道驅(qū)動(dòng)器部分地供電。
12. -種用于將直流（DC)電壓切換成交流（AC)電壓的方法，所述方法包括： 驅(qū)動(dòng)至少包括第一橋分段、第二橋分段、第三橋分段和第四橋分段的全橋，并且其中 所述第一橋分段、所述第二橋分段、所述第三橋分段和所述第四橋分段中的每個(gè)橋分段包 括： 被配置用于響應(yīng)于第一電壓電平切換的第一類型的開(kāi)關(guān)；以及 被配置用于響應(yīng)于與所述第一電壓電平不同的第二電壓電平切換的第二類型的開(kāi) 關(guān)； 其中驅(qū)動(dòng)所述全橋包括使用負(fù)載的電感性電流來(lái)驅(qū)動(dòng)所述第一橋分段、所述第二橋分 段、所述第三橋分段和所述第四橋分段中的每個(gè)橋分段的所述第二類型的所述開(kāi)關(guān)，所述 負(fù)載耦合到所述全橋的輸出。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括通過(guò)使用用于所述第一橋分段、所述第二橋 分段、所述第三橋分段和所述第四橋分段中的每個(gè)橋分段的電壓檢測(cè)器以分別檢測(cè)在所述 第一橋分段、所述第二橋分段、所述第三橋分段和所述第四橋分段中的每個(gè)橋分段兩端的 電壓來(lái)同步所述全橋的切換時(shí)刻，其中控制所述第一橋分段、所述第二橋分段、所述第三橋 分段和所述第四橋分段中的每個(gè)橋分段以僅在所述第一橋分段、所述第二橋分段、所述第 三橋分段和所述第四橋分段中的每個(gè)橋分段兩端的所述電壓已經(jīng)下降至預(yù)定閾值以下之 后接通。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中： 所述第一橋分段和所述第四橋分段的所述第一類型的所述開(kāi)關(guān)各自均包括P溝道晶 體管，并且所述第一橋分段和所述第四橋分段的所述第二類型的所述開(kāi)關(guān)各自均包括ρ溝 道晶體管；并且 所述第二橋分段和所述第三橋分段的所述第一類型的所述開(kāi)關(guān)各自均包括η溝道晶 體管，并且所述第二橋分段和所述第三橋分段的所述第二類型的所述開(kāi)關(guān)各自均包括η溝 道晶體管。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括： 用基于外部時(shí)鐘信號(hào)的相應(yīng)切換信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述第一類型的所述Ρ溝道晶體管和所述 η溝道晶體管中的每個(gè)晶體管，其中所述相應(yīng)切換信號(hào)外部控制所述第一橋分段、所述第二 橋分段、所述第三橋分段和所述第四橋分段中的相應(yīng)橋分段的切換操作；并且 使用第一電平移位器以將所述外部時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)換成在位于相對(duì)于所述全橋的供應(yīng)電 壓電平對(duì)稱的電壓電平的轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘信號(hào)； 其中用于將所述轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)換成用于Ρ溝道驅(qū)動(dòng)器的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的至少一 個(gè)第二電平移位器分別驅(qū)動(dòng)所述第一類型的所述ρ溝道晶體管；并且 其中用于將所述轉(zhuǎn)換的時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)換成用于η溝道驅(qū)動(dòng)器的第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)的至少一 個(gè)第三電平移位器分別驅(qū)動(dòng)所述第一類型的所述η溝道晶體管。
16. -種用于控制至少包括第一橋分段、第二橋分段、第三橋分段和第四橋分段的全橋 設(shè)備的方法，所述方法包括： 基于將所述第一橋分段的第一切換時(shí)刻與所述第三橋分段的第二切換時(shí)刻進(jìn)行比較 確定第一切換誤差； 基于將所述第二橋分段的第三切換時(shí)刻與所述第四橋分段的第四切換時(shí)刻比較確定 第二切換誤差；并且 驅(qū)動(dòng)所述第一橋分段、所述第二橋分段、所述第三橋分段和所述第四橋分段，從而通過(guò) 相對(duì)于驅(qū)動(dòng)所述第三橋分段的延遲變化驅(qū)動(dòng)所述第一橋分段的延遲、并且相對(duì)于驅(qū)動(dòng)所述 第四橋分段的延遲變化驅(qū)動(dòng)所述第二橋分段的延遲來(lái)減少所述第一切換誤差和所述第二 切換誤差。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中驅(qū)動(dòng)所述第一橋分段、所述第二橋分段、所述第 三橋分段和所述第四橋分段、從而減少所述第一切換誤差和所述第二切換誤差包括： 驅(qū)動(dòng)所述第一橋分段、所述第二橋分段、所述第三橋分段和所述第四橋分段以消除所 述第一切換誤差和所述第二切換誤差。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中驅(qū)動(dòng)所述第一橋分段、所述第二橋分段、所述第 三橋分段和所述第四橋分段、從而減少所述第一切換誤差和所述第二切換誤差包括： 基于所述第一切換誤差和所述第二切換誤差的數(shù)量和極性中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)，驅(qū)動(dòng)所 述第一橋分段、所述第二橋分段、所述第三橋分段和所述第四橋分段以減少所述第一切換 誤差和所述第二切換誤差。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中驅(qū)動(dòng)所述第一橋分段、所述第二橋分段、所述第 三橋分段和所述第四橋分段、從而減少所述第一切換誤差和所述第二切換誤差包括： 在與向用于切換所述第二橋分段和所述第三橋分段的驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)的第二供應(yīng)電壓相 反的方向上變化用于切換所述第一橋分段和所述第四橋分段的驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)的第一供應(yīng)電 壓。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一橋分段、所述第二橋分段、所述第三橋 分段和所述第四橋分段中的每個(gè)橋分段包括被配置用于響應(yīng)于第一電壓電平切換的第一 類型的開(kāi)關(guān)和被配置用于響應(yīng)于與所述第一電壓電平不同的第二電壓電平切換的第二類 型的開(kāi)關(guān)，并且其中驅(qū)動(dòng)所述第一橋分段、所述第二橋分段、所述第三橋分段和所述第四橋 分段、從而減少所述第一切換誤差和所述第二切換誤差包括： 驅(qū)動(dòng)所述第一橋分段、所述第二橋分段、所述第三橋分段和所述第四橋分段中的每個(gè) 橋分段的所述第一類型的所述開(kāi)關(guān)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括對(duì)于每個(gè)橋分段使用負(fù)載的電感性電流來(lái)驅(qū) 動(dòng)所述第二類型的所述開(kāi)關(guān)，所述負(fù)載耦合到所述全橋設(shè)備的輸出。
22. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，還包括： 確定在所述第一切換誤差與所述第二切換誤差之間的差值；并且 將確定的所述差值與閾值進(jìn)行比較。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中確定在所述第一切換誤差與所述第二切換誤差 之間的所述差值包括確定代表所述差值的比較電壓；并且 其中確定的所述差值與閾值的比較包括將所述比較電壓與參考電壓進(jìn)行比較。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述參考電壓包括基本上為所述全橋設(shè)備的DC 供應(yīng)電壓的一半的電壓電平。
25. -種被配置用于控制至少包括第一橋分段、第二橋分段、第三橋分段和第四橋分段 的全橋設(shè)備的設(shè)備，其中所述設(shè)備被配置用于： 基于將所述第一橋分段的第一切換時(shí)刻與所述第三橋分段的第二切換時(shí)刻進(jìn)行比較 確定第一切換誤差； 基于將所述第二橋分段的第三切換時(shí)刻與所述第四橋分段的第四切換時(shí)刻進(jìn)行比較 確定第二切換誤差；并且 驅(qū)動(dòng)所述第一橋分段、所述第二橋分段、所述第三橋分段和所述第四橋分段，從而通過(guò) 相對(duì)于驅(qū)動(dòng)所述第三橋分段的延遲變化驅(qū)動(dòng)所述第一橋分段的延遲、并且相對(duì)于驅(qū)動(dòng)所述 第四橋分段的延遲變化驅(qū)動(dòng)所述第二橋分段的延遲來(lái)減少所述第一切換誤差和所述第二 切換誤差。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備被配置用于驅(qū)動(dòng)所述第一橋分段、所 述第二橋分段、所述第三橋分段和所述第四橋分段以消除所述第一切換誤差和所述第二切 換誤差。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中所述設(shè)備被配置用于基于所述第一切換誤差和 所述第二切換誤差的數(shù)量和極性中的一項(xiàng)或者多項(xiàng)，驅(qū)動(dòng)所述第一橋分段、所述第二橋分 段、所述第三橋分段和所述第四橋分段以減少所述第一切換誤差和所述第二切換誤差。
【文檔編號(hào)】H02M7/5387GK104218837SQ201410239314
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月3日
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