發(fā)明的背景

圖1示出一種傳統(tǒng)的半橋接拓?fù)?0。如圖所示，該傳統(tǒng)的拓?fù)?0包含有標(biāo)示為q1和q2的一對晶體管12和14。這樣一種拓?fù)淇梢裕e例來說，以增強(qiáng)型場效應(yīng)晶體管(fet)來實(shí)現(xiàn)。通常，該晶體管12和14被認(rèn)為是高側(cè)和低側(cè)開關(guān)。高側(cè)晶體管12的源極16被耦合到在該半橋接輸出處的低側(cè)晶體管14的該漏極18。高側(cè)晶體管12的該漏極20被耦合到高電壓源22(vmain)，以及低側(cè)晶體管14的該源極24被耦合到接地26。此外，高側(cè)晶體管12的柵極28被耦合到柵極驅(qū)動器和準(zhǔn)位移位器30，而低側(cè)晶體管14的柵極32被耦合到柵極驅(qū)動器34。柵極驅(qū)動器30/34和準(zhǔn)位移位器30是本領(lǐng)域公知的技術(shù)，不會在本文中被詳細(xì)描述。然而，應(yīng)被理解的是，這種配置使得一個(gè)晶體管12或14(q1或q2)在操作過程中被導(dǎo)通而另一個(gè)晶體管被截止，反之亦然。

如進(jìn)一步于圖1所示，驅(qū)動電壓源36(vdrvr)被耦合到該高側(cè)柵極驅(qū)動器和準(zhǔn)位移位器30的輸入端40以及低側(cè)柵極驅(qū)動器34的輸入端38。對于此傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，自舉電容器42(cbtst)被并聯(lián)耦合到該高側(cè)柵極驅(qū)動器和準(zhǔn)位移位器30，而自舉二極管44(dbtst)被耦合在該驅(qū)動電壓源36vdrvr和該自舉電容器42(cbtst)之間。當(dāng)該高側(cè)和低測晶體管q1和q2使用eganfet時(shí)，在圖1中所示的該配置產(chǎn)量大約7.5v，舉例來說，跨越該自舉電容器42(cbtst)，如果低側(cè)晶體管14(q2)的“內(nèi)接(body)二極管”導(dǎo)通的話。然而，該電壓可以根據(jù)許多的因素而有所不同。該電壓可以約為6.5v或更高，這取決于操作條件和使用于低側(cè)晶體管14(q2)的晶體管裝置的類型。然而，對于這樣的配置，高側(cè)柵極驅(qū)動器30需要某種形式的調(diào)節(jié)器。傳統(tǒng)上，這是用內(nèi)部自舉二極管來實(shí)現(xiàn)的，該內(nèi)部自舉二極管被使用來在該半橋接配置中把電力提供給該高側(cè)晶體管。理想情況下，肖特基二極管被使用，因?yàn)樗w積小，它具有低的順向壓降和沒有反向恢復(fù)電荷。然而，在集成電路制程中制作高電壓(100v)肖特基二極管是非常困難的，因此，具有反向恢復(fù)電荷的pn結(jié)二極管經(jīng)常被使用。而且，高電壓肖特基二極管也會有導(dǎo)致?lián)p失的反向恢復(fù)電荷(qrr)。

為了此目的，當(dāng)ganfet被用于這種類型半橋接拓?fù)涞木w管12和14(q1和q2)時(shí)，該肖特基二極管或pn結(jié)二極管的反向恢復(fù)電荷qrr會影響性能并導(dǎo)致高側(cè)晶體管中的損失。通常這些損失相比于電路中其他的功率損失機(jī)制是可以忽略的。然而，反向恢復(fù)電荷損失正比于頻率，并且在更高的工作頻率上會增加到使該轉(zhuǎn)換器損失變成顯著部分的點(diǎn)上。因此，自舉的傳統(tǒng)方法在高操作開關(guān)頻率上并不高效。

發(fā)明的概要

本發(fā)明涉及一種用于半橋接拓?fù)涞淖耘e供應(yīng)器，并且，更具體地，涉及使用氮化鎵(gan)fet的自舉供應(yīng)器。有利的是，氮化鎵fet有用于高電壓應(yīng)用，因?yàn)樗哂辛惴聪蚧謴?fù)電荷qrr，并且可以與半橋接電路的低側(cè)晶體管同步地被開關(guān)。如果該低fet“內(nèi)接二極管”導(dǎo)通的話，該同步開關(guān)避免了高自舉供應(yīng)器電壓。此外，該自舉裝置的該零反向恢復(fù)電荷qrr顯著地改善了開關(guān)性能，特別是用于超低電容裝置的開關(guān)性能，并降低了在高側(cè)裝置中所感應(yīng)出的該損失。

為達(dá)此目的，布置在半橋接拓?fù)渲械囊环N電路被提供。該電路包含有：高側(cè)晶體管；低側(cè)晶體管；被電耦合至該高側(cè)晶體管的柵極的高側(cè)柵極驅(qū)動器和準(zhǔn)位移位器；被電耦合至該低側(cè)晶體管的柵極的低側(cè)柵極驅(qū)動器；與該高側(cè)柵極驅(qū)動器和準(zhǔn)位移位器并聯(lián)電耦合的電容器；被電耦合至該高側(cè)柵極驅(qū)動器和準(zhǔn)位移位器的輸入以及該低側(cè)柵極驅(qū)動器的輸入的電壓源；以及，被電耦合在該電壓源和該電容器之間的自舉晶體管。

在一些實(shí)施例中，該自舉晶體管為gan場效應(yīng)晶體管。取決于該實(shí)施例，該自舉晶體管可以是耗盡型晶體管或增強(qiáng)型晶體管。在該自舉晶體管為耗盡型晶體管的一些實(shí)施例中，該耗盡型晶體管的柵極被電耦合到該柵極驅(qū)動器的輸出。在該耗盡型的實(shí)施例中，該耗盡型晶體管的漏極被電耦合到該高側(cè)柵極驅(qū)動器和準(zhǔn)位移位器的輸入。

如果增強(qiáng)型晶體管被使用作為該自舉裝置，它可以被鉗位或不被鉗位，這取決于實(shí)施例。如果該增強(qiáng)型晶體管被鉗位，它可以以與該自舉電容并聯(lián)的齊納(zener)二極管來鉗位。電阻可在該增強(qiáng)型晶體管的漏極和該齊納二極管的漏極之間被串聯(lián)地設(shè)置。該電阻可以被集成到該增強(qiáng)型晶體管中。較佳的是，該齊納二極管把跨越自舉電容器的電壓鉗位到用于該上側(cè)裝置的安全準(zhǔn)位上。

該增強(qiáng)型晶體管可以串聯(lián)連接的兩個(gè)增強(qiáng)型gan場效應(yīng)晶體管來被鉗位，該晶體管的每一個(gè)的柵極短路到它們各自的源極。

在增強(qiáng)型晶體管被使用的實(shí)施例中，供給該增強(qiáng)型晶體管的電壓可以是比供給柵極驅(qū)動器的電壓要高的電壓。在這些實(shí)施例的一些中，可以使用一個(gè)以上的電壓源。

在一些實(shí)施例中，該低側(cè)柵極驅(qū)動器可能需要被調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施例中，調(diào)節(jié)器可以被設(shè)置以與低側(cè)柵極驅(qū)動器進(jìn)行電氣通信。

在一些實(shí)施例中，二極管被耦合在該電源電壓和該晶體管的柵極之間；以及，第二電容器被電耦合在晶體管的柵極和柵極驅(qū)動器的輸出之間。

在本發(fā)明的另一方面，提供了一種自舉半橋接電路的方法。在優(yōu)選的實(shí)施例中，gan場效應(yīng)晶體管與該半橋接電路的該低側(cè)晶體管被同步開關(guān)，其優(yōu)選是gan場效應(yīng)晶體管。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，跨越該gan場效應(yīng)晶體管的源極和漏極上的該電壓等于跨越該低側(cè)裝置晶體管的源極和漏極的該電壓。

在一些實(shí)施例中，當(dāng)漏極電流的值是最壞的情況時(shí)，跨越該低側(cè)裝置晶體管的柵極和源極的電壓是零(0)伏特，并且跨越該gan場效應(yīng)晶體管的柵極和源極的電壓是負(fù)五(-5)伏特。

附圖的簡要說明

圖1圖示出用于半橋接拓?fù)潆娐返膫鹘y(tǒng)的自舉供應(yīng)器。

圖2圖示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的用于半橋接拓?fù)涞淖耘e供應(yīng)器。

圖3圖示出使用egan晶體管作為自舉裝置的電路的優(yōu)選實(shí)施例的時(shí)序圖。

圖4圖示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例200的用于半橋接拓?fù)涞淖耘e供應(yīng)器。

圖5圖示出圖3的實(shí)施例的變形。

圖6圖示出根據(jù)本發(fā)明的額外的實(shí)施例的用于半橋接拓?fù)涞淖耘e供應(yīng)器。

優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明

以下的詳細(xì)描述參考了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。該示例性實(shí)施例以足夠詳細(xì)的方式來描述以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`它們。但應(yīng)被理解的是，其他的實(shí)施例可被使用，并且各種結(jié)構(gòu)、邏輯、和電氣方面的改變可被做出。

圖2圖示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例100的用于半橋接拓?fù)涞淖耘e供應(yīng)器。如圖所示，圖2的設(shè)計(jì)包括有許多相同于以上所討論的傳統(tǒng)半橋接拓?fù)?0的組件。即，高側(cè)和低側(cè)晶體管12和14(q1和q2)被提供，它們各自的柵極分別耦合到高側(cè)柵極驅(qū)動器34和準(zhǔn)位移位器，以及低側(cè)柵極驅(qū)動器30。然而，對比于圖1的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，圖2的示例性設(shè)計(jì)采用耗盡型晶體管(例如，n溝道耗盡型場效應(yīng)晶體管(fet))作為自舉裝置102。優(yōu)選地，自舉裝置102(qbtst)為ganfet。

如圖所示，自舉裝置102(qbtst)的源極104被耦合到電壓源36(vdrvr)。自舉裝置102(qbtst)的柵極106被耦合到低側(cè)柵極驅(qū)動器34的輸出39。自舉裝置102(qbtst)的漏極108被耦合到高側(cè)柵極驅(qū)動器和準(zhǔn)位移位器30的輸入40。有利的是，示例性實(shí)施例的自舉裝置102(qbtst)被同步到低側(cè)晶體管14(q2)的開關(guān)，其克服了以上針對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)所討論的跨越自舉電容42(cbtst)的該7.5v。

跨越自舉裝置102(qbtst)的源極和漏極的電壓vsd應(yīng)當(dāng)?shù)韧诳缭骄w管14(q2)的源極和漏極的電壓。此外，跨越晶體管14(q2)的柵極和源極的電壓vgs為0伏特，而跨越自舉裝置102(qbtst)的柵極和源極的電壓vgs為-5伏特，其中漏極電流(id)的值是最壞的情況。即使漏極和源極之間的電壓vds對于自舉裝置102(qbtst)和主晶體管12和/或14(fetq1和/或q2)兩者應(yīng)具有相同的等級，但自舉裝置102(qbtst)可顯著地較小(較高的rds(on))。此外，該自舉裝置102(qbtst)可被集成在半橋接裝置對之中。

為了確保同步fet自舉電路10的實(shí)現(xiàn)對柵極驅(qū)動器和電源電路會有最小的影響并可在任何的條件下工作，該電路10需要被設(shè)計(jì)成在嚴(yán)苛的條件下還是穩(wěn)健的。在優(yōu)選的實(shí)施例中，以下的條件都可以被考慮：低側(cè)fet反向?qū)?；跟隨著低側(cè)反向?qū)ǖ挠查_關(guān)(高損耗coss轉(zhuǎn)換)；部分零電壓開關(guān)(pzvs)；自整流之后跟著上側(cè)fet反向?qū)ǎ灰约?，零電壓開關(guān)(zvs)，最不嚴(yán)苛的條件。

如上所述，使用fet用于自舉裝置102的實(shí)施例優(yōu)選地被同步。圖3圖示出時(shí)序圖，其用于包含有fet自舉裝置102的自舉電路的優(yōu)選實(shí)施例。正確的時(shí)序有助于處理或消除上面所列出的嚴(yán)苛條件的影響。在操作中，該開關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓跟隨著低側(cè)晶體管14柵極電壓的上升從高轉(zhuǎn)換到低需要一定的時(shí)間。如果小型同步fet自舉裝置102被過早地導(dǎo)通，則漏極電壓將仍然是高的。在此情況下，該開關(guān)節(jié)點(diǎn)將被連接到5v并伴隨災(zāi)難性的后果。因此，同步fet自舉裝置102的導(dǎo)通必須被充分的延遲，以防止這種情況的發(fā)生。此延遲被圖示于圖3中，如vgs_qlow和vgs_btst的上升的差異所示。由于類似的原因，同步fet自舉裝置102的關(guān)閉必須和低側(cè)晶體管14發(fā)生在同一時(shí)間。這也被圖示于圖3中。

用于設(shè)計(jì)出可抵抗上面列出的嚴(yán)苛條件的實(shí)施例的另一個(gè)重要的設(shè)計(jì)參數(shù)為關(guān)閉狀態(tài)的界限。由于低側(cè)晶體管14和同步的fet自舉裝置102兩者都可以是eganfet裝置，當(dāng)保持關(guān)閉時(shí)兩者都可以具有類似的反向?qū)▔航?。在這些條件下，同步的fet自舉裝置102不是與該低側(cè)晶體管14一起就是取代其而反轉(zhuǎn)導(dǎo)通主電流，是有可能的。這可能會導(dǎo)致跨越自舉電容器42的過電壓狀況，其會導(dǎo)致高側(cè)晶體管柵極28的故障。為了防止這種情況的發(fā)生，在一些實(shí)施例中，該同步的fet自舉裝置102的關(guān)閉狀態(tài)電壓被保持在-1v，由此增加反向?qū)妷旱斤@著地高于低側(cè)晶體管14，因此，阻止它導(dǎo)通。適當(dāng)?shù)年P(guān)閉狀態(tài)界限的一例子被圖示于圖3中。

除了時(shí)序和關(guān)閉狀態(tài)的界限，優(yōu)選的實(shí)施例使用電路布局，其防止自舉裝置102的漏極電路到更高的電壓。同步的fet自舉裝置102的漏極電路，可以到更高的電壓，該電壓會充電自舉電容器42導(dǎo)致高側(cè)晶體管柵極28的故障。

圖4圖示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例200的用于半橋接拓?fù)涞淖耘e供應(yīng)器。如圖所示，圖4的實(shí)施例包括有許多相同于以上所討論的傳統(tǒng)半橋接拓?fù)?0的組件。即，高側(cè)和低側(cè)晶體管12和14(q1和q2)，它們各自的柵極28和32分別被耦合到柵極驅(qū)動器和準(zhǔn)位移位器30以及柵極驅(qū)動器34。然而，對比于圖1的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)10，自舉裝置102(qbtst)是非鉗位增強(qiáng)型裝置，其被耦合在電壓源36(vdrvr)和自舉電容器42(cbtst)之間。此外，額外的電源電壓202vsd_gan也被提供給自舉裝置102(qbtst)，以增加并克服跨越自舉裝置102(qbtst)的ganfet內(nèi)接二極管的壓降。若無額外的電源電壓202(vsd_gan)，電壓源203(vdrvr)被施加到低側(cè)柵極驅(qū)動器38。如果晶體管14(q2)的該內(nèi)接二極管導(dǎo)通的話，該配置跨越該自舉電容器42(cbtst)產(chǎn)生大約7.5v。然而，柵極驅(qū)動器34針對此配置需要某種形式的調(diào)節(jié)。取決于該實(shí)施例，柵極驅(qū)動器34可被內(nèi)部地或外部地調(diào)節(jié)。在其他的實(shí)施例中，電路10的該時(shí)序可以調(diào)節(jié)低側(cè)柵極驅(qū)動器34。舉例來說，驅(qū)動電路10的電壓源36可被調(diào)節(jié)，并且當(dāng)該電路正確地運(yùn)行時(shí)該調(diào)節(jié)可進(jìn)而被傳遞到自舉電容器42。類似于圖2的該實(shí)施例，跨越自舉裝置102(qbtst)的源極和漏極的電壓vsd應(yīng)當(dāng)?shù)韧诨蝾愃朴诳缭骄w管14(q2)的源極和漏極的電壓。

圖5中的實(shí)施例300圖示出圖4的實(shí)施例200的變形。主要的區(qū)別是自舉供應(yīng)器是以齊納鉗位302(即，齊納二極管dclmp)被鉗位，該齊納二極管被并聯(lián)耦合到自舉電容器42(cbtst)。在圖5中所示的實(shí)施例300中，電阻304rllim被串聯(lián)連接在自舉裝置102(qbtst)的漏極108和齊納鉗位dclmp之間。如果晶體管14(q2)的內(nèi)接二極管導(dǎo)通的話，圖5的配置使用齊納鉗位302以保持自舉電容42(cbtst)兩端的電壓會在安全操作限制內(nèi)。此外，該齊納鉗位302(dclmp)把電壓鉗位到用于晶體管12(q1)的安全限制內(nèi)，并且電阻304(rllim)提供了在鉗位期間的電壓緩沖器。類似于圖2的實(shí)施例100，跨越自舉裝置102(qbtst)的源極和漏極的電壓vsd應(yīng)當(dāng)?shù)韧诨蝾愃朴诳缭骄w管14(q2)的源極和漏極的電壓。類似于圖4的配置200，額外的電源電壓202(vsd_gan)也被提供給自舉裝置102(qbtst)以克服跨越自舉裝置102內(nèi)接二極管的壓降。如上所述，自舉裝置102優(yōu)選是ganfet。

在圖5的示例性實(shí)施例的一個(gè)改進(jìn)中，提供限流功能的電阻304(rllim)可被集成到自舉裝置102(qbtst)中。在一些實(shí)施例中，電阻可以通過使用rds(on)來集成，即，與提供適當(dāng)電阻的fet的內(nèi)部電阻一起。在其他的實(shí)施例中，電阻組件可被加入，諸如金屬襯套，舉例來說。在其他的實(shí)施例中，可以使用其他的電阻組件。集成電阻組件304的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它可消除外部的組件。

在又其他的實(shí)施例中，齊納鉗位302可通過使用兩個(gè)串聯(lián)連接的增強(qiáng)型ganfet來實(shí)現(xiàn)，其每一個(gè)的柵極被短路到它們各自的源極。這種設(shè)計(jì)使能該電路設(shè)計(jì)的最大化集成。

圖6圖示出根據(jù)本發(fā)明的額外的實(shí)施例400的用于半橋接拓?fù)涞淖耘e供應(yīng)器。如圖所示，圖6的設(shè)計(jì)包含有許多個(gè)與以上針對于圖2中所示的實(shí)施例100所討論的半橋接拓?fù)湎嗤慕M件。例如，實(shí)施例400包括高側(cè)和低側(cè)晶體管12和14(q1和q2)，它們各自的柵極28和32分別被耦合到柵極驅(qū)動器和準(zhǔn)位移位器30以及柵極驅(qū)動器34。然而，對比于圖2的設(shè)計(jì)，自舉供應(yīng)器可以被認(rèn)為是一種同步增強(qiáng)型裝置實(shí)現(xiàn)方式。如圖所示，自舉裝置102qbtst被耦合在驅(qū)動電壓源36(vdrvr)和高側(cè)柵極驅(qū)動器和準(zhǔn)位移位器30之間。此外，增強(qiáng)型二極管402(denh)被耦合在驅(qū)動電壓源36(vdrvr)和自舉裝置102(qbtst)的柵極106之間。再者，增強(qiáng)型電容器404(cenh)被耦合在自舉裝置102(qbtst)的柵極106與低側(cè)柵極驅(qū)動器34的輸出38之間。

在一些實(shí)施例中，增強(qiáng)型二極管402(denh)可被集成到自舉裝置102中以減少外部組件的數(shù)量。在又其他的實(shí)施例中，增強(qiáng)型電阻，與增強(qiáng)型二極管402并聯(lián)，也可被集成到自舉裝置102中。

有利的是，圖5的實(shí)施例的自舉裝置102(qbtst)被同步到晶體管14(q2)的開關(guān)，其克服了以上針對傳統(tǒng)設(shè)計(jì)所討論的跨越自舉電容器42(cbtst)的7.5v。同步可使低側(cè)晶體管14的“內(nèi)接二極管”免于過度充電高側(cè)晶體管柵極28。在示例性的實(shí)施例中，跨越自舉裝置102(qbtst)的源極和漏極的電壓vsd應(yīng)當(dāng)與跨越晶體管14(q2)的源極和漏極的電壓相同。此外，晶體管14(q2)的柵極和源極之間的電壓vgs為0伏特而自舉裝置102(qbtst)的柵極和源極之間的電壓vgs為-5伏特，其中漏極電流id的值是最壞的情況。在示例性的配置中，增強(qiáng)型二極管402(denh)的壓降會降低跨越自舉裝置102(qbtst)的柵極和源極的電壓vgs到0v以下，因此，提升跨越源極到漏極的電壓vsd為額外的界限增加了晶體管14(q2)和自舉裝置102(qbtst)之間的差異。此外，增強(qiáng)型電容器404(cenh)與傳統(tǒng)自舉供應(yīng)器以相同的方式被充電(例如，到5v)，但使用的增強(qiáng)型二極管402(denh)可以是低電壓(例如，<20ⅴ)肖特基二極管，具有零或超低的反向恢復(fù)電荷qrr。

應(yīng)被理解的是，對于以上所討論的示例性實(shí)施例的每一個(gè)，額外的時(shí)序可以被添加到配置以驅(qū)動自舉裝置102(qbtst)，以允許有時(shí)間來讓主晶體管12和14(q1和q2)完成它們的開關(guān)轉(zhuǎn)換，最顯著的為晶體管14(q2)的導(dǎo)通事件。而且，當(dāng)自舉裝置102(qbtst)是開啟時(shí)，它可以以相同于電阻的方式來在兩個(gè)方向上傳導(dǎo)電流。此外，增強(qiáng)型電容器(cenh)兩端的電壓可被控制(降低)以在關(guān)閉狀態(tài)期間增加自舉裝置102(qbtst)的額外的內(nèi)接二極管電壓界限，這進(jìn)一步降低晶體管(q2)的內(nèi)接二極管的導(dǎo)通的反向電壓會把自舉供應(yīng)器電壓增加到安全運(yùn)作限制之上的可能性。

一些實(shí)施例可進(jìn)一步包括時(shí)序電路，以允許在自舉晶體管102導(dǎo)通之前低側(cè)晶體管14有時(shí)間來完全地導(dǎo)通。當(dāng)在低側(cè)晶體管14的柵極上的電壓被減小到零(0)時(shí)，該時(shí)序電路也立即，或盡可能快地，關(guān)閉自舉晶體管102。

通過實(shí)驗(yàn)，已經(jīng)示出上述實(shí)施例會敏感于自舉晶體管102的漏極電感，如果不控制的話其會振蕩。除了一般以設(shè)計(jì)/選擇晶體管來控制電感設(shè)計(jì)之外，小型串聯(lián)電阻可被串聯(lián)加在自舉晶體管102的漏極之后。這個(gè)電阻可以被集成到自舉晶體管102。在一些實(shí)施例中，通過設(shè)計(jì)自舉晶體管102具有高的rds(on)約為3ω，該電阻可被集成。在其他的實(shí)施例中，該電阻可能只是集成式的阻尼電阻(非rds(on)但是分立的)。

應(yīng)被理解的是，用于在圖2、4-6中所示的每一個(gè)示例性實(shí)施例的自舉裝置的晶體管最好可以是ganfet。最后，應(yīng)被理解的是，用于以上所討論的自舉裝置的配置被提供來驅(qū)動氮化鎵“gan”fet，但示例性的實(shí)施例并不以任何的方式被限定，也可以被用來驅(qū)動傳統(tǒng)的mosfet(例如，用于半橋接拓?fù)?。此外，如果半橋接晶體管也是mosfet的話，使用mosfet作為自舉裝置102以上所討論的技術(shù)將無效。對于這有兩個(gè)主要的原因：1)為了正常工作，自舉晶體管must利用gan的反向?qū)妷禾匦?，其中該壓降可由?fù)的柵極電壓的大小來編程。這可使該內(nèi)部二極管當(dāng)它不應(yīng)導(dǎo)通時(shí)不會導(dǎo)通。mosfet不能以這種方式執(zhí)行，因此，可能會成為具災(zāi)難性后果的主要功率電路的一部分。2)mosfet具有qrr而eganfet沒有。如果mosfet二極管導(dǎo)通(無論以何種原因)，在這里教導(dǎo)的技術(shù)所帶來的好處將完全地失去。

以上的描述和附圖僅僅被認(rèn)為是具體實(shí)施例的說明，其實(shí)現(xiàn)在此所描述的特征和優(yōu)點(diǎn)。對于特定工序條件的修改和替換可被進(jìn)行。因此，本發(fā)明的實(shí)施例不被視為受限于前面的描述和附圖。

權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)

1.一種布置在半橋接拓?fù)渲械碾娐?，包括?/p>

高側(cè)晶體管；

低側(cè)晶體管；

被電耦合至所述高側(cè)晶體管的柵極的柵極驅(qū)動器和準(zhǔn)位移位器；

被電耦合至所述低側(cè)晶體管的柵極的柵極驅(qū)動器；

與所述柵極驅(qū)動器和準(zhǔn)位移位器并聯(lián)地電耦合的電容器；

被電耦合至所述柵極驅(qū)動器和準(zhǔn)位移位器的輸入與所述柵極驅(qū)動器的輸入的電壓源；以及，

被電耦合在所述電壓源和所述電容器之間的自舉裝置；

其中所述自舉裝置為gan場效應(yīng)晶體管。

2.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述自舉裝置為耗盡型晶體管，且所述耗盡型晶體管的柵極被電耦合到所述柵極驅(qū)動器的輸出。

3.如權(quán)利要求2所述的電路，其中所述耗盡型晶體管的漏極被電耦合到所述柵極驅(qū)動器和準(zhǔn)位移位器的輸入。

4.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述自舉裝置被同步到所述低側(cè)晶體管。

5.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述自舉裝置為增強(qiáng)型晶體管。

6.如權(quán)利要求5所述的電路，其中所述增強(qiáng)型晶體管為未被鉗位的。

7.如權(quán)利要求5所述的電路，其中所述增強(qiáng)型晶體管以并聯(lián)于所述電容器的齊納二極管來鉗位。

8.如權(quán)利要求5所述的電路，其中供給到所述增強(qiáng)型晶體管的電壓比供給到所述柵極驅(qū)動器的電壓要高。

9.如權(quán)利要求5所述的電路，還包括與所述柵極驅(qū)動器電氣通信的調(diào)節(jié)器。

10.如權(quán)利要求7所述的電路，還包括串聯(lián)在所述增強(qiáng)型晶體管的漏極和所述齊納二極管之間的電阻。

11.如權(quán)利要求7所述的電路，其中所述電阻被集成到所述增強(qiáng)型晶體管中。

12.如權(quán)利要求5所述的電路，其中所述增強(qiáng)型晶體管以兩個(gè)串聯(lián)連接的增強(qiáng)型gan場效應(yīng)晶體管來鉗位，所述增強(qiáng)型晶體管的每一個(gè)的柵極短路到它們各自的源極。

13.如權(quán)利要求1所述的電路，還包括：

被電耦合在所述源極電壓和所述自舉晶體管的柵極之間的二極管；以及，

被電耦合在所述自舉晶體管的柵極和所述柵極驅(qū)動器的輸出之間的第二電容器。

14.如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述自舉裝置與所述高側(cè)晶體管和所述低側(cè)晶體管集成在一起。

15.一種自舉半橋接電路的方法，包括：

與所述半橋接電路的低側(cè)裝置同步地開關(guān)gan場效應(yīng)晶體管。

16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述低側(cè)裝置為晶體管。

17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述gan場效應(yīng)晶體管為耗盡型晶體管，其柵極與柵極驅(qū)動器的輸出電氣通信，所述柵極驅(qū)動器與所述低側(cè)裝置的柵極電氣通信。

18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中跨越所述gan場效應(yīng)晶體管的源極和漏極的電壓等于跨越所述低側(cè)晶體管的源極和漏極的電壓。

19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中當(dāng)漏極電流的值為最壞的情況時(shí)，跨越所述低側(cè)裝置晶體管的柵極和源極的電壓為零(0)伏特，并且跨越所述gan場效應(yīng)晶體管的柵極和源極的電壓為負(fù)五(-5)伏特。

20.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述gan場效應(yīng)晶體管為未被鉗位的增強(qiáng)型晶體管并且額外的電壓被提供給所述gan場效應(yīng)晶體管，以增加并克服跨越所述gan場效應(yīng)晶體管的內(nèi)接二極管的電壓降。

21.如權(quán)利要求15所述的方法，其中所述gan場效應(yīng)晶體管為增強(qiáng)型晶體管，其以與電容器以及柵極驅(qū)動器和準(zhǔn)位移位器并聯(lián)的齊納二極管來鉗位，其中所述柵極驅(qū)動器和準(zhǔn)位移位器與所述半橋接電路的上側(cè)裝置進(jìn)行電氣通信。

22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中所述齊納二極管把跨越所述電容器的電壓鉗位到用于所述低側(cè)裝置的安全準(zhǔn)位上。

23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中電阻被串聯(lián)連接在所述增強(qiáng)型晶體管的漏極和所述齊納二極管之間。

24.如權(quán)利要求15所述的方法，其中二極管被電耦合在驅(qū)動電壓和所述gan場效應(yīng)晶體管的柵極之間，以及電容器被電耦合在所述gan場效應(yīng)晶體管的柵極和用于所述低側(cè)裝置的柵極驅(qū)動器的輸出之間。