柵極驅(qū)動(dòng)電路、具有柵極驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)設(shè)備和電源設(shè)備的制造方法
【專利說明】柵極驅(qū)動(dòng)電路、具有柵極驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)設(shè)備和電源設(shè)備
[0001]本申請(qǐng)要求于2013年10月31日提交到韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的第10-2013-0131617號(hào)韓國(guó)專利申請(qǐng)的權(quán)益，所述專利申請(qǐng)的公開通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本公開涉及一種用于驅(qū)動(dòng)開關(guān)的柵極驅(qū)動(dòng)電路、具有所述柵極驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)設(shè)備和電源設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003]一般而言，根據(jù)用戶選擇執(zhí)行各種功能的電子設(shè)備包括用于執(zhí)行功能改變、開關(guān)操作等的半導(dǎo)體開關(guān)，并且所述電子設(shè)備主要使用柵極驅(qū)動(dòng)電路來驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體開關(guān)。
[0004]在這種電子設(shè)備之中，電源設(shè)備主要使用針對(duì)開關(guān)電源的開關(guān)型電源(SMPS)方案，并使用電源開關(guān)來對(duì)電源進(jìn)行開關(guān)。因此，用于驅(qū)動(dòng)電源開關(guān)的柵極驅(qū)動(dòng)電路會(huì)必須用于電源設(shè)備中。
[0005]同時(shí)，上述柵極驅(qū)動(dòng)電路提供用于斷開或?qū)ㄩ_關(guān)的高電平信號(hào)和低電平信號(hào)。為此，如在以下現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)(專利文獻(xiàn)I)中所公開的，至少兩個(gè)開關(guān)可相互串聯(lián)以輸出柵極信號(hào)。
[0006]然而，在根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的柵極驅(qū)動(dòng)電路中，為了平穩(wěn)地提供用于將斷開或閉合開關(guān)的高電平信號(hào)和低電平信號(hào)，執(zhí)行死區(qū)時(shí)間(dead time)控制，使得至少兩個(gè)開關(guān)交替地閉合和斷開，并使用輸出緩沖器，從而產(chǎn)生功耗。
[0007][現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)]
[0008](專利文獻(xiàn)I)第2007-282444號(hào)日本專利公開出版物

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本公開的一方面可提供一種不需要死區(qū)時(shí)間控制的具有B類放大器結(jié)構(gòu)的柵極驅(qū)動(dòng)電路、具有所述柵極驅(qū)動(dòng)電路的開關(guān)設(shè)備和電源設(shè)備。
[0010]此外，本公開來自于作為由韓國(guó)的科學(xué)、ICT和未來規(guī)劃局以及首爾大學(xué)的產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán)管理的韓國(guó)國(guó)家IT工業(yè)促進(jìn)局的IT研究中心發(fā)展和支持的一部分而進(jìn)行的研究。
[0011]主題序列號(hào):NIPA-2013-(H0301-13-1013)
[0012]部門名稱:科學(xué)、ICT和未來規(guī)劃局
[0013]項(xiàng)目名稱:韓國(guó)國(guó)家IT工業(yè)促進(jìn)局的IT研究中心發(fā)展和支持
[0014]項(xiàng)目主題名稱:用于信息裝置的系統(tǒng)半導(dǎo)體的核心設(shè)計(jì)技術(shù)的開發(fā)和人力培訓(xùn)
[0015]管理部門:首爾大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力團(tuán)
[0016]研究周期:2013.01.01-2013.12.31
[0017]根據(jù)本公開的一方面，一種柵極驅(qū)動(dòng)電路可包括:偏置單元，接收具有預(yù)設(shè)高電平和預(yù)設(shè)低電平的輸入信號(hào)，包括:第一 N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(N-MOSFET)和第一 P溝道MOS FET(P-MOSFET)，其中，第一 N-MOSFET在輸入信號(hào)具有預(yù)設(shè)高電平時(shí)被導(dǎo)通，第一 P-MOSFET在輸入信號(hào)具有預(yù)設(shè)低電平時(shí)被導(dǎo)通，并且偏置單元通過第一N-MOSFET和第一 P-MOSFET的導(dǎo)通來供應(yīng)偏置功率；放大單元，包括第二 N-MOSFET和第二P-MOSFET,其中，第二 N-MOSFET通過接收從在輸入信號(hào)具有預(yù)設(shè)高電平的情況下導(dǎo)通的第一 N-MOSFET供應(yīng)的偏置功率而被導(dǎo)通，第二 P-MOSFET通過接收從在輸入信號(hào)具有預(yù)設(shè)低電平的情況下導(dǎo)通的第一 P-MOSFET供應(yīng)的偏置功率而被導(dǎo)通，并且放大單元根據(jù)第二N-MOSFET和第二 P-MOSFET的導(dǎo)通來提供柵極信號(hào)。
[0018]柵極驅(qū)動(dòng)電路還可包括:恒流源單元，包括提供預(yù)設(shè)恒定電流的多個(gè)恒流源。
[0019]第一 N-MOSFET和第一 P-MOSFET可在所述多個(gè)恒流源之間相互串聯(lián)，第一N-MOSFET的源極和第一 P - MOSFET的源極可分別通過電阻器來接收輸入信號(hào)，第一N-MOSFET的柵極和第一 P - MOSFET的柵極可分別供應(yīng)偏置功率。
[0020]第二 N-MOSFET和第二 P-MOSFET可在驅(qū)動(dòng)電能端子與接地端之間相互串聯(lián)，第二N-MOSFET的柵極可接收從第一 N-MOSFET供應(yīng)的偏置功率，第二 P-MOSFET的柵極可接收從第一 P-MOSFET供應(yīng)的偏置功率，并且第二 N-MOSFET的源極和第二 P-MOSFET的源極可彼此共同連接以輸出柵極信號(hào)。
[0021]柵極驅(qū)動(dòng)電路還可包括:電平位移器，對(duì)輸入信號(hào)的信號(hào)電平進(jìn)行位移，并將具有位移后的信號(hào)電平的輸入信號(hào)分別通過電阻器傳輸?shù)狡脝卧牡谝?N-MOSFET的源極和第一 P-MOSFET的源極。
[0022]柵極驅(qū)動(dòng)電路還可包括:啟動(dòng)開關(guān)，連接到放大單元的柵極信號(hào)輸出端子，并根據(jù)外部控制信號(hào)控制是否輸出柵極信號(hào)。
[0023]根據(jù)本公開的另一方面，一種開關(guān)設(shè)備可包括柵極驅(qū)動(dòng)電路和開關(guān)，其中，柵極驅(qū)動(dòng)電路包括:偏置單元，接收具有預(yù)設(shè)高電平和預(yù)設(shè)低電平的輸入信號(hào)，包括:第一N-MOSFET和第一 P-M0SFET，其中，第一 N-MOSFET在輸入信號(hào)具有預(yù)設(shè)高電平時(shí)被導(dǎo)通，第一 P-MOSFET在輸入信號(hào)具有預(yù)設(shè)低電平時(shí)被導(dǎo)通，并且偏置單元通過第一 N-MOSFET和第一P-MOSFET的導(dǎo)通來供應(yīng)偏置功率；放大單元，包括第二 N-MOSFET和第二 P-M0SFET，其中，第二 N-MOSFET通過接收從在輸入信號(hào)具有預(yù)設(shè)高電平的情況下導(dǎo)通的第一 N-MOSFET供應(yīng)的偏置功率而被導(dǎo)通，第二 N-MOSFET通過接收從在輸入信號(hào)具有預(yù)設(shè)低電平的情況下導(dǎo)通的第一 P-MOSFET供應(yīng)的偏置功率而被導(dǎo)通，并且放大單元根據(jù)第二 N-MOSFET和第二P-MOSFET的導(dǎo)通來提供柵極信號(hào)；其中，開關(guān)根據(jù)來自柵極驅(qū)動(dòng)電路的柵極信號(hào)而被接通和斷開，以接通和斷開預(yù)設(shè)信號(hào)傳輸路徑。
[0024]根據(jù)本公開的另一方面，一種電源設(shè)備可包括電源單元和控制單元，其中，電源單元根據(jù)提供的柵極信號(hào)對(duì)輸入電能進(jìn)行開關(guān)以供應(yīng)預(yù)設(shè)直流(DC)電；控制單元包括柵極驅(qū)動(dòng)電路，柵極驅(qū)動(dòng)電路包括:偏置單元，接收具有預(yù)設(shè)高電平和預(yù)設(shè)低電平的輸入信號(hào)，包括第一 N-MOSFET和第一 P-M0SFET，其中，第一 N-MOSFET在輸入信號(hào)具有預(yù)設(shè)高電平時(shí)被導(dǎo)通，第一 P-MOSFET在輸入信號(hào)具有預(yù)設(shè)低電平時(shí)被導(dǎo)通，并且偏置單元通過第一N-MOSFET和第一 P-MOSFET的導(dǎo)通來供應(yīng)偏置功率；放大單元，包括第二 N-MOSFET和第二P-M0SFET，其中，第二 N-MOSFET通過接收從在輸入信號(hào)具有預(yù)設(shè)高電平的情況下導(dǎo)通的第一 N-MOSFET供應(yīng)的偏置功率而被導(dǎo)通，第二 P-MOSFET通過接收從在輸入信號(hào)具有預(yù)設(shè)低電平的情況下導(dǎo)通的第一 P-MOSFET供應(yīng)的偏置功率而被導(dǎo)通，并且放大單元根據(jù)第二N-MOSFET和第二 P-MOSFET的導(dǎo)通來提供控制電源單元的開關(guān)的柵極信號(hào)。
[0025]電源單元可包括變壓器和開關(guān)，其中，變壓器具有:初級(jí)繞組，接收輸入電能；次級(jí)繞組，與初級(jí)繞組形成預(yù)設(shè)匝數(shù)比并接收從初級(jí)繞組感應(yīng)的電能；輔助繞組，與初級(jí)繞組和次級(jí)繞組形成預(yù)設(shè)匝數(shù)比，接收從初級(jí)繞組感應(yīng)到次級(jí)繞組的電能，并將驅(qū)動(dòng)電能供應(yīng)到控制單元；開關(guān)根據(jù)來自控制單元的柵極信號(hào)，接通和斷開來自初級(jí)繞組的輸入電能。
[0026]控制單元還可包括:柵極控制單元，基于輸入電能的電壓電平、檢測(cè)到開關(guān)中的電流的檢測(cè)電壓和來自輔助繞組的驅(qū)動(dòng)電能的電壓電平，將輸入信號(hào)提供給柵極驅(qū)動(dòng)電路。
【附圖說明】
[0027]從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中，將更清楚地理解本公開的以上和其他方面、特征和其他優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0028]圖1是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的電源設(shè)備的示意性電路圖；
[0029]圖2是根據(jù)圖1中示出的本公開的示例性實(shí)施例的電源設(shè)備中使用的柵極驅(qū)動(dòng)電路的不意性電路圖；
[0030]圖3和圖4是示出根據(jù)圖2中示出的本公開的示例性實(shí)施例的電源設(shè)備中使用的柵極驅(qū)動(dòng)電路的主要單元的信號(hào)波形的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]現(xiàn)在將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施例。然而，本公開可以以很多不同的形式被例證，并且不應(yīng)被解釋為受限于在此闡述的特定實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例使得本公開將是徹底和完整的，并且將向本領(lǐng)域的技術(shù)人員充分傳達(dá)本公開的范圍。貫穿附圖，相同的參考標(biāo)號(hào)將始終被用于指定相同或相似的元件。
[0032]圖1是根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的電源設(shè)備的示意性電路圖。
[0033]參照?qǐng)D1，根據(jù)本公開的示例性實(shí)施例的電源設(shè)備100可包括電磁干擾(EMI)濾波單元110、整流單元120